略論低壓電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)及其經(jīng)濟(jì)性

李俊奇

在我國(guó)電力系統(tǒng)中，其自身的平衡主要依靠無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)的。在電力系統(tǒng)中，無(wú)論是輸電系統(tǒng)還是配電系統(tǒng)，感性設(shè)備正確運(yùn)行的重要前提就是進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，這是改善電能質(zhì)量以及保障供電平穩(wěn)的重要措施。電力系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償手段可以降低有功功率損耗以及其他部分電能損耗，特別是在電力系統(tǒng)的變壓器和線(xiàn)路上。

1無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

1.1 降低電網(wǎng)中的功率損耗

當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)從1降到COSφ時(shí)，電網(wǎng)中的功率損耗將增加的百分?jǐn)?shù)約為δp（%）=（1/COS2φ-1）×100%2.3 正是由于提高了電網(wǎng)自身的功率因素才能夠有效的降低線(xiàn)路壓降，而由于線(xiàn)路上的電流減小從而降低線(xiàn)路電壓損耗，進(jìn)而有效改善電網(wǎng)末端的電能質(zhì)量。

1.2提高變配電設(shè)備利用率

從經(jīng)濟(jì)成本角度考慮，對(duì)設(shè)備進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償可以有效的降低一次投資成本。投資成本降低的原因在于可以減小變配電設(shè)備的容量，這是因?yàn)樵O(shè)備接入了并聯(lián)電容器，從而補(bǔ)償了無(wú)功電流，減小了負(fù)荷電流的同時(shí)提高了系統(tǒng)功率因素，可用公式1計(jì)算：

ΔS =P/ COSφ1-P/ COSφ2=P×（COSφ2-COSφ1）/（COSφ2×COSφ1）

（1）式中：S---為減少的設(shè)備容量；P---為負(fù)荷有功功率。COSφ1---為補(bǔ)償前負(fù)荷功率因數(shù)；COSφ2--- 為補(bǔ)償后負(fù)荷功率因數(shù)。對(duì)于符合容量為1000kW ，補(bǔ)償前功率因數(shù)為0.7，使用公式1計(jì)算出當(dāng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95 時(shí)，可減小設(shè)備容量376kVA，設(shè)備容量的減少就能夠相應(yīng)的減少客觀的電費(fèi)支出，降低了投入成本。

1.3 提高功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費(fèi)

1983年，我國(guó)為了規(guī)范電網(wǎng)收費(fèi)，聯(lián)合多部委頒布實(shí)施了《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》，該辦法定義了三種功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，從而降低了相應(yīng)的電費(fèi)：①對(duì)于160千伏安以上的高壓用戶(hù)、安裝電壓調(diào)整裝置的電壓供電用戶(hù)以及大于三千二百千伏安的高壓電力排灌站這三類(lèi)用戶(hù)，適用功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.90。②功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.85，適用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工業(yè)用戶(hù)，100千伏安（千瓦）及以上的非工業(yè)用戶(hù)和100千伏安（千瓦）及以上的電力排灌站。③功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.80，適用于100千伏安（千瓦）及以上的農(nóng)業(yè)用戶(hù)和躉售用戶(hù)。

2 低壓并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆N類(lèi)

集中補(bǔ)償、個(gè)別補(bǔ)償以及分組補(bǔ)償是低壓并聯(lián)電容器的無(wú)功補(bǔ)償方式：

2.2 集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償是把降壓變壓所等的母線(xiàn)和移相變壓器的母線(xiàn)進(jìn)行直接連接。采用集中補(bǔ)償能夠更加有效的提高電容器利用率，進(jìn)一步減小變壓所和電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，從而降低供電線(xiàn)路的無(wú)功負(fù)荷。然而，集中補(bǔ)償也存在一定的缺點(diǎn)，那就是在低壓電網(wǎng)中無(wú)法降低無(wú)功負(fù)荷。

2.1 個(gè)別補(bǔ)償

電壓網(wǎng)絡(luò)最常采用的方法就是個(gè)別補(bǔ)償，將電壓網(wǎng)絡(luò)的電容器和用電設(shè)備進(jìn)行直接連接。跟其他補(bǔ)償相比，個(gè)別補(bǔ)償?shù)姆绞礁谩２捎脗€(gè)別補(bǔ)償，可以有效減少分支線(xiàn)以及低壓無(wú)功電流，降低變壓器和高壓線(xiàn)路的無(wú)功功率，能夠在很大程度上控制變壓器和線(xiàn)路的有功損耗。然而，與其他補(bǔ)償設(shè)備相比，個(gè)別補(bǔ)償方式也存在一定的缺陷，特別是在大負(fù)載以及大容量電氣設(shè)備進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)。

2.3 分組補(bǔ)償

把移相電容器和車(chē)間配電室母線(xiàn)進(jìn)行連接就是分組補(bǔ)償方式的主要形式。與個(gè)別補(bǔ)償方式相比，分組補(bǔ)償能夠更大限度的提高電容器的利用率。分組補(bǔ)償能夠顯著降低變壓器以及高壓輸電線(xiàn)路的無(wú)功負(fù)載，同時(shí)依據(jù)負(fù)載變化，從而實(shí)現(xiàn)電容器組件或者刪除。然而分組補(bǔ)償也存在一定的缺點(diǎn)，這是因?yàn)檠a(bǔ)償安裝操作相對(duì)比較復(fù)雜，同時(shí)無(wú)法降低分支線(xiàn)路的無(wú)功電流。

3 電容補(bǔ)償在技術(shù)上應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1避免諧波對(duì)設(shè)備的影響

對(duì)于電容補(bǔ)償來(lái)說(shuō)，其電路為典型的LC 電路，因此這種電路很容易將少量諧振進(jìn)行擴(kuò)大，從而加大了諧波的影響范圍，與此同時(shí)，諧波必然造成電壓和電流的畸形。為了避免此類(lèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而盡量避免諧波的不好影響，可以再電路中接入電抗設(shè)備。我們將電抗設(shè)備的百分比設(shè)定為K，對(duì)于諧波來(lái)說(shuō)，當(dāng)諧波中五次諧波含量很高，而三次諧波也同樣比較高時(shí)，我們一般講K定為20%。當(dāng)諧波中三次諧波不高時(shí)，K值可以定為4.5%。當(dāng)諧波中三次諧波和五次諧波含量都不高時(shí)，我們可以講K值定為0.5%。

3.2防止形成自勵(lì)

對(duì)無(wú)功功率的補(bǔ)償方式選擇就地補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)下，可以直接在電動(dòng)機(jī)上并聯(lián)電容設(shè)備，關(guān)閉電源后，電動(dòng)機(jī)還會(huì)因?yàn)橹暗倪\(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一下，這種情況下電容設(shè)備所發(fā)出的電流就是勵(lì)磁電流。假如補(bǔ)償無(wú)功功率的電容設(shè)備容量比較大，那么電動(dòng)機(jī)就會(huì)因?yàn)閯?lì)磁電流而形成電壓，電動(dòng)機(jī)就會(huì)處在平時(shí)的工作情況下，因此電動(dòng)機(jī)在空載的情況下要比補(bǔ)償?shù)碾娙菰O(shè)備容量大，一般情況下，補(bǔ)償?shù)碾娙菰O(shè)備容量是電動(dòng)機(jī)空載容量的百分之九十。QC=0.9×3UI0 式中：Qc-為補(bǔ)償電容器容量；U-為系統(tǒng)電壓；I0-為電動(dòng)機(jī)空載電流。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)功補(bǔ)償具有投資成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，是電網(wǎng)系統(tǒng)中最有效提高功率因素的方式。采用并聯(lián)補(bǔ)償電容器具有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠分組投切以保證電壓合格率和功率因數(shù)的合理性。目前，我國(guó)很大一部分地區(qū)的配電網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的平均因數(shù)過(guò)低，如果利用補(bǔ)償電容器對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償，能夠高效提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，很大程度上改善了經(jīng)濟(jì)效益。