低压电容器无功补偿的技术与经济性

虞卫东

摘 要：无功补偿技术在提高低压电容器的供电效率方面具有十分重要的作用，在电力供应系统中，通过低压电容器的电能有一部分由于电容器电阻过低的原因做了无功功率，使电能在传输过程中出现了不必要的损耗现象，为了改善这种电能消耗情况，要在电能传输过程中进行无功功率补偿。无功补偿技术可以有效补偿在电能输送中损失的电流，减少电能的浪费，保证供电的综合效能。无功功率补偿设备和技术的选择要根据电网供电系数相匹配，否则就发挥不了其应有的作用。文章就对无功补偿的种类和作用进行了详尽分析，并指出了在技术操作上应该注意的问题，以提高无功补偿技术的效率。

关键词：稳定电压；补偿方式；补偿值确定

近年来，由于经济水平的快速发展，我國社会生产生活用电量激增，给电力供应系统带来了前所未有的挑战，尤其是在用电量过于集中的夏季，一些城市甚至不得不采用限电措施进行电量的合理分配，以保证供电的效果。要想提高电力系统的供电效率，可以通过无功补偿的方式提高电容器供应电能的效率，增强电力供应的稳定性。电流在进行传输的过程中，电能会转变为用户所需要的热能，但是当电流在通过电阻极低的用电设备时，会发生电能做无用功的现象，造成了一部分电流的浪费，也就是说，此时电流所产生的功率与实际功率之间产生了较大的差距，为了弥补电流无用功的现象，就需要在电流传输过程中采用无功补偿技术和装置来降低电流的损耗，提高供电的效率。

1 无功补偿的作用

1.1 提高变配电设备利用率，减少投资费用对低功率因数的负荷进行无功补偿，接入并联电容器，由于无功电流得到补偿，使得负荷电流减少由于功率因数提高而使变配电设备减少的容量（kVA）可用

公式（1）计算：

ΔS=P/COSφ1-P/COSφ2

=P×（COSφ2-COSφ1）/（COSφ2×COSφ1） （1）

（1）式中：

S-为减少的设备容量

P-为负荷有功功率

COSφ1-为补偿前负荷功率因数

COSφ2-为补偿后负荷功率因数

如1000kW的负荷容量，补偿前功率因数为0.7，从公式（1）中可计算出当功率因数补偿到0.95时，为该负荷输电的变配电设备容量可减少376kVA，对于新建项目可以减少投资费用（变配电设备容量减少376kVA，可减少基本电费的支出），经济效益明显。

1.2 最大程度降低了电能消耗

无功补偿的最主要作用就是能够最大限度地降低电能在传输过程中的损耗，将电流的实际功效发挥到最大化，尤其适用于长距离电能的输送。

1.3 保证了电压的稳定性

无功补偿技术的应用可以有效调整电压值的变动，使电压的变化幅度控制在合理范围内，保证了在电流输送过程中电压的稳定性。

1.4 提高了电网的整体运行功率

我国对于供电用户在电能使用过程中的电流功率标准有明确的界定，不同点工业用电企业在其适用的功率值是有所区别的，用户在用电时要根据其用电功率的变化缴纳一定的功率补偿费用。当用电功率高于或者低于正常功率标准时，用户就需要在电费基础上进行费用的增减，对于电流在使用时不发生功率补偿变化的情况，电费数量不变。

2 补偿方式

2.1 集中补偿

在低压配电所内配置若干组电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功功率。

2.2 就地补偿

将补偿电容器安装于用电负荷附近，或直接并联于用电设备上。

3 电容补偿在技术上应注意的问题

3.1 防止涌流。在电容器投入时，一般情况下伴随着很大的涌流，电容器投入涌流的计算公式如下：

Is=In×■S/Q （2）

（2）式中：

Is-为电容器投入时的涌流（A）

In-为电容器额定电流（A）

S-为安装电容器处的短路功率（MVA）

Q-为电容器容量（Mvar）

3.2 防止系统谐波的影响。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，造成谐波放大，使电流增加和电压升高，为此可采用串联一定感抗值的电抗器以避免谐振。

3.3 防止产生自励。如果补偿电容器的容量过大，就可使电动机的磁场得到自励而产生电压，电动机即运行于发电状态，所以补偿容量小于电动机空载容量就可以避免，一般取0.9倍就没关系。

QC=0.9×3UI0 （3）

（3）式中：

Qc-为补偿电容器容量

U-为系统电压

I0-为电动机空载电流

4 电容补偿控制的选择及补偿容量的确定

4.1 科学选择功率补偿方法

功率补偿的投切方式选择应根据补偿装置结构和需要不同而定，一般情况下，对于低压且功率较为稳定，或者经常使用的设备要采用手动投切的方法比较适宜，而对于高压装置设备则要选用自动投切方法。另外，为了避免造成容器的损坏，还可以采用延时投切技术。

4.2 如何确定准确的功率补偿值以及操作时的注意事项

先进行负荷计算，确定有功功率P和无功功率Q，补偿前自然功率因数为cosφ1，要补偿到的功率因数为cosφ2。则

Qc=P（tgφ1-tgφ2） （4）

（4）式中：

Qc-为补偿电容器容量

P-为负荷有功功率

COSφ1-为补偿前负荷功率因数

COSφ2-为补偿后负荷功率因数

在确定功率补偿值时，要将补偿值运用公式进行科学计算，将其控制在合理范围之内，尤其要注意避免对功率进行过度补偿。 就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流，因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件，可用公式（4）计算。

5 结束语

在进行电能输送过程中，必然会因线路或用电设备电阻过低产生电流无功功率，无功功率会降低电能输出的总体功率水平，造成电能在传输过程中的严重耗损，同时，用电设备还会因所需额定电压和电流不足而影响其发挥正常功能，为了将无功功率的不良影响降至最低，可以使用低压电容器对电流进行无功补偿。无功补偿可以保证电流输出功率保持在正常范围内，提高供电系统的运行效能。

参考文献

[1]电力工业部综合管理司.用电检查技术标准汇编[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]电力工业部综合管理司.用电检查法规汇编[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2011.

[3]张利生.电力网电能损耗管理及降损技术[M].北京：中国电力出版社，2009.