低压无功补偿技术应用与实践

高加军

摘要：应用低压无功补偿技术的装置是低压电容无功补偿柜，它在为企业节约能源、发供电设备效率得以提高的同时，也存在潜在的用电安全隐患，实际使用中爆炸、火灾安全风险日益突显。本篇文章重点就无功补偿装置在结构、元件作用、工作原理、技术应用与节能和运维等内容进行介绍，期以助您-善用其效，尽享其能！

关键词：功率因素;无功补偿;安全风险

1.无功补偿装置结构组成

1.1基本结构型

由柜体、母排、熔断器、隔离开关熔断器组、电容接触器、热继电器、避雷器、电容器、电抗器、一、二次导线、端子排、功率因数自动补偿控制装置、盘面仪表等组成。

1.2新结构型

由柜体、母排、熔断器、隔离开关熔断器组、复合开关（或选相开关）、避雷器、电容器、电抗器、一、二次导线、端子排、功率因数自动补偿控制装置、盘面仪表等组成。

1.2主要元件作用

刀熔开关具负荷开关和熔断器短路保护功能;电流互感器提供取样电流;避雷器提供自然过电压保护;熔断器起短路过流保护;接触器是电容器组投切开关;热继电器起短路过流保护;复合开关（或选相开关）起过零判断，电压过零时投入电容器组，电流过零时切除电容器组，避免产生浪涌电流;电抗器为限涌流、调谐滤波;电容器提供无功电流;控制器为采集一次侧电流、电压信号，捕捉无功功率和功率因素数据并加以精准控制。

2.无功补偿装置工作原理

在电力供电回路中的用电设备要工作，除了需要有功的能量，还需要提供无功的能量，如下图。

输电网络中存在无功电能的循环会导致以下危害：变压器过载、供电电缆温度高、电能流失大、电压降增大、能源消耗和成本增高、有功功率分配减少和无功能源由电力供应商提供将收取费用。

基于此，在负荷层面产生无功能源来避免不必要的网络电流循环，提高发供电设备有功电能供应能力和效率、减少输送线路损耗、增加有功功率分配、减小输电电缆截面降低投资成本。如下图。

把具有容性负荷（电容器）的装置与感性负荷（如异步电动机绕组）并联接在同一电路中，当电容器释放能量时，电动机绕组吸收能量;而电动机绕组释放能量时，电容器却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。电动机绕组所吸收的无功功率可由电容器输出的无功功率得到补偿，这就是无功补偿技术应用。

3.无功补偿技术实际应用与节能

在用电企业低压配电系统中，大部分负载为异步电动机。企业要根据实际使用负荷计算所需要的无功电能，通过配置电容器组力求做到不欠补和过补。实践中要做到这点较难，但合理的选择补偿量、补偿方式、补偿类型和电容器、电抗器、控制器、投切开关等设备总归能达到理想的功率因素控制和节能目标。电容器选择要根据工作环境选择耐受程度不同的电容器。包括工作环境：环境温度、过电流、电压扰动、投切运行次数、平均使用寿命、谐波环境等，性能上要确保容值稳定、防止局部放电、介质和电极有较好的化学稳定性，安全技术特性上要求采用自愈技术、压敏断路器技术 、干式技术。电抗器选择必须配合电容器组工作，限涌流、调谐滤波，消除谐波对电容器和复合开关造成寿命影响。投切开关选择应投切无涌流、运行无功耗，安全可靠。控制器选择需满足电容组数的投切，实时测量、显示电网中的主要参数，可编程、自定义高级可编程输入输出、报警、事件存储、投切闭锁、过压欠压保护和参数设置整定等功能，抗干扰能力强、运算速度快、性能稳定、控制可靠。

4.低压无功补偿装置运行、维保管理

功率因数是考核供用电企业经济效益的重要指标。用电企业必须制定可行的用电安全管理制度，制定无功补偿装置运行检查维护标准并严格执行，确保补偿装置安全稳定运行，电网功率因素稳定，降低企业生产成本和提高供用电设备效率。因为供电部门收费的都是有功功率，对于无功功率，只有一个强力调控措施，如果企业配电系统功率因数低，供电部门会罚款，相反，如果功率因素達到0.9甚至更高，供电部门会有相应的奖励。

但凡事物都有它的双面性，无功补偿装置在为企业提供不竭无功能源和节能增效的同时，也存在着重大电气火灾安全风险。因此，用电企业应结合所辖区域补偿装置制定相关检查方法、标准和安全管理制度。通过检查标准将一些故障苗头扼杀在摇篮里，避免发生严重后果。基于无功补偿装置的双面性，企业更应该将其潜在的安全隐患高度重视，在日常使用和维保中对故障现象认知判断、分析产生原因进行总结，积累经验，制定故障排查和处理应对措施。我相信企业定会善用其效，尽享其能！

参考文献：

【1】GB/T  12747《标称电压1000V及以下交流电力系统用自愈式并联电容器》国家标准;

【2】《JB/T9663-2013低压无功功率自动补偿控制器》行业标准;