智能電容器無功補償裝置在配電網(wǎng)中應用

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司

摘要：由于農(nóng)村電網(wǎng)具有功率因數(shù)普遍偏低和電能質(zhì)量差的缺點，所以須對配電網(wǎng)進行合理的無功補償。為此，介紹了電容器無功補償在我農(nóng)村電網(wǎng)中的重要意義和無功補償方法，論述了如何利用電容器 提高功率因數(shù)以及實際應用中電容器補償?shù)慕泳€方式，討論了電容器在運行中常見故障的處理方法，給出了電容器裝置在配電網(wǎng)中的應用。 

關鍵詞：農(nóng)業(yè)工程；電容器無功補償；應用；農(nóng)網(wǎng)；功率因數(shù) 

0 引言 

      農(nóng)村電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，無功電源先天不足，農(nóng)電負荷又大量消耗無功，使農(nóng)村電網(wǎng)無功比較缺乏。農(nóng)村線路功率因數(shù)普遍偏低是導致高低壓線路損耗大和局部地區(qū)末端用戶電壓低的原因之。為了提高電壓質(zhì)量，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，須對配電網(wǎng)進行合理的無功補償。電容器是用來補償感性無功，提高電網(wǎng)功率因數(shù)的常用設備。提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)不僅是供電部門的項主要經(jīng)濟技術指標，同時也是眾多企業(yè)管理中的項節(jié)能技術措施。本文主要介紹電容器并聯(lián)補償無功功率的方法及其運行常識。合理地選擇無功補償點、采取無功補償方式和無功補償裝置，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費用。 

1 農(nóng)網(wǎng)常用無功補償方法 

      我農(nóng)網(wǎng)期長以來無功匱乏，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村用電大負荷與非線性負荷用戶迅猛增長，農(nóng)網(wǎng)中的無功缺額也隨用電負荷的增大而增大，由其造成的網(wǎng)損較為嚴重。根據(jù)農(nóng)網(wǎng)中無功負荷的特點，按照無功功率“合理規(guī)劃、合理布局、分散補償、就地平衡”的原則，采用以分散補償為主、集中補償為輔的補償方式對農(nóng)網(wǎng)進行了必要的無功補償。 

1.1 隨機補償 

      隨機補償是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電動機同時投切的補償方式。 

1.2 隨器補償 

      隨器補償是將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器的二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。 

1.3 低壓集中補償 

      低壓集中補償是將電容器組連接在配變或用戶配電所0.4kV的母線上,跟蹤負荷變化來進行補償?shù)姆绞健?nbsp;

1.4 在10kV配電線路上集中補償 

      這種方式是在線路電桿上安裝電容器實行單點或多點補償。單點補償?shù)攸c選在離線路端2/3處，兩點補償分別裝設在距端2/5和4/5處。有關文獻提出根據(jù)線路的長短及負荷大小在10kV線路上裝設3組電容器的補償方法：1組安裝在距用戶端2/7處， 2組安裝在距用戶端4/7處， 3組安裝在距用戶端6/7處；然后根據(jù)無功負荷的變化自動投切電容器組，取得了較好的補償效果。 

1.5 變電站集中補償 

      這種方式是在變電站10kV母線上集中安裝電容器，按主變?nèi)萘康?0%~15%進行補償。 

2 提高功率因數(shù)的方法 

2.1 提高功率因數(shù) 

2.1.1 提高自然功率因數(shù) 

      包括合理選擇電器設備，避免變壓器輕載運行，合理安排工藝流程，在條件允許的情況下盡量使用同步電動機。 

2.1.2 通過人工補償提高功率因數(shù) 

      常用的是并聯(lián)電容器補償。這種方式并不是經(jīng)補償后的功率因數(shù)越高越好，因為補償裝置消耗有功發(fā)出無功，隨著補償容量的增加，其有功損耗也增加，初投資增大。就經(jīng)濟運行角度而言，補償后的功率因數(shù)過高或過低均會使總功率損耗增加，只有補償功率因數(shù)恰當，才能使總有功損耗小。補償容量及功率因數(shù)稱為按經(jīng)濟運行原則確定的補償容量及功率因數(shù)。 

2.2 并聯(lián)電容器補償功率因數(shù) 

      并聯(lián)電容器補償功率因數(shù)有以下3種方式。 

2.2.1 就地補償 

      就地補償是將電容器或電容器組裝設在異步電動機或電感性用電設備附近，就地進行無功補償，也稱為單獨補償或個別補償方式。其點是可使高壓線路上的電流減小，而且低壓干線和分支線上的電流也同時減小，電壓降和線路損耗相應降低；缺點是投資較高。 

2.2.2 分組補償 

      分組補償是將電容器組分別裝設在功率因數(shù)較低的車間或村鎮(zhèn)終端變配電所高壓或低壓母線上，也稱為分散補償。 

2.2.3 集中補償 

      集中補償是將電容器組集中裝設在企業(yè)或地方總降壓變電所的 6~10kV 母線上，用來提高整個變電所的功率因數(shù)，使該變電所供電范圍內(nèi)的無功功率基本平衡，可減少高壓線路的無功損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。 

3 并聯(lián)電容器補償?shù)慕泳€方式 

      電力系統(tǒng)的補償電容器有兩種連接方式：是將電容器串聯(lián)在線路上進行串聯(lián)補償；二是將電容器并聯(lián)在線路上進行并聯(lián)補償。串聯(lián)補償可以改善電壓質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和增加輸送能力；并聯(lián)補償可以給系統(tǒng)補償無功，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，提高供電能力。并聯(lián)補償電容器有以下兩種接線方式。 

3.1 星形接線 

      當電容器額定電壓等于線路額定相電壓且電壓高或較高時，可采用星形接線。 

3.2 三角形接線 

      當電容器額定電壓等于線路額定線電壓且電壓低時，可采用三角形接線。 無論哪種接線方式，每臺電容器所承受的電壓須與電容器的額定電壓相等，使電容器能夠運行，并使容量得到充分利用。 

4 電容器在運行中的故障處理 

4.1 處理電容器故障時，應先斷開斷路器及隔離開關

       當電容器經(jīng)放電電阻放電后，再進行人工放電，將殘存電荷放盡。人工放電時，先將接地端固定好，再用接地棒多次接觸電容器放電，直至無火花為止。由于故障電容器可能有引線不良或內(nèi)部斷線、熔絲熔斷現(xiàn)象，殘存電荷可能未放盡，這時檢修人員應戴絕緣手套，用導線將電容器兩極短接后方能進行處理。 

4.2 噴油、爆炸著火故障 

      當電容器噴油、爆炸著火時，應立即斷開電源，并用砂子或干式滅火器滅火。此類事故多是由于系統(tǒng)內(nèi)外過電壓、電容器內(nèi)部嚴重故障所引起的。為了防止此類事故發(fā)生，要求單臺熔斷器熔絲規(guī)格須匹配，熔斷器熔絲熔斷后要認真查找原因。電容器組不得使用重合閘，跳閘后不得強送電，以免造成大的損壞事故。 

4.3 跳閘故障 

      如果電容器的斷路器跳閘而分路熔斷器熔絲未熔斷，應將電容器放電3min后再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發(fā)現(xiàn)異常，則可能是由于外部故障或母線電壓波動所致，經(jīng)檢查正常后可以試投，否則應進步對保護做通電試驗。通過以上的檢查與試驗，若仍找不出原因，則應拆開電容器組，并逐臺進行檢查試驗。但在未查明原因之，不得試投運。 

4.4 熔絲熔斷故障 

      當電容器的熔斷器熔絲熔斷時，應向值班調(diào)度員匯報，待取得同意后，再斷開電容器的斷路器。在切斷電源并對電容器放電后，先進行外部檢查(如套管的外部有無閃絡痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無短路等)，然后用絕緣搖表搖測極間與極對地的絕緣電阻值。如未發(fā)現(xiàn)故障跡象，換熔斷器熔絲后繼續(xù)投人運行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷，則應退出故障電容器，并恢復對其余部分的送電運行[4]。 

5 并聯(lián)電容器裝置的應用 

      并聯(lián)電容器裝置有分散補償和集中補償?shù)奶攸c，適于分散安裝，能夠較好地滿足就地補償?shù)囊?；分組投切的并聯(lián)電容器裝置有良好的無功調(diào)節(jié)性能，投資少，能耗低，運行維護方便。 

      并聯(lián)電容器裝置包括低壓并聯(lián)電容器裝置、低壓無功就地補償裝置、高壓并聯(lián)電容器裝置和集合式并聯(lián)電容器等。并聯(lián)電容器裝置根據(jù)電壓分可分為高壓和低壓并聯(lián)電容器裝置，根據(jù)裝設地點可分為變電所集中補償、配電線路補償和就地補償裝置，根據(jù)控制方式可分為自動投切和固定式補償裝置，根據(jù)使用環(huán)境來分類，可分為戶內(nèi)和戶外型。

6安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

6.1產(chǎn)品概述

      AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積小，功耗低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/p>

      AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現(xiàn)過投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

6.2產(chǎn)品選型

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

6.3產(chǎn)品實物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

7 結束語 

      電容器在電網(wǎng)中起到了極其重要的作用，它是提高功率因數(shù)和改善電能質(zhì)量所*的電氣設備。只要在安裝和運行中注意到以上所述，提高其有效利用率，對企業(yè)有著重要的意義。

【參考文獻】

[1]劉天哲.電容器無功補償裝置的配置、安裝和故障處理[J].電力電容器,2006,1(3):1-2.

[2] 馬淋軍.韓慶福.何加祥.劉星橋.電容器無功補償裝置在農(nóng)網(wǎng)中的應用.農(nóng)機化研究.2007.10

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019版

作者簡介：

趙娜，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應用，