无功补偿电容器的应用

摘要：电容器作为无功补偿装置的重要设备，在配电系统中被广泛使用。用电企业投入电容补偿后，通过合理的配置和控制电容器，功率因数提高到了0.9以上，达到了用电标准，每年可节能100万余元。

关键词：电容器   无功补偿  功率因数  节能

1前言

随着国民经济的发展，各种电子设备的应用，导致电网污染越来越严重，无功补偿电容器能有效维持系统的电压水平，提高电力系统的稳定、可靠性，能够降低电网损耗。同时无功补偿电容器具有自动切换、操作方便、运行性维护方便等特点，越来越受到企业的青睐。

2  无功补偿电容器

2.1 无功补偿电容器原理

在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率P，是指保持用电设备正常运行所需的电功率；另一种是无功功率，是指用于电路内电场和磁场交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电动率。视在功率S表示有功功率和无功功率的矢量和。电感性负载的电压和电流的相量间存在相位差，通常用相位角表示，相位角的余弦称为功率因数。用电设备本身所具有的功率因数称为自然功率因数，多数用电设备的自然功率因数都比较低。并联电容器与供电设备或负载并联，则供电设备或负载所需的无功功率可以全部或部分由并联电容器供给，即并联电容器发出的容性无功使系统无功功率增加，提高了功率因数。

2.2无功补偿电容器的作用

电容在交流电路里可将电压维持在较高的平均值，改善增加电路电压的稳定性。对大电流负载的突发启动给予电流补偿，电力补偿电容组可提供巨大的瞬间电流，减少对电网的冲击。

电路中大量的感性负载会使电网的相位产生偏差(感性元件使电压相位超前电流90°)，而电容在电路里的特性与电感正好相反，起补偿作用。

在一定的有功功率下，当用电企业功率因数cosP越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大。这样不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到标准：高压用电的工业用户和装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上：其他100kVA及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电功率因数为0.8以上。

2.3 电容器安全运行条件及保护措施

电容器安全运行条件：

（1）电容器应在额定电压下运行，电容器长时间允许电压不得超过其额定电压的1.1倍，如果超过，电容器应退出运行；

（2）电容器可以在额定电流下长期运行，允许运行上限电流不超过额定电流的1.3倍；

（3）电容器的额定频率必须与电网的工作频率一致；

（4）电容器组运行的环境温度在-40℃~40℃时，充矿物油的电容器组允许温升为50℃，充硅油的电容器组允许温升为55℃。每台电容器上应安装单独熔丝保护，电容器组应有继电保护，包括过流保护、电压不平衡和缺相保护、不平衡，电流保护、过电压保护、低电压与失压保护。

另外，为了避免操作过电压和大气过电压系统，还应该安装机座的避雷器用来保护电容器（2）。

3 无功补偿电容器的实际应用

设立电容器室，安装电缆沟及电容器组支撑架，在电容器室安装监控，采取防火措施，配置灭火器。无功补偿装置采用全膜介质电容器，通过按钮将断路器合闸后，补偿装置进入工作状态，完全自动运行，实时跟踪自动补偿，控制器检测到系统电压超过控制器设备定的电压下限并且无功电流超过设定的投切门限值时，自动判断出需投切电容器组的级数，将对应电容器投入式切除。

补偿电容器运行阶段，制定巡视检查制度。由主配电室值班人员每4h对电容器室巡视检查一次，检查内容主要有设备的工作模式（正常/故障，分闸状态和合闸状态），电容器组的工作状态（投/切)，正常运行过程中有无异常声音，房间内有无异味，环境温度有无过热，电容器运行的电压、频率电流是否符合电容器的要求。值班人员每班在电容补偿装置运行日志上记录运行情况，记录内容包括电容器组的工作状态，系统参数（系统有功、系统无功、功率因数、无功电流、系统电压、系统电流、补偿电流）。技术人员每周至少检查电容器运行日志两次。发现隐患及时处理，经过近2a的数据统计，投入电容补偿后，功率因数提高到了0.9以上，基本处于0.95左右，达到了用电标准，降低了企业成本。

参考文献

[1] 周志敏，周纪海，纪爱华.无功补偿电容器配置·运行·维护[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2] 文绍卿，电力电容器无功补偿及其安全应用J].河南科技,2011(5):56-57.

来源：《山东冶金》