并联电容器补偿装置应用案例分析

柳 蕙

（上海石化公用事业部，上海200540）

0 引言

并联电容器是一种无功电源，它的主要用途是补偿电力网中感性负荷需要的无功，提高电网功率因数，降低供电线路的电流，减少线损，稳定系统电压，提高电力系统运行的稳定性和安全性。

上海石化股份公司要求下属各单位加大管理力度，将提高功率因数作为工作目标，并进行奖惩考核。上海石化延焦变电所共有4路6 kV进线，4路6 kV进线所供的6 kV三段和6 kV四段有并联电容器补偿装置，但6 kV一段和6 kV二段没有并联电容器补偿装置。4路6 kV进线的1#、3#进线电源来自焦化总降6 kV一段，2#、4#进线电源来自焦化总降6 kV二段，焦化总降没有并联电容器补偿装置。

2017年，上海石化计划对延焦变电所6 kV三段和6 kV四段并联电容器补偿装置进行报废更新，笔者作为该项目的负责人，对该项目的实施进行了综合技术考虑。

1 并联电容器的补偿方式

并联电容器的补偿方式可分为个别补偿、分散补偿和集中补偿。

（1）个别补偿是电容器直接接到单台用电设备的同一电气回路，用同一台开关控制，同时运行或断开。对于上海石化，用电设备数量庞大、分散，这种补偿方法难以实现；且若用电设备是作为工艺备机的电动机，这种补偿方法利用率太低。

（2）分散补偿是将电容器组分组安装在分变电所各分路的线路上，它可以与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。但对于上海石化上百个变电所，这种方法不易集中管理和维护，不适用于上海石化电气集中管理模式。

（3）集中补偿是把电容器组集中安装在总变电所（总降）的母线上，这种补偿方式利用率高，操作和运行管理方便，能充分发挥补偿作用，适用于上海石化电气集中管理模式。上海石化延焦变电所6 kV三段和6 kV四段并联电容器补偿装置单纯的报废更新解决不了延焦变电所6 kV一段和6 kV二段的无功补偿问题，所以在报废延焦变电所6 kV三段和6 kV四段并联电容器补偿装置后，新电容器安装到焦化总降，采用焦化总降集中补偿方式。

2 并联电容器的容量配置

2.1 补偿容量的分析

如果补偿前流经电力网的电流为I1，其有功、无功分量为I1R和I1X，则I1=I1R-jI1X；如果补偿后流经电力网的电流为I2，其有功、无功分量为I2R和I2X，则I2=I2R-jI2X；由于投入电容器后，将不会改变补偿前的有功分量，故有I1R=I2R；则补偿容量：

2.2 焦化总降新增电容器容量配置的计算

按上海石化公用事业部对功率因数不小于0.92的考核要求，以焦化总降2016年6 kV一段负荷变化和实际功率因数来计算焦化总降新增6 kV电容器所需容量（2016年延焦变电所6 kV电容器因故障已退出运行），计算结果如表1所示。

表1 焦化总降新增6 kV电容器所需容量计算表

根据计算结果可知，焦化总降6 kV一段所需并联电容器的补偿量分别有1 000 kvar、2 000 kvar和3 000 kvar三种情况，所以笔者将焦化总降6 kV每一段并联电容器的容量需求定为3 000 kvar，并分成两组，其中一组为1 000 kvar，另一组为2 000 kvar。

3 提高功率因数的效益

3.1 无电容补偿装置的一个典型案例

2017年，焦化总降2#主变曾发生故障隐患，需停电检修处理，当时计划焦化总降2#主变停役、1#主变带全负荷。焦化总降主变6 kV额定电流Un=2 405 A；6 kV实测功率因数cos φ1=0.83，无电容补偿装置；6 kV一段和6 kV二段负荷总电流I=2 300 A，如果1#主变带全负荷，变压器几乎满负荷运行，对电气设备和生产装置的正常运行带有风险。

3.2 假设有电容补偿装置的负荷计算

假设焦化总降有电容补偿装置，并假设补偿后的功率因数cos φ2=0.95，那么：

通过合理的电容补偿可将焦化总降原先的电流2 300 A降到2 009 A以下，可见，投用电容补偿装置，提高功率因数，可提高变压器的承载能力，即有利于提高变压器利用效益和安全供电。

根据《功率因数调整电费办法》，低于功率因数标准时，增收电费；高于功率因数标准时，减收电费。所以，提高功率因数既对电网有利，又可以使用户少付电费。

4 并联电容器的继电保护配置

并联电容器延时速断保护的动作电流应按电容器组端部引线发生两相短路时整定，由于保护装置的动作时限需大于电容器组合闸涌流时间，所以电容器保护不宜采用速断保护，而采用延时速断保护。将延焦变电所的无功补偿改到焦化总降集中补偿更有利于延时速断保护的配置。

（1）如果延焦变电所装有电容器补偿装置，6 kV馈线有变压器、电动机、电容器，因为电容器为延时速断保护，按照继电保护时间级差的配合就有：电容器6 kV开关（大于0.2 s）→延焦变电所6 kV进线开关（大于0.5 s）→焦化总降6 kV馈线开关（大于0.8 s）→焦化总降主变6 kV开关（逐级提高）。

（2）如果将延焦变电所的电容器补偿装置改装到上一级的焦化总降集中补偿，延焦变电所6 kV馈线只有变压器、电动机，因为变压器、电动机都有0 s的速断保护，按照继电保护时间级差的配合就有：电动机或变压器6 kV开关（0 s）→延焦变电所6 kV进线开关（0.3 s）→焦化总降6 kV馈线开关（0.6 s）→焦化总降主变6 kV开关（逐级提高）。由于电容器6 kV开关延时速断时间小于焦化总降6 kV馈线开关延时时间，所以方便时间级差的配合，并有利于系统短路故障的快速切除。

由此可见，延焦变电所6 kV电容器装置报废后改到焦化总降进行集中补偿，容易满足继电保护时间级差的配合。

5 结语

并联电容器无功补偿的重要性和显著优点越来越为人们所认同，在变电站的运行中占据着越来越重要的地位，只有合理配置、正确使用，才能真正发挥并联电容器在电力行业中的有效作用。

[1]供配电系统设计规范：GB 50052—2009[S].

[2]电力装置的继电保护和自动装置设计规范：GB/T 50062—2008[S].

[3]谢文琳，王建伟，周作春.合理配置无功补偿设备运行效果显著[J].电力电容器与无功补偿，2008，29（6）：33-35.