配电网无功补偿探讨

长城电工

配电网无功补偿探讨

     1无功补偿的合理配置原则

电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网格和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

首先要满足整个县局电网的无功电力平衡，其次要满足变电所，10kV配电线路的无功电力平衡。如果无功电源的布局，补偿容量和补偿位置选择不合理，局部地区的无功电力不能就地平衡，就会造成不同分区之间无功电力的长途输送和交换，使电网的功率损耗和电能损耗增加。因此，在规划过程中，要在总平衡的基础上，研究各个局部的补偿方案，求得最优化的组合，才能达到最佳的补偿效果。

(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。

   网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。

   集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。

(4)降损与调压相结合，以降损为主。

利用并联电容器进行无功补偿，其主要目的是为了达到无功电力就地平衡，减小网络中的无

功损耗，以降低线损。与此同时，也可以利用电容器的分组投切，对电压进行适当的调整，

这是补偿的辅助目的。在一般情况下，以降损为主，调压为辅。

2无功负荷的最优补偿

据有关文献介绍，主张配电网络基本上不输送无功功率，其无功功率的缺额主要依靠“就地补偿”来解决。

(1)变电所无功负荷的最优补偿。

根据就地补偿的原则，变电所补偿应以本身的无功损耗为主。要结合网内无功潮流的分布以及配电线路，用户的无功补偿水平来考虑。由于变电所一般均设两台变压器，二次侧接线，又可分两段接线，为了适应变压器分台运行和二次侧分段运行及检修方便，补偿电容器组以分成两组为宜。其容量一般均能适应轻载无功负荷(接近主变压器空载运行)及平均无功负荷(接近主变压器正常无功负荷)一般可按主变压器容量的10%～15%确定。

(2)配电线路无功负荷的最优补偿。

在配电线路上装设电容器，具有投资省，见效快，投运时间长和降损效果显著的优点，而且安装简便，维护工作量小，事故率低，特别适应于农村配电线路等负荷点多的供电状况。

  现就无功补偿的最优补偿容量，最佳安装位置和降损效果进行分析。

①最优补偿容量。

当有功功率和无功功率通过网络电阻时，会造成有功功率损耗。当输送的有功功率一定时，输送的无功功率越大，总的功率损耗就越大，显然可见，当网络结构已定，输送有功功率一定时，总的功率损耗完全决定于输送无功功率的变化。输送无功功率的大小，主要取决于负荷功率因数的高低。负荷功率因数越低，则负荷所需要无功功率越大。因此，可以直接由功率因数的变化来分析无功功率，有功功率和线损之间的关系。如下式：

式中：

ΔP—有功功率损耗(kW)；P—有功功率(kW)

Q—无功功率(kvar)；U—线路额定电压(kV)

R—线路额定电阻(Ω)；cosφ—线路功率因数

②最佳装设位置如表1

(3)用户无功负荷的最优补偿。

    用户进行无功补偿的目的有两个，一是补偿后供电网络的无功线损减少到最低限度，以获得最大的降损节电效益；二是使本单位的功率因数提高到一定水平，以获得更多的电费奖励。

   下面以各种补偿方式进行选择。      集中补偿。

将电容器组装在专用变压器的低压母线上。能方便地同电容器组的自动投切装置配套。自动追踪无功功率变化而改变用户总的补偿容量，避免产生过补偿或欠补偿，从而使用户的功率因数始终保持在规定的范围内，达到最优补偿。

②分组补偿。

电容器分散装设在主要用电设备的车间内，就近补偿用电设备所消耗的无功功率，以减小线路输送无功功率的损耗，这样分组补偿比集中补偿降损节电效益更好，达到最优补偿。

③单台电动机的补偿。

电容器组随电动机同时投入运行和退出运行，使电动机消耗的无功功率得到就地补偿，减少线路输送无功功率以获得明显的降损效益。

④补偿容量的确定。

A:按“功率因数奖罚办法”的要求计算补偿容量，用户按当地供电部门规定的功率因数标准，进行无功补偿。按下式计算式中：Qb——并联电容容量(kvar)

   Pmax——最大有功负荷(kW)

cosf1、cosφ2——补偿前、后的功率因数值

B:单台电动机补偿容量的确定，按下式计算

   式中：Q——无功补偿容量(kvar)；U——电动机的额定电压(kV)

I0——电动机空载电流(A)

3无功补偿后的降损节能效益

由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。

例：我公司“临县电力公司林家坪供电站”在2000年1月～2月份，实际供售电量情况进行分析。该站1～2月份，有功供电量1526万kW·h，无功供电量16842万kvar·h，售电量133.29kW·h，功率因数0.67，损耗电量19.31万kW·h，线损率12.654%。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的067提高到095 时，(1)可降低的线路损耗Δp

(2)减少线损率12.654%×50%=6.333%

(3)减少损耗电量152.6×6.333%=9.6642万kW·h

(4)按购电价0.237元计算，可减少购电费

  0.237×96642=22904.15元

总之，增加无功补偿后会减少无功在电网中流动，其主要目的是降低线损，其次能很好地改

善电压质量，从而提高供电企业的经济效益。

电力电容器的维护与运行管理

  电力电容器的维护与运行管理：1、电力电容器的保护；2、电力电容器的接通和断开；3、电力电容器的放电；4、运行中的电容器的维护和保养；5、电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项；6、电容器在运行中的故障处理；7、处理故障电容器应注意的安全事项；8、电力电容器的修理.

  电力电容器是一种静止的无功补偿设备。它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。现将电力电容器的维护和运行管理中一些问题，作一简介，供参考。

一、电力电容器的保护?

(1)电容器组应采用适当保护措施，如采用平衡或差动继电保护或采用瞬时作用过电流继电保护，对于3.15kV及以上的电容器，必须在每个电容器上装置单独的熔断器，熔断器的额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定，一般为1.5倍电容器的额定电流为宜，以防止电容器油箱爆炸。

(2)除上述指出的保护形式外，在必要时还可以作下面的几种保护

①如果电压升高是经常及长时间的，需采取措施使电压升高不超过1.1倍额定电压。

②用合适的电流自动开关进行保护，使电流升高不超过1.3倍额定电流。

③如果电容器同架空线联接时，可用合适的避雷器来进行大气过电压保护

④在高压网络中，短路电流超过20A时，并且短路电流的保护装置或熔丝不能可靠地保护对地短路时，则应采用单相短路保护装置。

(3)正确选择电容器组的保护方式，是确保电容器安全可靠运行的关键，但无论采用哪种保护方式，均应符合以下几项要求①保护装置应有足够的灵敏度，不论电容器组中单台电容器内部发生故障，还是部分元件损坏，保护装置都能可靠地动作。

②能够有选择地切除故障电容器，或在电容器组电源全部断开后，便于检查出已损坏的电容器。

③在电容器停送电过程中及电力系统发生接地或其它故障时，保护装置不能有误动作。

④保护装置应便于进行安装、调整、试验和运行维护。

⑤消耗电量要少，运行费用要低

(4)电容器不允许装设自动重合闸装置，相反应装设无压释放自动跳闸装置。主要是因电容器放电需要一定时间，当电容器组的开关跳闸后，如果马上重合闸，电容器是来不及放电的，在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷，这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流，从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。

二、电力电容器的接通和断开

(1)电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。

(2)接通和断开电容器组时，必须考虑以下几点：

①当汇流排(母线)上的电压超过1.1倍额定电压最大允许值时，禁止将电容器组接入电网。

②在电容器组自电网断开后1min内不得重新接入，但自动重复接入情况除外。

③在接通和断开电容器组时，要选用不能产生危险过电压的断路器，并且断路器的额定电流不应低于1.3倍电容器组的额定电流。

  三、电力电容器的放电?

(1)电容器每次从电网中断开后，应该自动进行放电。其端电压迅速降低，不论电容器额定电压是多少，在电容器从电网上断开30s后，其端电压应不超过65V。

(2)为了保护电容器组，自动放电装置应装在电容器断路器的负荷侧，并经常与电容器直接并联(中间不准装设断路器、隔离开关和熔断器等)。具有非专用放电装置的电容器组，例如：对于高压电容器用的电压互感器，对于低压电容器用的白炽灯泡，以及与电动机直接联接的电容器组，可以不另装放电装置。使用灯泡时，为了延长灯泡的使用寿命，应适当地增加灯泡串联数。

(3)在接触自电网断开的电容器的导电部分前，即使电容器已经自动放电，还必须用绝缘的接地金属杆，短接电容器的出线端，进行单独放电。

四、运行中的电容器的维护和保养

(1)电容器应有值班人员，应做好设备运行情况记录。

(2)对运行的电容器组的外观巡视检查，应按规程规定每天都要进行，如发现箱壳膨胀应停止使用，以免发生故障。

(3)检查电容器组每相负荷可用安培表进行。

(4)电容器组投入时环境温度不能低于-40℃，运行时环境温度1小时，平均不超过+40℃，2小时平均不得超过+30℃，及一年平均不得超过+20℃。如超过时，应采用人工冷却(安装风扇)或将电容器组与电网断开。

(5)安装地点的温度检查和电容器外壳上最热点温度的检查可以通过水银温度计等进行，并且做好温度记录(特别是夏季)。

(6)电容器的工作电压和电流，在使用时不得超过1.1倍额定电压和1.3倍额定电流。

(7)接上电容器后，将引起电网电压升高，特别是负荷较轻时，在此种情况下，应将部分电容器或全部电容器从电网中断开。

(8)电容器套管和支持绝缘子表面应清洁、无破损、无放电痕迹，电容器外壳应清洁、不变形、无渗油，电容器和铁架子上面不应积满灰尘和其他脏东西。

(9)必须仔细地注意接有电容器组的电气线路上所有接触处(通电汇流排、接地线、断路器、熔断器、开关等)的可靠性。因为在线路上一个接触处出了故障，甚至螺母旋得不紧，都可能使电容器早期损坏和使整个设备发生事故。

(10)如果电容器在运行一段时间后，需要进行耐压试验，则应按规定值进行试验。

(11)对电容器电容和熔丝的检查，每个月不得少于一次。在一年内要测电容器的tg?～3次，目的是检查电容器的可靠情况，每次测量都应在额定电压下或近于额定值的条件下进行。

(12)由于继电器动作而使电容器组的断路器跳开，此时在未找出跳开的原因之前，不得重新合上。

(13)在运行或运输过程中如发现电容器外壳漏油，可以用锡铅焊料钎焊的方法修理。

五、电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项

(1)在正常情况下，全所停电操作时，应先断开电容器组断路器后，再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。

(2)事故情况下，全所无电后，必须将电容器组的断路器断开。

(3)电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后，未经查明原因之前，不准更换熔丝送电。

(4)电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时，必须在断路器断开3min之后才可进行。

六、电容器在运行中的故障处理

(1)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必须匹配，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，以免造成更大损坏的事故

  (2)电容器的断路器跳闸，而分路熔断器熔丝未熔断。应对电容器放电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，并经检查正常后，可以试投，否则应进一步对保护做全面的通电试验。通过以上的检查、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。

(3)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及极对地的绝缘电阻值。如未发现故障迹象，可换好熔断器熔丝后继续投入运行。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。

七、处理故障电容器应注意的安全事项

处理故障电容器应在断开电容器的断路器，拉开断路器两则的隔离开关，并对电容器组经放电电阻放电后进行。电容器组经放电电阻(放电变压器或放电电压互感器)放电以后，由于部分残存电荷一时放不尽，仍应进行一次人工放电。放电时先将接地线接地端接好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无放电火花及放电声为止，然后将接地端固定好。由于故障电容器可能发生引线接触不良、内部断线或熔丝熔断等，因此有部分电荷可能未放尽，所以检修人员在接触故障电容器之前，还应戴上绝缘手套，先用短路线将故障电容器两极短接，然后方动手拆卸和更换。

对于双星形接线的电容器组的中性线上，以及多个电容器的串接线上，还应单独进行放电。

电容器在变电所各种设备中属于可靠性比较薄弱的电器，它比同级电压的其他设备的绝缘较为薄弱，内部元件发热较多，而散热情况又欠佳，内部故障机会较多，制造电力电容器内部材料的可燃物成分又大，所以运行中极易着火。因此，对电力电容器的运行应尽可能地创造良好的低温和通风条件。

八、电力电容器的修理

(1)下面几种故障，可以在安装地方自行修理：

①箱壳上面的漏油，可用锡铅焊料修补。

②套管焊缝处漏油，可用锡铅焊料修补，但应注意烙铁不能过热，以免银层脱焊。

(2)电容器发生对地绝缘击穿，电容器的损失角正切值增大，箱壳膨胀及开路等故障，需要在有专用修理电容器设备的工厂中才能进行修理。

金佳维

谢谢分享，学习了~~