智能電容器無功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中應(yīng)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(diǎn)，所以須對配電網(wǎng)進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償。為此，介紹了電容器無功補(bǔ)償在我農(nóng)村電網(wǎng)中的重要意義和無功補(bǔ)償方法，論述了如何利用電容器 提高功率因數(shù)以及實(shí)際應(yīng)用中電容器補(bǔ)償?shù)慕泳€方式，討論了電容器在運(yùn)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(yīng)用。 

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程；電容器無功補(bǔ)償；應(yīng)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(fù)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(dǎo)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(jìn)行合理的無功補(bǔ)償。電容器是用來補(bǔ)償感性無功，提高電網(wǎng)功率因數(shù)的常用設(shè)備。提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)不僅是供電部門的項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，同時也是眾多企業(yè)管理中的項(xiàng)節(jié)能技術(shù)措施。本文主要介紹電容器并聯(lián)補(bǔ)償無功功率的方法及其運(yùn)行常識。合理地選擇無功補(bǔ)償點(diǎn)、采取無功補(bǔ)償方式和無功補(bǔ)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(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用。 

1 農(nóng)網(wǎng)常用無功補(bǔ)償方法 

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

1.1 隨機(jī)補(bǔ)償 

      隨機(jī)補(bǔ)償是將低壓電容器組與電動機(jī)并接，通過控制、保護(hù)裝置與電動機(jī)同時投切的補(bǔ)償方式。 

1.2 隨器補(bǔ)償 

      隨器補(bǔ)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(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。 

1.3 低壓集中補(bǔ)償 

      低壓集中補(bǔ)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(fù)荷變化來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞健?nbsp;

1.4 在10kV配電線路上集中補(bǔ)償 

      這種方式是在線路電桿上安裝電容器實(shí)行單點(diǎn)或多點(diǎn)補(bǔ)償。單點(diǎn)補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)選在離線路端2/3處，兩點(diǎn)補(bǔ)償分別裝設(shè)在距端2/5和4/5處。有關(guān)文獻(xiàn)提出根據(jù)線路的長短及負(fù)荷大小在10kV線路上裝設(shè)3組電容器的補(bǔ)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(fù)荷的變化自動投切電容器組，取得了較好的補(bǔ)償效果。 

1.5 變電站集中補(bǔ)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(jìn)行補(bǔ)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(shè)備，避免變壓器輕載運(yùn)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(jī)。 

2.1.2 通過人工補(bǔ)償提高功率因數(shù) 

      常用的是并聯(lián)電容器補(bǔ)償。這種方式并不是經(jīng)補(bǔ)償后的功率因數(shù)越高越好，因?yàn)檠a(bǔ)償裝置消耗有功發(fā)出無功，隨著補(bǔ)償容量的增加，其有功損耗也增加，初投資增大。就經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度而言，補(bǔ)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(bǔ)償功率因數(shù)恰當(dāng)，才能使總有功損耗小。補(bǔ)償容量及功率因數(shù)稱為按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則確定的補(bǔ)償容量及功率因數(shù)。 

2.2 并聯(lián)電容器補(bǔ)償功率因數(shù) 

      并聯(lián)電容器補(bǔ)償功率因數(shù)有以下3種方式。 

2.2.1 就地補(bǔ)償 

      就地補(bǔ)償是將電容器或電容器組裝設(shè)在異步電動機(jī)或電感性用電設(shè)備附近，就地進(jìn)行無功補(bǔ)償，也稱為單獨(dú)補(bǔ)償或個別補(bǔ)償方式。其點(diǎn)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(yīng)降低；缺點(diǎn)是投資較高。 

2.2.2 分組補(bǔ)償 

      分組補(bǔ)償是將電容器組分別裝設(shè)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(bǔ)償。 

2.2.3 集中補(bǔ)償 

      集中補(bǔ)償是將電容器組集中裝設(shè)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(bǔ)償?shù)慕泳€方式 

      電力系統(tǒng)的補(bǔ)償電容器有兩種連接方式：是將電容器串聯(lián)在線路上進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償；二是將電容器并聯(lián)在線路上進(jìn)行并聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)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(bǔ)償可以給系統(tǒng)補(bǔ)償無功，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，提高供電能力。并聯(lián)補(bǔ)償電容器有以下兩種接線方式。 

3.1 星形接線 

      當(dāng)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(dāng)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(yùn)行，并使容量得到充分利用。 

4 電容器在運(yùn)行中的故障處理 

4.1 處理電容器故障時，應(yīng)先斷開斷路器及隔離開關(guān)

       當(dāng)電容器經(jīng)放電電阻放電后，再進(jìn)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(yīng)戴絕緣手套，用導(dǎo)線將電容器兩極短接后方能進(jìn)行處理。 

4.2 噴油、爆炸著火故障 

      當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時，應(yīng)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(yán)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(rèn)真查找原因。電容器組不得使用重合閘，跳閘后不得強(qiáng)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(yīng)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(yīng)進(jìn)步對保護(hù)做通電試驗(yàn)。通過以上的檢查與試驗(yàn)，若仍找不出原因，則應(yīng)拆開電容器組，并逐臺進(jìn)行檢查試驗(yàn)。但在未查明原因之，不得試投運(yùn)。 

4.4 熔絲熔斷故障 

      當(dāng)電容器的熔斷器熔絲熔斷時，應(yīng)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(jìn)行外部檢查(如套管的外部有無閃絡(luò)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(yùn)行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷，則應(yīng)退出故障電容器，并恢復(fù)對其余部分的送電運(yùn)行[4]。 

5 并聯(lián)電容器裝置的應(yīng)用 

      并聯(lián)電容器裝置有分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，適于分散安裝，能夠較好地滿足就地補(bǔ)償?shù)囊螅环纸M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(yùn)行維護(hù)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(bǔ)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(shè)地點(diǎn)可分為變電所集中補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償和就地補(bǔ)償裝置，根據(jù)控制方式可分為自動投切和固定式補(bǔ)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(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)量的新代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺共補(bǔ)或臺分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開關(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無功補(bǔ)償裝置。具有體積小，功耗低，維護(hù)方便，使用壽命長，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)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(fù)合開關(guān)電路，自動尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(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AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案

7 結(jié)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(shè)備。只要在安裝和運(yùn)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(xiàn)】

[1]劉天哲.電容器無功補(bǔ)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(bǔ)償裝置在農(nóng)網(wǎng)中的應(yīng)用.農(nóng)機(jī)化研究.2007.10

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)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(yīng)用，