谈电力电容器无功补偿及其安全应用

张李传

摘 要：电压是衡量电能质量的一个重要指标，电力系统中的各种用电设备只有在电压为额定值时才能取得最好的技术经济指标。利用电力电容器进行无功补偿则是保证电压稳定的一个重要手段。

关键词：电力电容器；无功补偿；安全运行

0 引言

利用电力电容器就地发出无功功率，以减少无功功率在电网中的流动、降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件，这种做法称为无功补偿。一般在110kV及以下的电网中，通常运用这种即耐用又实惠的方法。使用无功补偿的优点是：系统设计容量减少，降低投资；提高电网功率因数，降低线路损耗，改善电压质量。

1 电力电容器无功补偿基本原理

电力电容器作为发电机可以产生容性无功电流，其基本原理是：一个有感性功率的负荷和一个电容器并联连接，则无功能量在容性的电容器与感性的负荷之间互相交换，不再需要从电源中吸收无功能量。这样以来，就降低了线路上的无功电流，在输出一定有功功率的情况下，供电系统的损耗降低。目前，把电力电容器作为无功补偿装置使用在电力系统中是非常普遍的。所以，作为电力系统无功补偿的电容器是未来发展的方向。

2 电力电容器无功补偿的优、缺点

优点：电力电容器无功补偿设备安装方便，安装位置不受限制，可以增加或减少补偿点数；有功损失非常小，建设周期短，不用投入过多资金；没有旋转部件和后期操作维护方便；即使是内部一个组件损坏，保护装置可以快速地退出运行故障组件，对整个的电容器影响很小。

缺点：电力电容器无功补偿装置的缺点：只能实现有级调节，无功补偿精度不高；时间响应为秒级甚至分钟级，不能快速跟踪无功功率的变化；另外，若通风不畅通，如电容器的运行温度在高于70℃后，很容易出现膨胀甚至爆炸等危险现象；电力电容器设备的电压特性有缺陷，特别是对短路故障的稳定性很差，切断电源之后，会存在一个放电过程。

3 电力电容器无功补偿的主要方式

3.1 高压集中补偿

高压集中补偿是指将补偿电容器安装到变电站6kV-35kV高压母线上的补偿方式。其补偿装置可与变电站内其它设备同步管理、维护，可靠性高；但是使用这种方式的经济收益不是很高。

3.2 低压集中补偿

通过低压开关把低压电容器和变压器的低压母线连接在一起就是低压集中补偿，其优点是：接线十分方便简单、后期运行维护少，无功可以就地平衡，从而增加配变的利用率，能将网损合理的降低，有很好的经济性特征，是无功补偿中常使用的方法。

3.3 高压分散补偿

高压分散补偿是指将其安装到6kV-10kV线路上，一般是区域负荷的中心，来提高线路电压质量的补偿模式。它主要使用在高压配电及远距离配电线路的中后端。

3.4 低压分散补偿

低压分散补偿就是将单台或多台低压电容器安装在用电设备旁边，以补偿安装部位设备的无功功率。这种方式的优点是降低配电网以及变压设备中涵盖的无功；减少线路的导线截面及变压器的容量。它也有缺点就是点动、堵转、反接制动的电机则不适合此方式。

4 电力电容器的安全运行

4.1 电容器安装接线应符合技术要求

集中补偿的电容器组，应在一个电容器室里，室内经常通风。电容器组通过断路器和母线连接在一起。另外，当电容器采用星形接线时，为避免系统单相接地电压上升，其外壳和地面绝缘材料和绝缘等级符合电网的额定电压。

4.2 允许运行电流

在日常的使用过程中，设备需要在设定好的电流额度之下进行工作，而且它的电流最大不应超过设定好的值的一点三倍，三相电流的差值不超过百分之五。

4.3 允许运行电压

电容器在1.1倍的额定电压下可长期运行，但夜里承担的电压往往超过额度电压。电容器的寿命会受到过电压的影响，经检查，电容器寿命和电压的7-8次方成反比。所以，为了防止产生过电压，在选择装置时应该挑选一个较高额定电压的电容器且规定电容值差别不大的它们串联在一起，同时，三相差值要小。另外，应选用真空、SF6等合适的断路器，且工作中尽量避免电容器组投、切次数，防止频繁操作产生过电压冲击。

4.4 电力谐波问题

在电容器两端有电力谐波电压时，会因为电容器对电力谐波的阻碍小，谐波电流加叠在电容器的基波上，使电容器电流增大，温度上升，寿命减少，引起电容器过负荷，严重时甚至会发生爆炸。另外，如果故障出现加剧现象，可能是由于谐波和电容器连接在一起形成电力谐波谐振造成的。

4.5 严禁电容器组带电荷合闸

如果合闸瞬间电压极性正好和电容器上残留电荷的极性相反，两电压相加将在回路上产生很大的冲击电流，引起过热爆炸。所以，电容器组每次重新合闸，必须在断路器断开电容器组放电5分钟后进行。其次，电容器端应和放电电阻并联在一起，使其停电后能自动放电。最后，操作人员要提高安全意识，防止此类事情发生。

4.6 环境温度的影响

电容器的运行温度是运行人员必须时刻关注的问题。为了保证电容器安全运行及达到预定使用年限的重要条件是温度不能超出允许范围。运行温度高时，会导致介质击穿强度的减小。如果温升继续高，就会破坏热平衡，出现热击穿的现象。运行温度过低时，电容器内部将是负电压，游离电压会降低。所以，不同地区电力部门应该根据当地气候条件参照电容器技术规定要求选择相应类型，以保证运行的安全。

4.7 继电保护问题

在电网中，继电保护设备应用很广泛，且在电网中担当着重要的作用：即可以保电力设备安全运行，又可以保电力系统安全运行，在高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等中普遍使用。高压供电系统分母线继电保护设备的运用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除。另外，还应该安装过电流保护，但负荷等级较低的配电所不可以安装此设保护。

5 结束语

电力电容器无功补偿技术的应用可以使电网的电能损失降低、配电网供电能力提高和加强其系统的稳定性。由于电力电容器具有很多优点，因此，它是满足供电质量并取得很好的经济效益的重要手段。

参考文献：

[1]林宪峰.浅谈电力电容器无功补偿及其安全应用[J].科技致富向导，2012（19）.

[2]仇华.电力电容器无功补偿的投入与效益分析[J].农村电工，2011（05）.