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博客

浅析电力电容器无功补偿及其在现实中的应用

已有 232 次阅读2015-3-19 10:31

由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷,比如各种电动机、水泵和风机等,都是感性负载,造成系统功率因素低,从而使变配电的供电能力减小,增加了电力系统的电能损耗和输电线路的电压降等,从而影响整个系统的安全运行。 

  采用无功补偿,具有一系列对电网有益的优点,比如增加了电网中有功功率的输送比例,降低线损,改善电压质量,稳定设备运行,可提高低压电网和用电设备的功率因素,降低电能损耗和节能,减少用户电费支出,可满足电力系统对无功补偿的检测要求,消除因为功率因数过低而产生的罚款等优点。 

  电力电容器在补偿无功功率时的特点 

  当前,电网中采用并联电容器来进行无功功率的补偿已经非常普遍,在用户的低压测安装自动电容补偿已经是电力部门在管理电力运行上的一个硬性要求,电容补偿装置在原理上相当于产生容性无功电流的发电机,向电网输送无功功率, 减轻变压器和供电系统的负担,增加有功功率的输出,下面就安装电容器进行无功功率的补偿的优点和缺点两个方面进行阐述。 

  (一)优点 

  电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点选择方便,有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右),建设周期短,投资小,无旋转部件,运行维护简便,个别电容器组损坏不影响整个电容器组运行等优点。 

  (二)缺点 

  电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节,如果通风不良会很快过热,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸。电压特性不好,切除后有残余电荷,无功补偿精度低,易影响补偿效果。补偿电容器的运行管理较困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 

  二、无功补偿方式 

  (一)高压分散补偿 

  高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中,该应用主要在高压电力系统中,在企业配电系统中应用较少,这里就不详尽阐述。 

  (二)高压集中补偿 

  高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV~10 kV高压母线上来进行的补偿方式,适用于负荷较集中、补偿容量较大的场所,而用户本身又有一定的高压负荷,这种情况在高压侧集中安装电容补偿器,可减少对电力系统无功功率的消耗,并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因数,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。 

  (三)低压分散补偿 

  低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少电网和变压器中的无功流动,从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 

  (四)低压集中补偿 

  低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿自动投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负荷大小变化而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高变配电的利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前普通企业无功补偿中常用的手段之一。 

  三、电力电容器的安全运行 

  电力系统正常运行时,电力电容器对运行电流要求较高,一般运行电流不能超过电容器额定电压的1.3倍,三相运行电流不超过5%,电容器对运行电压要求也较高,因为电容器的损耗和电压的平方成正比,过电压会使电容器发热严重,造成绝缘加速老化,影响电容器的使用寿命,如果得不到及时改正和维护,会造成电容器绝缘击穿,甚至膨胀爆炸,所以,一般在母线电压较高,超过1.1倍额定电压时,需注意观察电容器的温度情况,如果升高明显,需要采取降温措施,甚至停止运行。 

  四、谐波问题 

  由于电容器回路是一个LC电路,对于某些谐波容易产生谐振,易造成高次谐波,使电流增加和电压升高。且谐波的这种电流对电容器非常有害,极容易使电容器击穿引起相间短路。因此,当电容器在正常工作时,在必要时可在电容器上串联适当的感抗值的电抗器,以限制谐波电流,电抗器的投入需要经过详细的计算和考证,这里不详细阐述。 

  五、电容器运行中的爆炸问题 

  由于电容器在运行过程中会有各种不利情况发生,比如带电荷合闸或是通风不良造成温度过高、运行电压过高、谐波分量过大、操作过电压等情况,都会造成电容器内部元件击穿、电容器对外壳绝缘损坏、密封不良和漏油、鼓肚等情况,从而可能引起电容器损坏爆炸。为预防电容器爆炸事故,早期采取的方法是,根据每组电容器通过的电流量的大小,按1.5倍~2倍电流配以快速熔断器,若电容被击穿,则快速熔断器会熔化而切断电源,保护电容器不会继续产生热量,在补偿柜上每相安装电流表,保证每相电流相差不超过±5 %,若发现不平衡,立即退出运行,同时配有值班人员,检查电容器,监视电容器的温升情况,加强对电容器组的巡检,避免出现电容器漏油、鼓肚现象,以防爆炸。 

  近期,由于电容器柜事故的频繁发生,经技术人员检查发现,这种速断熔断器使用有问题,由于这种速断熔断器连接方式是插接,运行时电流较大,造成插接部位经常过热,而过热部位长期运行愈发严重,如果巡查不及时,经常在过热部位发生熔化短路事故,所以经技术人员改良,现在已经用断路器来替换速断熔断器,经近几年的运行检验,已经验证这种方法运行可靠,减少了事故发生,同时减少了巡查和维护的工作量 

  六、结束语 

  综上所述,无功补偿技术是提高电网供电能力、减少电压损失和降低网损的一种有效措施。电力电容器具有无功补偿原理简单、安装方便、投资小,有功损耗小,运行维护简便、安全可靠等优点。因此,在当前,随着电力负荷的增加,要想提高电网系统的利用率,通过采用补偿电容器进行合理的补偿,是能够提高供电网质量并取得明显的经济效益的有效途径。 


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