第５卷第６期 ２０１４年６月 黑龙江科学 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖ０１．５ Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ ２０１４ 变电站电力电容器的无功补偿与安全应用 王立平 （黑龙江省垦区兴凯湖电业局迎春供电局，黑龙江虎林１５８４０３） 摘要：本文主要从无功补偿在变电站中的影响，采用电力电容器进行补偿的原理、无功补偿的方式、电容器补偿容量的计算及电 容器安全运行，进行阐述。 关键词：电力：电容器；无功补偿 中图分类号：Ｆ４２６．６１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１ ６７４—８６４６（２０１ ４）０６—０２８２—０１ 由于电容器在运行过程中，需要多次带负荷进行投切开关， 这样容易造成温度过高，绝缘老化。因此，在实际运行过程中，要 采取相应的方法加以保护，保证电容器的安全稳定运行。 １ 电网中无功功率的影响和无功补偿 电感性负荷在电网负荷中占相当大的比例，带电磁线圈的 电气设备，在工作中必然消耗网络中的无功功率。如电动机旋转 磁场需要在电源中取得无功功率来建立，变压器也会消耗无功 在二次线圈产生感应电动势。因此，无功功率在电网中存在不小 的影响。当客户需要的有功功率增加时，无功功率也将随之增 加。当达到一定值时，势必影响到有功功率的损耗，网络电压也 因损耗的增加而下降。无功功率会导致变电设备供电能力下降， 功率因数降低，增加耗能和经济损失，甚至会造成发电机有功功 率的下降，电气设备不能正常发挥作用，影响电网的运行环境。 基于以上的影响，无论是从经济层面，供电设备的正常使用，还 是供电质量上，都应对电网中的无功功率进行补偿，以此改变电 网运行中的功率因数。 源于上述问题的影响，应考虑向电网中输入无功功率进行 无功补偿。所谓的无功补偿，就是在电网的感性负载中，设置相 应的无功功率输出设备，而电力电容器就是较为理想的一种无 功输出设备。在交流电路中，单纯的电阻负载电流与电压的相位 是一致的，感性负载电流要滞后电压９００，而容性负载电流要超 前电压９００。也就是，感性电流与容性电流的相位差为１ ８００。若 将两者并联在电网中，电位差可以实现相互抵消，也就是电源向 外部提供电能的同时，又使两种负载间相互变换，感性负荷所需 的无功功率就可以在容性负荷产生的无功功率上得到补偿，这 就实现了无功补偿的目标。 ２ 电力电容器的运行条件 电容器的正常运行状态是指，在额定条件下，在额定参数允 许的范围内，电容器能连续运行，且无任何故障和异常现象，主 要包括以下几个方面。 Ａ．允许相同额定电压的电容器并联组成电容器组，但应在 额定电压下运行，一般不宜超过额定电压的１．０５倍，最高运行 电压不得超过额定电压的１．１倍。当母线电压超过额定电压的 １．１倍时，电容器应当退出运行。 Ｂ电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额 定电流的１．３倍，三相电流差不得超过５％。 Ｃ．允许运行温度正常运行时，其周围环境温度应在一２５℃ ～＋４０℃。电容器的外壳温度不应超过５５ｃｃ。 ３ 电力电容器进行无功补偿的原则 可在变电站进行大容量集中补偿，也可在配电线路或配电 变压器及用电设备处进行分散补偿。高压补偿与低压补偿相结 合，这是针对线路长、分支多、负荷分散、功率因数低的线路。 ４ 根据补偿的原则确定无功补偿的容量 ４．１变电站高压集中补偿 这种补偿是在１０（６）ＫＶ母线上集中装设高压并联电容器 组。目前，在农村电网上，除了大宗用户外，基本上都采用这种方 法进行无功补偿。 ２８２ ４．２随线补偿 将电容器分散安装在配电高压线路上，其补偿容量应该遵 循“２／３”的原则，即：ＤＵ＝（ＰＲ＝ＱＸ）／Ｕｅ． ４．３随器补偿和随电动机补偿 将电容器安装在配电变压器的低压侧，配无功补偿容量不 宜超过其空载无功，否则在配交接近空载时，可能造成过补偿。 所以应按式Ｑｂ≤１０％・Ｓｅ／１０Ｏ（其中，ｌ０％是空载电流百分数， 在手册中可以查出，Ｓｅ是变压器的容量）。 农电网中，排灌站所带负荷较大的电动机，补偿容量可适当 加大，可大干电动机的空载无功，但要小于额定无功负荷，即 Ｑｏ≤Ｑｃ≤Ｑｅ。 ５ 电力电容器的保护 通过上述的分析与讨论，电网的复杂性和其他不确定因素 的影响，又使电容器极易受到来自电网中的电压、电流的冲击， 所以应对电容器进行可靠有效的保护。 ５．１ 电容器的电流速断保护和过电流保护 当电容设备引出接触的母线、放电电压设备、电流感应设备 及串联电抗器等设备，在运行时出现接地放电、短路等故障。 ５．２电容器的低电压保护 当电容器设备在正常工作使用中，突然发生断电或失去电 压，当电力系统断电后，很快恢复送电，可能会导致变电设备带 电容设备合闸而发生谐振过电压，造成变电设备或电容设备的 损毁。电网停电刚开始恢复供电时，变压器负荷较小，母线电压 较高，也容易引发电容设备产生过电压，所以，应该装设低电压 保护装置。一般情况下，电容低电压保护动作电压取值为： Ｕｏｐ＝（０．５—０．６）Ｕｎ／ｎｂ 式中：Ｕｎ表示电网系统额定电压，ｎｂ表示电压互感器的变比。 当Ｕｏｐ取值在０．５Ｕｎ／ｎｂ及以下时，电压互感器二次一相 熔断器熔断也不会使低电压保护误动作。为防止同级电压短路 使低电压保护误动，应加以时限躲过。 ５，３电容器的过电压保护 当外部电压超过电容器的额定电压时，通过电压继电设备 来反映的，经过一段整定时限后，自动将电容器组与电网切断 （其时间不能高于电容设备的额定时限）。 ６ 结语 电力电容器的无功补偿，极大地提高了功率因数。电力系统 的无功优化和无功补偿，是提高系统运行电压、减少电网损耗、 提高系统稳定水平的有效手段。随着调度自动化、配网自动化及 无人变电站的实现，同时伴随着电力市场化的推进，无功优化的 理论也将相应改变并进一步完善，无功功率的优化，也将得到进 一步改善。 参考文献： ［１］杨有华．电力电容器无功补偿的分析及应用［Ｊ３．电气开关，２ＯｌＯ，（０３）：５８． ［２］陈体镇．电网无功补偿电力电容器（组）与放电线圈的配套使用［Ｊ］．高电压技 术，２Ｏｌ１，（１２）：６７．
