淺析化工廠電力電容器與無功補(bǔ)償

楊海霄

摘 要 伴隨著化工行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，電力負(fù)荷迅猛增加，從化工生產(chǎn)工藝方面來講，化工生產(chǎn)是連續(xù)性極強(qiáng)的生產(chǎn)鏈，供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量尤其重要，無功補(bǔ)償是影響電能質(zhì)量的一個(gè)重要因素，解決好無功補(bǔ)償和安全性，電力電容器作為無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用非常重要。本文針對甲醇廠電力電容器的使用情況進(jìn)行了簡要的分析，并從電力電容器的補(bǔ)償原理、電容器的接線方式、補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)、無功補(bǔ)償方式及電容器安全運(yùn)行這幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。題目有十分重要的意義。針對甲醇廠的生產(chǎn)形勢，為了提高電力終端電能使用的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞 電力電容器;無功補(bǔ)償;安全運(yùn)行

引言

保證甲醇廠安全、穩(wěn)定、長周期生產(chǎn)運(yùn)行，必然要求提高供電系統(tǒng)的可靠性，提高電網(wǎng)系統(tǒng)利用率，由于接入電網(wǎng)的用電設(shè)備多為感性負(fù)荷，功率因數(shù)較低，影響有功功率的輸出，影響變電、輸電的供電能力，增加電力系統(tǒng)的電能損耗，提高了用電成本等，因此，連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電氣設(shè)備不僅需要有功功率，還需要一定的無功功率。無功，簡單地說，就是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。電力系統(tǒng)的電機(jī)和變壓器中的磁場是靠無功電流維持的，輸電線中的電感也消耗無功，電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無功功率，為減少電力輸送中的損耗、提高電力輸送的容量和質(zhì)量，必須進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機(jī)，將它連接到需要無功補(bǔ)償?shù)难b置或設(shè)備上，變壓器和輸出線的負(fù)荷降低，從而輸出有功能力增加。電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負(fù)荷的最簡便、最經(jīng)濟(jì)的方法，電容器作為電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償勢在必行[1]。

1電力電容器的補(bǔ)償原理

電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機(jī)，其無功補(bǔ)償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上，能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換，這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低，從而輸出有功能力增加，在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。當(dāng)前，采用并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置已經(jīng)非常普遍。

作用如圖2-1所示，并聯(lián)電容器C與供電設(shè)備（如變壓器）或負(fù)荷（如電動(dòng)機(jī)）并聯(lián)，則供電設(shè)備或負(fù)荷所需要的無功功率，可以全部或部分由并聯(lián)電容器供給，即并聯(lián)電容器發(fā)出的容性無功，可以補(bǔ)償負(fù)載所消耗的感性無功。

圖2-2為并聯(lián)電容器補(bǔ)償向量圖，當(dāng)未接電容C時(shí)，流過電感L的電流為IL，流過電阻R的電流為IR，電源所供給的電流與I1相等，I1=IR+jIL，此時(shí)相位角為j1，功率因數(shù)為cosj1。并聯(lián)接入電容C后，由于電容電流IC與電感電流IL方向相反（電容電流IC超前電壓U90°，而電感電流滯后電壓U90°），使電源供給的電流由I1減小為I2，I2=IR+j（IL_IC），相角由j1減小到j(luò)2，功率因數(shù)則由cosj1提高到cosj2。

2電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)

電力電容器無功補(bǔ)償裝置具有安裝方便，安裝地點(diǎn)增減方便;有功損耗小（僅為額定容量的0.4 %左右）;建設(shè)周期短;投資小;無旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行維護(hù)簡便;個(gè)別電容器組損壞不影響整個(gè)電容器組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 缺點(diǎn)

電力電容器無功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)有：只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)，不能進(jìn)行平滑調(diào)節(jié);通風(fēng)不良，一旦電容器運(yùn)行溫度高于70 ℃時(shí)，易發(fā)生膨脹爆炸;電壓特性不好，對短路穩(wěn)定性差，切除后有殘余電荷;無功補(bǔ)償精度低，易影響補(bǔ)償效果;補(bǔ)償電容器的運(yùn)行管理困難及電容器安全運(yùn)行的問題未受到重視等。

3無功補(bǔ)償方式

3.1 高壓分散補(bǔ)償

高壓分散補(bǔ)償實(shí)際就是在單臺(tái)變壓器高壓側(cè)安裝的，用以改善電源電壓質(zhì)量的無功補(bǔ)償電容器。其主要用于城市高壓配電中。

3.2 高壓集中補(bǔ)償

高壓集中補(bǔ)償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6 kV～10 kV高壓母線的補(bǔ)償方式。電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線，適用于負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補(bǔ)償容量較大的場所，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定的補(bǔ)償作用。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)行自動(dòng)投切，可合理地提高用戶的功率因數(shù)，利用率高，投資較少，便于維護(hù)，調(diào)節(jié)方便可避免過補(bǔ)，改善電壓質(zhì)量。但這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益較差。

3.3 低壓分散補(bǔ)償

低壓分散補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地安裝在用電設(shè)備附近，以補(bǔ)償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器的無功功率。其優(yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無功流動(dòng)從而減少有功損耗;可減少線路的導(dǎo)線截面及變壓器的容量，占位小。缺點(diǎn)是利用率低、投資大，對變速運(yùn)行，正反向運(yùn)行，點(diǎn)動(dòng)、堵轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)的電機(jī)則不適應(yīng)。

3.4 低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 王術(shù)賀，李廣東.淺析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息，2011，（20）：60.