電力電容器無(wú)功補(bǔ)償及其應(yīng)用的分析
李茫茫
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：文章作者結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電力電容器的無(wú)功補(bǔ)償原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及常用的補(bǔ)償方式進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并且又對(duì)電力電容器的安全應(yīng)用予以深入分析。希望通過(guò)本文的論述，可為讀者提供更多有價(jià)值的參考與借鑒。
關(guān)鍵詞：電力電容器；無(wú)功補(bǔ)償；安全應(yīng)用；探究
1前言
近年來(lái)，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅猛，從而也增加了用電負(fù)荷，這必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的應(yīng)用提出較高要求。但是，因當(dāng)前大部分用電設(shè)備都為電感性負(fù)荷，所以，其自然功率偏小，這樣直接對(duì)輸出功率傳送產(chǎn)生影響；而如果降低有功功率輸出，又會(huì)對(duì)輸電和用電能力產(chǎn)生影響；若要降低有功功率容量，那么電力系統(tǒng)的總能耗等問(wèn)題出現(xiàn)。所以，要求在和電網(wǎng)相連的電力設(shè)備，既要有一定的有功功率，又要有一定無(wú)功功率。其中，無(wú)功功率指的是在電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間進(jìn)行交換，同時(shí)在用電設(shè)備當(dāng)中維持磁場(chǎng)的一種電功率。例如：在電機(jī)以及變壓器內(nèi)部的磁場(chǎng)都是憑借無(wú)功電流予以維持的。另外，在輸電線當(dāng)中的，電感同樣也會(huì)消耗無(wú)功功率。這樣一來(lái)，為減少輸電線中的電能損耗，不斷提升輸電質(zhì)量與容量，我們需要一定的無(wú)功功率作為補(bǔ)償。
2關(guān)于對(duì)電力電容器補(bǔ)償基本原理的分析
如果從原理上對(duì)電力電容器進(jìn)行分析，它等同于產(chǎn)生容性無(wú)功電流的一個(gè)發(fā)電機(jī)。所以，電力電容器的無(wú)功補(bǔ)償原理指的是將具備容性功率負(fù)荷裝置以及感性功能負(fù)荷裝置和同一個(gè)電容器進(jìn)行連接，這種能量便會(huì)在上述不同負(fù)荷之間予以轉(zhuǎn)換。這樣一來(lái)，可降低電力系統(tǒng)中的變壓器以及輸電線中的負(fù)荷，同時(shí)有功能力。所以，電力電容器是電力系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)必然趨勢(shì)?，F(xiàn)階段，將電力電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用在電力系統(tǒng)當(dāng)中是常見(jiàn)的。
3電力電容器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)分析
3.1優(yōu)點(diǎn)
一般情況下，安裝電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置相對(duì)十分的簡(jiǎn)單，且有功損耗非常小，施工周期短，同時(shí)投入的資金少；后期便于維護(hù)和管理；一旦內(nèi)部某個(gè)電力電容器構(gòu)件損壞，并不會(huì)對(duì)電容器組運(yùn)行產(chǎn)生任何的影響。
3.2缺點(diǎn)
任何事物都有兩面性，即有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也會(huì)存在著缺點(diǎn)，例如：只可實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，而不具有平滑調(diào)節(jié)的功能；另外，通風(fēng)不暢通，如果電力電容器在運(yùn)行過(guò)程中，其溫度超過(guò)70攝氏度時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)膨脹爆炸；電力電容器裝置的電壓特性不夠完善，尤其是對(duì)短路故障的穩(wěn)定性非常差，在和電源切斷之后，還會(huì)存在著一些殘余電荷；除此之外，電力電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)木纫鸵恍?，這樣一來(lái)，有可能會(huì)對(duì)補(bǔ)償效果產(chǎn)生巨大的影響。
4電力電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕绞?/span>
4.1高壓分散補(bǔ)償方式
此種方式指的是在將其安裝到變壓器高壓一側(cè)，從根本上改善發(fā)電機(jī)電壓質(zhì)量的一種電力電容器補(bǔ)償裝置。通常都是把它應(yīng)用在高壓配電網(wǎng)當(dāng)中。
4.2高壓集中補(bǔ)償方式
此種補(bǔ)償方式指的是把電力電容器安裝到變電站或者是6——10kv的高壓母線上的一種無(wú)功補(bǔ)償方式；如果負(fù)荷相對(duì)集中、和配電母線距離相對(duì)較近、同時(shí)補(bǔ)償容量非常大的場(chǎng)所當(dāng)中，要把電力電容器安裝到用戶配電箱的低壓母線上，能夠降低整個(gè)電力系統(tǒng)中的無(wú)功消耗，同時(shí)還會(huì)發(fā)揮出一定的補(bǔ)償功能。另外，采用此種補(bǔ)償方式的優(yōu)勢(shì)就在于具有自動(dòng)投切功能，因此，可提升用電效率。再加上，投資成本偏低，方便進(jìn)行維護(hù)。缺點(diǎn)則是此種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效益偏低。
4.3低壓分散補(bǔ)償方式
此種補(bǔ)償方式指的是結(jié)合某些特殊的用電設(shè)備對(duì)無(wú)功量的需求，從而把電力電容器分散式的安裝到周?chē)秒娫O(shè)備中，這樣一來(lái)，用于補(bǔ)償高低壓線路以及變壓器的無(wú)功功率需求。此種方式的優(yōu)勢(shì)就在于：當(dāng)設(shè)備處在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，便會(huì)投入無(wú)功補(bǔ)償；而當(dāng)設(shè)備停止運(yùn)行后，補(bǔ)償裝置也便停止運(yùn)行，這樣一來(lái)，能夠大大減少配電網(wǎng)以及變壓器當(dāng)中有功損耗。但是，其缺點(diǎn)為電能的利用率非常低，且投入的資金偏多，再加上，難以和點(diǎn)動(dòng)、反接制動(dòng)電機(jī)相適應(yīng)。
4.4低壓集中補(bǔ)償方式
此種補(bǔ)償方式指的是把低壓電容器借助和低壓開(kāi)關(guān)與變壓器低壓母線相連接，而控制保護(hù)裝置則是由無(wú)功補(bǔ)償投切裝置來(lái)充當(dāng)，按照低壓母線中的無(wú)功負(fù)荷量實(shí)現(xiàn)電力電容器自動(dòng)投切。事實(shí)上，電力電容器投切動(dòng)作都是整租完成的，不能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。而對(duì)于此種補(bǔ)償方式的主要優(yōu)勢(shì)在于：連接十分簡(jiǎn)單，且后期維護(hù)量偏小，輸電線路損耗較少，因此，成為當(dāng)前無(wú)功補(bǔ)償常使用的一種手段。
5電力電容器安全應(yīng)用的分析
5.1對(duì)允許運(yùn)行電壓和電流的要求
當(dāng)電力電容器處在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電力電容器保持在額定電流下運(yùn)行，大電流不能大于額定電流的1.3倍，同時(shí)三相電流差不允許超過(guò)5%。
5.2諧波問(wèn)題
事實(shí)上，電力電容器對(duì)電壓較敏感的，由于電力電容器損耗和電壓平方之間呈正比例關(guān)系，這樣過(guò)大的電壓會(huì)導(dǎo)致電容器發(fā)熱，從而加速電力電容器絕緣部門(mén)出現(xiàn)老化，嚴(yán)重縮短使用周期，情況嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生電機(jī)穿。所以，使電力電容器保持在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。通常不能超出額定電壓的1.05倍，且電壓不能大于額定電壓的1.1倍。如果超過(guò)此值，需要采用一些有效的降溫對(duì)策。
5.3合閘問(wèn)題
當(dāng)關(guān)閉電力電容器組時(shí)，不能帶電進(jìn)行操作。這是由于電力電容器放電需要耗費(fèi)一些時(shí)間。如果電力電容器開(kāi)關(guān)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，如果立即進(jìn)行重合閘，那么電力電容器放電不夠及時(shí)，這樣就會(huì)在電力電容器當(dāng)中存留一部分與重合閘相反的電荷，此時(shí)瞬間出現(xiàn)的沖擊電流值會(huì)非常大，使得電力電容器的外殼向外擴(kuò)張，發(fā)生爆炸。因此，當(dāng)在對(duì)電力電容器進(jìn)行合閘操作時(shí)，首先要將斷路器斷開(kāi)約3分鐘。
5.4允許運(yùn)行溫度的要求
當(dāng)電力電容器處在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，周?chē)h(huán)境溫度在-25——40攝氏度范圍；而內(nèi)部各種介質(zhì)溫度在65——70攝氏度之間，不然會(huì)發(fā)生熱擊穿。另外，電力電容器外殼溫度不能大于55攝氏度，所以，電力電容器的使用保持良好的通風(fēng)，保證溫度不能超過(guò)允許值范圍。
5.5爆炸問(wèn)題
在電力電容器運(yùn)行階段，常常會(huì)使內(nèi)部的元件發(fā)生擊穿，損壞絕緣外殼、漏油等現(xiàn)象出現(xiàn)，這些都有可能造成電力電容器發(fā)生爆炸。然而，為避免此類(lèi)事故的發(fā)生，通常每組電力電容器額定電流量值的1.5——2倍計(jì)算，安裝相應(yīng)的熔斷器。當(dāng)電力電容器被擊穿時(shí)，那么熔斷器開(kāi)始融化，從而立即和電源斷開(kāi)，以防電力電容器產(chǎn)生較大的熱；另外，相關(guān)人員還要隨時(shí)檢測(cè)電力電容器的溫度變化，一旦出現(xiàn)異常情況，要及時(shí)采取有效的對(duì)策進(jìn)行處理，避免發(fā)生爆炸事故。
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(yīng)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)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)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(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/div>
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(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)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(shí)物展示
AZC系列智能電容模塊 AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案
7結(jié)束語(yǔ)
總體來(lái)說(shuō)，應(yīng)用電力電容器無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠不斷提升電網(wǎng)的供電能力、減少電網(wǎng)電能損耗。另外，由于此種技術(shù)安裝十分方便，且投資非常少，便于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用十分的廣泛。在為用戶提供高質(zhì)量的電能同時(shí)又會(huì)為企業(yè)贏得更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
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