智能電容器無(wú)功補償裝置在配電網(wǎng)中應用

摘要：由于農村電網(wǎng)具有功率因數普遍偏低和電能質(zhì)量差的缺點(diǎn)，所以須對配電網(wǎng)進(jìn)行合理的無(wú)功補償。為此，介紹了電容器無(wú)功補償在我國農村電網(wǎng)中的重要意義和無(wú)功補償方法，論述了如何利用電容器 提高功率因數以及實(shí)際應用中電容器補償的接線(xiàn)方式，討論了電容器在運行中常見(jiàn)故障的處理方法，給出了電容器裝置在配電網(wǎng)中的應用。

關(guān)鍵詞：農業(yè)工程；電容器無(wú)功補償；應用；農網(wǎng)；功率因數

0 引言

農村電網(wǎng)處于電力系統的末端，無(wú)功電源先天不足，農電負荷又大量消耗無(wú)功，使農村電網(wǎng)無(wú)功比較缺乏。農村線(xiàn)路功率因數普遍偏低是導致高低壓線(xiàn)路損耗大和局部地區末端用戶(hù)電壓低的原因之一。為了提高電壓質(zhì)量，降低系統網(wǎng)損，須對配電網(wǎng)進(jìn)行合理的無(wú)功補償。電容器是用來(lái)補償感性無(wú)功，提高電網(wǎng)功率因數的常用設備。提高電力系統的功率因數不僅是供電部門(mén)的一項主要經(jīng)濟技術(shù)指標，同時(shí)也是眾多企業(yè)管理中的一項節能技術(shù)措施。本文主要介紹電容器并聯(lián)補償無(wú)功功率的方法及其運行常識。合理地選擇無(wú)功補償點(diǎn)、采取無(wú)功補償方式和無(wú)功補償裝置，能夠有效地維持系統的電壓水平，提高系統的電壓穩定性，避免大量無(wú)功的遠距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費用。

1 農網(wǎng)常用無(wú)功補償方法

我國農網(wǎng)期長(cháng)以來(lái)無(wú)功匱乏，隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，農村用電大負荷與非線(xiàn)性負荷用戶(hù)迅猛增長(cháng)，農網(wǎng)中的無(wú)功缺額也隨用電負荷的增大而增大，由其造成的網(wǎng)損較為嚴重。根據農網(wǎng)中無(wú)功負荷的特點(diǎn)，按照無(wú)功功率“合理規劃、合理布局、分散補償、就地平衡”的原則，采用以分散補償為主、集中補償為輔的補償方式對農網(wǎng)進(jìn)行了必要的無(wú)功補償。

1.1 隨機補償

隨機補償是將低壓電容器組與電動(dòng)機并接，通過(guò)控制、保護裝置與電動(dòng)機同時(shí)投切的補償方式。

1.2 隨器補償

隨器補償是將低壓電容器通過(guò)低壓熔斷器接在配電變壓器的二次側，以補償配電變壓器空載無(wú)功的補償方式。

1.3 低壓集中補償

低壓集中補償是將電容器組連接在配變或用戶(hù)配電所0.4kV的母線(xiàn)上,跟蹤負荷變化來(lái)進(jìn)行補償的方式。

1.4 在10kV配電線(xiàn)路上集中補償

這種方式是在線(xiàn)路電桿上安裝電容器實(shí)行單點(diǎn)或多點(diǎn)補償。單點(diǎn)補償地點(diǎn)選在離線(xiàn)路首端2/3處，兩點(diǎn)補償分別裝設在距首端2/5和4/5處。有關(guān)文獻提出根據線(xiàn)路的長(cháng)短及負荷大小在10kV線(xiàn)路上裝設3組電容器的補償方法：1組安裝在距用戶(hù)首端2/7處，第 2組安裝在距用戶(hù)首端4/7處，第 3組安裝在距用戶(hù)首端6/7處；然后根據無(wú)功負荷的變化自動(dòng)投切電容器組，取得了較好的補償效果。

1.5 變電站集中補償

這種方式是在變電站10kV母線(xiàn)上集中安裝電容器，按主變容量的10%~15%進(jìn)行補償。

2 提高功率因數的方法

2.1 提高功率因數

2.1.1 提高自然功率因數

包括合理選擇電器設備，避免變壓器輕載運行，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(dòng)機。

2.1.2 通過(guò)人工補償提高功率因數

常用的是并聯(lián)電容器補償。這種方式并不是經(jīng)補償后的功率因數越高越好，因為補償裝置消耗有功發(fā)出無(wú)功，隨著(zhù)補償容量的增加，其有功損耗也增加，初投資增大。就經(jīng)濟運行角度而言，補償后的功率因數過(guò)高或過(guò)低均會(huì )使總功率損耗增加，只有補償功率因數恰當，才能使總有功損耗小。補償容量及功率因數稱(chēng)為按經(jīng)濟運行原則確定的補償容量及功率因數。

2.2 并聯(lián)電容器補償功率因數

并聯(lián)電容器補償功率因數有以下3種方式。

2.2.1 就地補償

就地補償是將電容器或電容器組裝設在異步電動(dòng)機或電感性用電設備附近，就地進(jìn)行無(wú)功補償，也稱(chēng)為單獨補償或個(gè)別補償方式。其點(diǎn)是可使高壓線(xiàn)路上的電流減小，而且低壓干線(xiàn)和分支線(xiàn)上的電流也同時(shí)減小，電壓降和線(xiàn)路損耗相應降低；缺點(diǎn)是投資較高。

2.2.2 分組補償

分組補償是將電容器組分別裝設在功率因數較低的車(chē)間或村鎮終端變配電所高壓或低壓母線(xiàn)上，也稱(chēng)為分散補償。

2.2.3 集中補償

集中補償是將電容器組集中裝設在企業(yè)或地方總降壓變電所的 6~10kV 母線(xiàn)上，用來(lái)提高整個(gè)變電所的功率因數，使該變電所供電范圍內的無(wú)功功率基本平衡，可減少高壓線(xiàn)路的無(wú)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)電容器補償的接線(xiàn)方式

電力系統的補償電容器有兩種連接方式：一是將電容器串聯(lián)在線(xiàn)路上進(jìn)行串聯(lián)補償；二是將電容器并聯(lián)在線(xiàn)路上進(jìn)行并聯(lián)補償。串聯(lián)補償可以改善電壓質(zhì)量，提高電力系統穩定性和增加輸送能力；并聯(lián)補償可以給系統補償無(wú)功，提高電網(wǎng)功率因數，提高供電能力。并聯(lián)補償電容器有以下兩種接線(xiàn)方式。

3.1 星形接線(xiàn)

當電容器額定電壓等于線(xiàn)路額定相電壓且電壓高或較高時(shí)，可采用星形接線(xiàn)。

3.2 三角形接線(xiàn)

當電容器額定電壓等于線(xiàn)路額定線(xiàn)電壓且電壓低時(shí)，可采用三角形接線(xiàn)。 無(wú)論哪種接線(xiàn)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，使電容器能夠運行，并使容量得到充分利用。

4 電容器在運行中的故障處理

4.1 處理電容器故障時(shí)，應先斷開(kāi)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)

 當電容器經(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(shí)，先將接地一端固定好，再用接地棒多次接觸電容器放電，直至無(wú)火花為止。由于故障電容器可能有引線(xiàn)不良或內部斷線(xiàn)、熔絲熔斷現象，殘存電荷可能未放盡，這時(shí)檢修人員應戴絕緣手套，用導線(xiàn)將電容器兩極短接后方能進(jìn)行處理。

4.2 噴油、爆炸著(zhù)火故障

當電容器噴油、爆炸著(zhù)火時(shí)，應立即斷開(kāi)電源，并用砂子或干式滅火器滅火。此類(lèi)事故多是由于系統內外過(guò)電壓、電容器內部嚴重故障所引起的。為了防止此類(lèi)事故發(fā)生，要求單臺熔斷器熔絲規格須匹配，熔斷器熔絲熔斷后要認真查找原因。電容器組不得使用重合閘，跳閘后不得強送電，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)現異常，則可能是由于外部故障或母線(xiàn)電壓波動(dòng)所致，經(jīng)檢查正常后可以試投，否則應進(jìn)一步對保護做通電試驗。通過(guò)以上的檢查與試驗，若仍找不出原因，則應拆開(kāi)電容器組，并逐臺進(jìn)行檢查試驗。但在未查明原因之，不得試投運。

4.4 熔絲熔斷故障

當電容器的熔斷器熔絲熔斷時(shí)，應向值班調度員匯報，待取得同意后，再斷開(kāi)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(wú)閃絡(luò )痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無(wú)短路等)，然后用絕緣搖表?yè)u測極間與極對地的絕緣電阻值。如未發(fā)現故障跡象，換熔斷器熔絲后繼續投人運行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷，則應退出故障電容器，并恢復對其余部分的送電運行[4]。

5 并聯(lián)電容器裝置的應用

并聯(lián)電容器裝置有分散補償和集中補償的特點(diǎn)，適于分散安裝，能夠較好地滿(mǎn)足就地補償的要求；分組投切的并聯(lián)電容器裝置有良好的無(wú)功調節性能，投資少，能耗低，運行維護方便。

并聯(lián)電容器裝置包括低壓并聯(lián)電容器裝置、低壓無(wú)功就地補償裝置、高壓并聯(lián)電容器裝置和集合式并聯(lián)電容器等。并聯(lián)電容器裝置根據電壓分可分為高壓和低壓并聯(lián)電容器裝置，根據裝設地點(diǎn)可分為變電所集中補償、配電線(xiàn)路補償和就地補償裝置，根據控制方式可分為自動(dòng)投切和固定式補償裝置，根據使用環(huán)境來(lái)分類(lèi)，可分為戶(hù)內和戶(hù)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用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線(xiàn)損、提高功率因數和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，線(xiàn)路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ幱扇劢z、復合開(kāi)關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線(xiàn)連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補償裝置。具有體積小，功耗低，維護方便，使用壽命長(cháng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應現代電網(wǎng)對無(wú)功補償的高要求。

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(xiàn)電壓、三相母線(xiàn)電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內部晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護、缺相保護、過(guò)諧保護、過(guò)溫保護等保護功能。

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(wú)功補償裝置智能電容方案

7 結束語(yǔ)

電容器在電網(wǎng)中起到了極其重要的作用，它是提高功率因數和改善電能質(zhì)量所*的電氣設備。只要在安裝和運行中注意到以上所述，提高其有效利用率，對企業(yè)有著(zhù)重要的意義。

【參考文獻】

[1]劉天哲.電容器無(wú)功補償裝置的配置、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(wú)功補償裝置在農網(wǎng)中的應用.農機化研究.2007.10

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019版