智能电容器无功补偿装置在配电网中应用

关键词：农业工程；电容器无功补偿；应用；农网；功率因数 

0 引言 

      农村电网处于电力系统的末端，无功电源先天不足，农电负荷又大量消耗无功，使农村电网无功比较缺乏。农村线路功率因数普遍偏低是导致高低压线路损耗大和局部地区末端用户电压低的原因之一。为了提高电压质量，降低系统网损，须对配电网进行合理的无功补偿。电容器是用来补偿感性无功，提高电网功率因数的常用设备。提高电力系统的功率因数不仅是供电部门的一项主要经济技术指标，同时也是众多企业管理中的一项节能技术措施。本文主要介绍电容器并联补偿无功功率的方法及其运行常识。合理地选择无功补偿点、采取无功补偿方式和无功补偿装置，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。 

1 农网常用无功补偿方法 

      我国农网期长以来无功匮乏，随着经济的发展，农村用电大负荷与非线性负荷用户迅猛增长，农网中的无功缺额也随用电负荷的增大而增大，由其造成的网损较为严重。根据农网中无功负荷的特点，按照无功功率“合理规划、合理布局、分散补偿、就地平衡”的原则，采用以分散补偿为主、集中补偿为辅的补偿方式对农网进行了必要的无功补偿。 

1.1 随机补偿 

      随机补偿是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切的补偿方式。 

1.2 随器补偿 

      随器补偿是将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器的二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。 

1.3 低压集中补偿 

      低压集中补偿是将电容器组连接在配变或用户配电所0.4kV的母线上,跟踪负荷变化来进行补偿的方式。 

1.4 在10kV配电线路上集中补偿 

      这种方式是在线路电杆上安装电容器实行单点或多点补偿。单点补偿地点选在离线路首端2/3处，两点补偿分别装设在距首端2/5和4/5处。有关文献提出根据线路的长短及负荷大小在10kV线路上装设3组电容器的补偿方法：1组安装在距用户首端2/7处，第 2组安装在距用户首端4/7处，第 3组安装在距用户首端6/7处；然后根据无功负荷的变化自动投切电容器组，取得了较好的补偿效果。 

1.5 变电站集中补偿 

      这种方式是在变电站10kV母线上集中安装电容器，按主变容量的10%~15%进行补偿。 

2 提高功率因数的方法 

2.1 提高功率因数 

2.1.1 提高自然功率因数 

      包括合理选择电器设备，避免变压器轻载运行，合理安排工艺流程，在条件允许的情况下尽量使用同步电动机。 

2.1.2 通过人工补偿提高功率因数 

      常用的是并联电容器补偿。这种方式并不是经补偿后的功率因数越高越好，因为补偿装置消耗有功发出无功，随着补偿容量的增加，其有功损耗也增加，初投资增大。就经济运行角度而言，补偿后的功率因数过高或过低均会使总功率损耗增加，只有补偿功率因数恰当，才能使总有功损耗小。补偿容量及功率因数称为按经济运行原则确定的补偿容量及功率因数。 

2.2 并联电容器补偿功率因数 

      并联电容器补偿功率因数有以下3种方式。 

2.2.1 就地补偿 

      就地补偿是将电容器或电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。其优点是可使高压线路上的电流减小，而且低压干线和分支线上的电流也同时减小，电压降和线路损耗相应降低；缺点是投资较高。 

2.2.2 分组补偿 

      分组补偿是将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。 

2.2.3 集中补偿 

      集中补偿是将电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的 6~10kV 母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所供电范围内的无功功率基本平衡，可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。 

3 并联电容器补偿的接线方式 

      电力系统的补偿电容器有两种连接方式：一是将电容器串联在线路上进行串联补偿；二是将电容器并联在线路上进行并联补偿。串联补偿可以改善电压质量，提高电力系统稳定性和增加输送能力；并联补偿可以给系统补偿无功，提高电网功率因数，提高供电能力。并联补偿电容器有以下两种接线方式。 

3.1 星形接线 

      当电容器额定电压等于线路额定相电压且电压高或较高时，可采用星形接线。 

3.2 三角形接线 

      当电容器额定电压等于线路额定线电压且电压低时，可采用三角形接线。 无论哪种接线方式，每台电容器所承受的电压须与电容器的额定电压相等，使电容器能够运行，并使容量得到充分利用。 

4 电容器在运行中的故障处理 

4.1 处理电容器故障时，应先断开断路器及隔离开关

       当电容器经放电电阻放电后，再进行人工放电，将残存电荷放尽。人工放电时，先将接地一端固定好，再用接地棒多次接触电容器放电，直至无火花为止。由于故障电容器可能有引线不良或内部断线、熔丝熔断现象，残存电荷可能未放尽，这时检修人员应戴绝缘手套，用导线将电容器两极短接后方能进行处理。 

4.2 喷油、爆炸着火故障 

      当电容器喷油、爆炸着火时，应立即断开电源，并用砂子或干式灭火器灭火。此类事故多是由于系统内外过电压、电容器内部严重故障所引起的。为了防止此类事故发生，要求单台熔断器熔丝规格须匹配，熔断器熔丝熔断后要认真查找原因。电容器组不得使用重合闸，跳闸后不得强送电，以免造成更大的损坏事故。 

4.3 跳闸故障 

      如果电容器的断路器跳闸而分路熔断器熔丝未熔断，应将电容器放电3min后再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外部等情况。若未发现异常，则可能是由于外部故障或母线电压波动所致，经检查正常后可以试投，否则应进一步对保护做通电试验。通过以上的检查与试验，若仍找不出原因，则应拆开电容器组，并逐台进行检查试验。但在未查明原因之前，不得试投运。 

4.4 熔丝熔断故障 

      当电容器的熔断器熔丝熔断时，应向值班调度员汇报，待取得同意后，再断开电容器的断路器。在切断电源并对电容器放电后，先进行外部检查(如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等)，然后用绝缘摇表摇测极间与极对地的绝缘电阻值。如未发现故障迹象，更换熔断器熔丝后继续投人运行。如经送电后熔断器的熔丝仍熔断，则应退出故障电容器，并恢复对其余部分的送电运行[4]。 

5 并联电容器装置的应用 

      并联电容器装置有分散补偿和集中补偿的特点，适于分散安装，能够较好地满足就地补偿的要求；分组投切的并联电容器装置有良好的无功调节性能，投资少，能耗低，运行维护方便。 

      并联电容器装置包括低压并联电容器装置、低压无功就地补偿装置、高压并联电容器装置和集合式并联电容器等。并联电容器装置根据电压分可分为高压和低压并联电容器装置，根据装设地点可分为变电所集中补偿、配电线路补偿和就地补偿装置，根据控制方式可分为自动投切和固定式补偿装置，根据使用环境来分类，可分为户内和户外型。

6安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍

6.1产品概述

      AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。

      AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入（切除）点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。

6.2产品选型

AZC系列智能电容器选型：

AZCL系列智能电容器选型：

6.3产品实物展示

AZC系列智能电容模AZCL系列智能电容模块

安科瑞无功补偿装置智能电容方案

7 结束语 

      电容器在电网中起到了极其重要的作用，它是提高功率因数和改善电能质量所必不可少的电气设备。只要在安装和运行中注意到以上所述，提高其有效利用率，对企业有着重要的意义。

【参考文献】

[1]刘天哲.电容器无功补偿装置的配置、安装和故障处理[J].电力电容器,2006,1(3):1-2.

[2] 马淋军.韩庆福.何加祥.刘星桥.电容器无功补偿装置在农网中的应用.农机化研究.2007.10

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019版

作者简介：

王蒙蒙，现任职于安科瑞电气股份有限公司。主要从事智能电力电容器产品的研发与应用。