电力电容器无功补偿及其安全应用研究

电力电容器无功补偿及其安全应用研究

陶然

(武汉大学电气工程学院，湖北 武汉 430072)

摘要：电压是衡量电能质量的重要指标，电力系统中的各种用电设备只有在额定电压下运行才能获得较好的技术经济指标，而保证电压稳定的重要手段就是利用电力电容器进行无功补偿。现结合实践经验，简要阐述电力电容器无功补偿原理及其优缺点，总结常见的几种电容器无功补偿方式，并对其安全应用问题进行深入分析。

关键词：电力电容器；无功补偿；安全应用

收稿日期:2015-05-14

作者简介：陶然(1995—)，女，河南信阳人，研究方向：电气工程与自动化。

0引言

目前，随着我国国民经济的快速发展，用电负荷迅速增加，对电力系统的负载要求也越来越高。由于现今用电设备大多为感性负荷，自然功率较小，会直接影响输出功率；而若系统输出有功功率降低，则会影响用电和输电能力；若有功容量降低，则电力系统总能耗会明显增大。因此，对接入电网的电力设备既有有功功率要求，又有无功功率要求。

1电力电容器无功补偿原理及优缺点

从原理上分析，电力电容器相当于发电机，可产生容性无功电流。电力电容器无功补偿即将感性负荷和容性负荷进行连接，转换不同负荷间的能量。现阶段，电力系统中应用电力电容器进行无功补偿是较为常见的，其优点在于：投入资金少、施工周期短、功率损耗小、装置简单，后期方便管理、维护；若某一电力电容器内部构件损坏，不会影响电容器组运行。当然应用电力电容器进行无功补偿也存在一些缺点，例如电容器装置电压特性不够完善，切断电源后存在残余电荷；运行中的电力电容器若通风不畅，温度可能超过70 ℃，会有爆炸危险；不具备平滑调节功能，仅能实现有级调节；补偿精度较低，影响补偿效果。

2电力电容器无功补偿方式

2.1低压集中补偿方式

该补偿方式是将变压器低压母线与低压开关、电力电容器相连，由无功补偿投切装置充当保护控制装置。实践发现，电力电容器是整组完成投切动作的，不能进行平滑调节。其优势是连接简单、电能损耗较少、后期维护量较小，可作为电力电容器无功补偿的重要方式。

2.2低压分散补偿方式

该补偿方式充分结合某一特殊用电设备的无功量需求，把电力电容器分散安装在用电设备周围，补偿低压系统的无功功率需求。其优势是无功补偿在设备运行时投入；设备停运后，也停止无功补偿，补偿具有针对性，效果更佳。缺点为投入资金多，电能利用率低，不能较好地适用于点动、反接制动电动机。

2.3高压集中补偿方式

该补偿方式是在6～10 kV高压母线上或变电站安装电力电容器进行无功补偿。对于补偿容量较大、距离配电母线较近、负荷相对集中的场所，在高压母线上进行集中式的无功补偿，可使电力系统中的无功消耗降低，较好地发挥补偿功能。其优势是有自动投切功能，能够提高电能利用率，投资小，便于维护。缺点是经济效益较低。

2.4高压分散补偿方式

该补偿方式是在高压配电线路上分散安装电力电容器组，采用固定补偿且每一个补偿点的电容器容量都不宜过大，否则在电力负荷处于谷值期时，将会向上一级电网倒送无功或引起无功功率流动增加，带来更多网损，并致使电压升高，影响电力电容器以及其他电气设备的正常运行。此种补偿方式只能作为下级补偿的补充。

3电力电容器的安全应用

(1) 允许电流要求：电容器正常情况下应在额定电流下运行，三相电流差不超过5%，最大运行电流小于或等于额定电流的1.3倍。

(2) 允许电压要求：电容器对电压敏感性较强，因电压平方与电容器损耗成正比，会加速电容器温升，从而加快绝缘老化速度，缩短电容器寿命，严重时甚至会造成电击穿事故。所以，电容器应在额定电压下运行，最高运行电压应小于或等于额定电压的1.1倍。当高于额定电压1.1倍时，须进行降温处理。

(3) 环境温度影响：运行人员应随时注意电力电容器运行温度。为保障电容器预定使用年限及安全运行，必须保持环境温度在正常范围内，以免对电容器运行温度产生较大影响。环境温度过低时，电容器内的油就可能会冻结，容易电击穿；如果环境温度太高，电容器工作时所产生的热量就散不出去，从而使热平衡受到破坏。因此，电力部门应根据不同地区的气候条件，参照相应的电容器技术规定，采取相应措施控制环境温度，保证电容器的安全运行。

(4) 继电保护问题：当前国内大部分电气厂家都已拥有较成熟的继电保护技术及相应产品，功能强大、安全稳定，能够有效切除故障电容器，保证电力系统安全稳定运行。电容器继电保护包括限时电流速断保护、过电流保护、不平衡电流保护、欠压保护、过压保护、不平衡电压保护、零序电流/电压保护等。

(5) 合闸问题：电容器开关跳闸或保护熔丝熔断后，必须查明确系外部原因造成，才能再次合闸试送或更换熔丝送电。电容器组禁止带电合闸，否则可能承受两倍左右的额定电压，同时造成很大的冲击电流。电容器组切除后必须立即放电，待电荷消失后(一般要求等待3 min)方可再次合闸。

(6) 爆炸问题：在电容器运行过程中，如果出现操作过电压、谐波分量过大、运行电压过高、通风不良、温度过高、带电荷合闸、漏油和密封不良、外壳绝缘损坏、内部元件击穿等情况，均可能引起爆炸。一般情况下，继电保护装置能够减少甚至避免电容器爆炸事故的发生，但也要

加大对电容器的巡检力度，严密监视电容器温升情况，从根本上避免电容器出现鼓肚、漏油现象，以防爆炸。

4结语

综上所述，电力电容器具有无功补偿原理简单、安全可靠、运行维护方便、有功损耗少、投资小、便于安装等优点，利用其进行无功补偿是降低网损、减少电压降、提高电网供电能力的一项有效措施。随着当前电力负荷的不断增加，要想提升电力系统的运行效率，需合理选型无功补偿电容器，以显著提高供电质量，从而为电力企业争得更大的社会效益与经济效益。

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