无功补偿

1.概述

改善企业用电的功率因数（即无功功率补偿）是企业节约电能的重要课题，因此应采取相应的技术措施以提高功率因数。

并联电容器的主要作用是用以补偿电力系统感性负荷无功功率，提高功率因数，改善电压质量和降低线路损耗。采用并联电容器进行无功补偿的方式可以有集中补偿、分组补偿及个别补偿等。

1.1无功功率和提高功率因数的意义

有功功率、无功功率和视在功率之间的关系S2＝P2+Q2。 功率因数cosφ=P/S。

供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。

1.2无功功率补偿及其方法

无功功率补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。

无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器，或采用具有容性负荷的装置进行补偿。一般用电企业采用并联电容器集中补偿的方法，以提高功率因数。

2.1并联电容器在电力系统中的作用 1、 补偿无功功率，提高功率因数；

2、 提高设备出力：P=S*cosφ，P随着cosφ的提高而增大； 3、 降低功率损耗和电能损失：△P=3P2R/（U2 cosφ2）（W） 4、 改善电压质量：△U=（PR+QXL）/U （V）

并联电容器的用途主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，降低线路损耗，以改善电压质量。

3.1电容器安装容量的选择

电容器安装容量的选择，可根据使用目的的不同，按改善功率因数，提高运行电压和降低线路损失等因素来确定。

按提高功率因数确定补偿容量，QC=P（tgφ1- tgφ2）。 4.1并联电容器的安装

1、电容器在铁架上安装时，一般不超过三层，上、中、下三层电容器的安装位置要一致，并不得安装妨碍空气流通的水平层间隔板。

2、安装电容器的场所应避免潮湿、多尘、高温、腐蚀性气体，或有易燃易爆，长期遭受振动的地方。

3、电容器回路应有单独的操作开关控制切合，并必须有放电装置。

4、安装时，电容器和母线的连接应采用软线，不要采用硬母线连接，以防装配工艺不当使电容瓷套管损坏或引线丝杆脱扣，破坏密封而引起渗漏油。

5、安装时必须保持电气回路和接地部分接触良好。要求接地的电容器，其外壳应与金属构架共同接地。回路中的任何不良接触，都可能引起高频振荡电弧，使电容器的工作电场强度增高和发热而早期损坏。

6、电容器组应装设相间及电容器内部元件故障的保护装置或熔断器。

5.1并联电容器组的配套装置 （1） 开关或断路器

选择开关时最重要的是要能断开电容器组回路而不重燃。因为当电容器回路断开时，电流过零，开关内电弧熄灭，此时弧隙间电压最大，容易引起重燃。为抑制开断时的过电压及关合时的涌流，低压电容器组采用带切合电阻的接触器。

（2） 熔断器

熔断器的额定电压应不低于被保护电容器的电压，断流量不低于电容器的短路故障电流，额定电流一般为电容器额定电流的1.5~2倍。

（3） 切合电阻 （4） 放电电阻

电容器从电源断开时，两极处于储能状态，为了防止带电荷合闸及防止人身触电事故，电容器组必须加装放电装置。

6.1并联电容器组的投切方式

按功率因数投切相应的电容器组。可进行手动投切或自动投切，即由电流互感器采样一相负载电流，通过电子线路与负载电压向量进

行比较运算后决定电容器组的投入与切除。

7.1并联电容器组的运行和维护 7.1.1运行条件：

（1）额定电压：电容器的额定电压略高于电网的额定电压； （2）过电压：通常电容器承受的是工频过电压，一般在电容器的整个寿命中高于1.15Ue的过电压不应超过200次，电容器在使用时尽量避免过电压。

（3）过电流：电容器的过电流可由工频过电压和高次谐波引起，投入电容器组时在回路接入电阻或串联电抗器，可以降低涌流的峰值。

（4）铁磁谐振：在轻负荷下投入空载变压器或并联电抗器时易发生铁磁谐振，产生过电流，为消除这种现象，在投入变压器时可暂时切除电容器组。

（5）运行温度：电容器组必须在规定的环境温度范围内工作，以电容器油浸渍的电容器，规定其周围空气温度为-40~+400C。

（6）海拔高度：一般电容器应在海拔高度1000米及以下的地区使用，在超过1000米的高原地区，应选用高原电容器。

7.1.2安全条件

（1）接地。电容器的金属外壳必须可靠地固定电位。当电容器地额定电压高于或等于电网电压时，应将电容器外壳接地，以保障人身安全。当电容器地额定电压低于电网电压时，则应加强电容器对地绝缘，可用相当于电网绝缘水平地支柱绝缘子支撑电容器的安装台

架，外壳再与台架连接。

（2）放电。电容器再断开电源后，极间仍可能有极高的残余电压。为此，在补偿电容器之中应有内装或外设的放电回路（电阻或电抗器、电压互感器），使电容器的电压在3min（额定电压1000V以下的电容器组）或10min内（额定电压在1000V及以上的电容器组）降至50V。为了防止带电荷合闸及防止人身触电伤亡事故，电容器组必须加装放电装置。

7.1.3维护保养

（1）外观检查。对运行中的电容器经常进行外观检查，做好运行情况记录，发现温升过高、箱壳膨胀及漏油严重等异常现象时，应撤出运行。

（2）环境温度。运行中的电容器组，周围空气温度不应超过它的允许范围，否则应将电容器与电网断开。户内安装的电容器组应有良好的自然通风条件，避免受其他热源的辐射。

（3）检查电压和电流。经常测量电容器的工作电压和电流，使其不超过允许值。在轻负荷下电压升高过分时，应将部分或全部电容器组切除。

（4）检查连接处。电容器组回路中的任何连接处（包括接地）接触不良都可能引起高频振荡电弧，使电容器过热和场强过高而损坏，甚至整个设备发生故障，因此要确保装置中所有连接处接触良好，连接螺帽牢固。

（5）电容器组巡视检查内容为：电压、电流、功率因数表的指

示是否正常；电容器有无渗油现象；各连接点有无过热现象；电容器的瓷套管有无放电痕迹；电容器外壳有无膨胀；电容器内部有无异常声音；放电回路有无异常等。

7.1.4电容器组的投切步骤

（1） 停电操作时，先拉开电容器组的开关，再拉各出线开关。 （2） 送电操作时，先合各路出线开关，再合电容器组开关。 （3） 停电操作时，先合上放电回路刀闸，再拉开电容器组开关，

以便可靠放电。

（4） 故障停电后，必须将电容器组开关断开。

（5） 电容器的保护熔丝突然熔断，在未查明原因前，不得更换

熔丝恢复送电。

（6） 任何额定电压的电容器组，禁止带电荷合闸，每次重合闸，

必须在电容器组断开3min后进行。 8.1低压并联电容器成套装置

在工矿企业、民用建筑等用电单位，多采用集中补偿方式，将并联电容器组安装在配电变压器的低压母线上，一般均采用成套装置与低压配电柜一起装于室内。因此，并联电容器组成套装置均与所选用的配电柜型式相配套，以便于统一安装及接线。

低压电容器成套装置均装有无功功率补偿自动控制器，通过控制器指令，交流接触器操作实现分步循环投切的方式进行工作；并根据电网负荷消耗的电感性无功量的大小以10－120s可调的时间间隔，自动地控制电容器的投切。使电网的无功消耗保

持到最低状态，从而可提高电网电压质量和减少电网损耗。 9.1无功功率自动补偿控制器

无功功率补偿自动控制器种类较多，使并联电容器成套装置（柜）的配套元件。其主要功能特点：①数字显示电网功率因数。②有超前，滞后，过压指示；过电压时自动快速逐级切除电容器组。③输出动作程序为先接通的先分断，先分断的先接通的循环工作方式。④具有手动/自动转换，置自动时，本级自动跟踪电网功率因数及无功电流，控制电容器组自动投入或切除；置手动时在本级上能实现手投或手切。