電容補償技術(shù)在沖擊性負載環(huán)境下的應(yīng)用分析

摘 要 伴隨工業(yè)的飛速發(fā)展，沖擊性負載日益增多，電能質(zhì)量和電路功率因數(shù)下降成為突出問題，因此無功功率補償技術(shù)就顯得尤為重要，本文就目前最常用的一種無功功率補償設(shè)備的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞 沖擊性負載 功率因數(shù) 無功功率補償 電容器

中圖分類號：TU976.1 文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的大容量沖擊性負荷被引入電網(wǎng)當中，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)在供電過程中出現(xiàn)功率因數(shù)很低的問題。連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電器不僅需要有功功率，還需要一定的無功功率，如電機和變壓器中的磁場就是靠無功電流維持，輸電線路中的電感消耗的也是無功功率，電抗器及所有感性電路全部需要一定的無功功率。較低的功率因數(shù)降低了設(shè)備利用率，增加了供電投資，有損電壓質(zhì)量，降低了設(shè)備使用壽命，增加了線損。為了改善電網(wǎng)功率因數(shù)很低帶來的這些不利生產(chǎn)的因素，必須使電網(wǎng)功率因數(shù)得到有效提高。因此，在需要無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，即在各工礦企業(yè)內(nèi)增加無功功率補償設(shè)備，成為了提高電路功率因數(shù)、降低能量損耗的必要手段。無功補償?shù)姆椒ㄝ^多，其中電容器補償是最簡單、最經(jīng)濟的方法。它采用電感和電容器組成諧振吸收回路，有效地將負載產(chǎn)生的諧波加以吸收，從而避免將諧波電流返送到電力變壓器、電網(wǎng)之中，大大降低電網(wǎng)的諧波量；同時有利于用戶電力變壓器的運行，降低功耗，提高設(shè)備和其它電器組件的可靠性；而且它還具有無功功率補償?shù)淖饔?，提高用戶負載的運行效率。

1 電容補償裝置的搭建及檢查

在供配電所中各電氣室都要安裝電壓動態(tài)電容補償柜。對于三相負載基本平衡、設(shè)備的電能指標功率因數(shù)（cos）相近的補償區(qū)域，補償柜可以采用三相共補的方式，根據(jù)控制器統(tǒng)一取樣，各相投入相同的補償容量。比如，采用三角形接線方式自愈式電容器，根據(jù)需要的補償容量，可分別由幾十個相同容量的補償電容器組成。

在電容器補償裝置的使用中，通過對其投切開關(guān)和控制方式的改進，可以有效地促進補償裝置的發(fā)展和補償技術(shù)的進步。在初期進行補償柜的檢查時，應(yīng)注意以下事項：當多個電容器組成電容器組時，電容器組各相電容應(yīng)盡量平衡，各相電容之比應(yīng)不大于1.05。安裝電容器時，必須擰緊接線螺母或螺釘，外殼必須可靠接地。電容器并聯(lián)到電網(wǎng)中可能造成電容器安裝處的電壓升高，所以應(yīng)選擇額定電壓比電網(wǎng)額定電壓高的電容器。當串聯(lián)電抗器時，會引起電容器端子上的電壓升高，所以也應(yīng)選擇額定電壓比電網(wǎng)額定電壓高的電容器。由于諧波的存在，電容器并聯(lián)到電網(wǎng)中可能造成諧波放大，容易產(chǎn)生過電壓、過電流，因此需要采取濾波措施，或改變補償電容避開諧振點。當電容器與電機動作固定連接時，電機從系統(tǒng)切除可能會產(chǎn)生過電壓，因而在選擇電容器時，為防止電容器過電壓及電網(wǎng)電壓過分升高，使過電壓的第一峰值不超過，持續(xù)時間不大于1/2周波，應(yīng)使電容器電流小于電機的空載電流，或先斷開電容器再斷開電機。電容器使用中的長期電壓和最大持續(xù)時間要符合相關(guān)規(guī)定。

2 電容補償原理和補償容量的確定

在實際電力系統(tǒng)中，大部分負載為異步電動機。其等效電路可看作電阻和電感的串聯(lián)電路，其電壓與電流的相位差較大，功率因數(shù)較低。并聯(lián)電容器后（如圖1所示），電容器的電流將抵消一部分電感電流，從而使電感電流減小，總電流隨之減小，電壓與電流的相位差變小，使功率因數(shù)提高。

3 電容補償柜的調(diào)試注意事項

3.1 系統(tǒng)供電電壓對電容器的影響

電容器的無功功率與系統(tǒng)供電電壓的平方成正比。若供電電壓不合適，將會增加電容器的損耗，縮短其使用壽命。目前電容補償柜都具備過壓保護功能，運行時應(yīng)對其過壓保護動作值進行監(jiān)測，必要時需及時給予調(diào)整。

3.2 監(jiān)視電容器組的運行電流

當系統(tǒng)供電電壓值為額定值時，電容器的運行電流也應(yīng)為額定值。如偏離額定值較多以及三相不平衡時，要進行檢查和分析。電流值偏小，說明供電電壓較低或電容器組中部分電容器存在故障；電流值偏大，說明供電電壓偏高或系統(tǒng)中高次諧波較多；三相電流不平衡多數(shù)情況是電容器組中部分電容器有故障，可用鉗形電流表逐只進行檢查；電流值大大超過額定值，可能是電容器與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，從而使電容器嚴重過負荷。針對不同的異常情況，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以防止事態(tài)惡化。

3.3 減少投切振蕩幾率

頻繁投切電容器組，使之處于不穩(wěn)定的運行狀態(tài)，會使電容器工作狀態(tài)不穩(wěn)定、加速老化和縮短使用壽命，因此運行時應(yīng)盡可能減少其投切幾率。

3.4 應(yīng)具備可靠的放電回路

無論何種形式的電容柜，都必須有可靠的放電回路。避免投切時過高的疊加電壓和沖擊電流的影響。

3.5 掌握正確的操作方法

主要有兩點。一是采用手動操作時，投切速度不能太快，要保證有足夠的放電時間。二是副柜要隨主柜同步投切，并盡可能避免主柜電容器組大部分投入時調(diào)整副柜的切換開關(guān)模式，以避免大電流對系統(tǒng)造成沖擊。

3.6 監(jiān)視電容器的溫升

利用紅外線測溫儀檢測監(jiān)視電容器的溫升，正常運行時電容器溫升不會太高。如果溫升過高，說明電容器可能出于過壓運行狀態(tài)或內(nèi)部存在故障，應(yīng)斷電退出運行。

參考文獻

[1] 鄒增春，李如滿.無功補償電容器的合理配置[J].今日科苑，2008（16）.