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《電工技術(shù)》期刊精選——非故障引起無功補(bǔ)償不足的探討

2017.02.14

非故障引起無功補(bǔ)償不足的探討

原文淼，許慶川

（衛(wèi)輝市電力設(shè)備廠，河南衛(wèi)輝453100）

[摘要] 針對非故障引起無功補(bǔ)償不足的問題，利用實際數(shù)值進(jìn)行分析，找到其基本根源。根據(jù)負(fù)荷情況，參照補(bǔ)償容量的計算方法，得出理論需要的無功功率補(bǔ)償量，然后選擇適當(dāng)?shù)碾娙萜黝~定電壓，并對電容器的容量進(jìn)行選擇和修正，從而解決電容器補(bǔ)償不足的問題。

關(guān)鍵詞 電容器補(bǔ)償容量無功補(bǔ)償

0引言

低壓電容器是低壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)的一個重要元件，它的選用直接關(guān)系到整個無功補(bǔ)償系統(tǒng)功能的發(fā)揮。在電網(wǎng)中，若無功補(bǔ)償不足，則會出現(xiàn)變壓器無功功率輸出增大，從而導(dǎo)致線損增加、用戶端電壓過低等不良現(xiàn)象；反之則會造成電路自勵過電壓、并聯(lián)諧振等危害[1]。所以，須重視低電壓電容器容量的選配。

目前，電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償分為就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償[2,3]，但在低壓電網(wǎng)線路中，多為集中補(bǔ)償。集中無功補(bǔ)償即為在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)一臺無功補(bǔ)償柜（也稱電容補(bǔ)償柜），柜內(nèi)一般裝有3～10組電容器，當(dāng)線路中無功功率增加時，補(bǔ)償柜內(nèi)的智能補(bǔ)償控制器根據(jù)線路中的無功功率增量，逐級投入各組電容器，直至投完，以達(dá)到降低無功功率，提高功率因數(shù)的目的。更多資訊盡在中國電工網(wǎng)。

某自來水廠有一臺總?cè)萘繛?5kvar的無功補(bǔ)償柜，其上端變壓器容量為100kVA。該無功補(bǔ)償柜的容量符合《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》[4]規(guī)定，按變壓器容量的20%～40%進(jìn)行配置，但是在投入補(bǔ)償柜中的全部電容器后，功率因數(shù)仍達(dá)不到最佳要求（cosф≈0.95～0.98）[5]。

1電容無功補(bǔ)償不足的原因分析

該無功補(bǔ)償柜的上端變壓器型號為S11-M-100kVA，變比為10/0.4kV；無功補(bǔ)償柜內(nèi)有3組電容器，為三相共補(bǔ)電容器，每組電容器的型號為BSMJ-0.45-15/3（正泰電器），額定容量Qe為15kvar，額定電壓Ue為0.45kV。3組電容器的額定總?cè)萘縌e總為45kvar，是變壓器容量的45%(考慮到電容器容量會自行衰減，實踐中一般按40%左右選)，符合《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》要求[5]。該無功補(bǔ)償柜在變壓器二次側(cè)線路中的安裝圖如圖1所示。

圖1無功補(bǔ)償柜在變壓器二次側(cè)線路中的安裝圖

變壓器二次側(cè)線路電壓為0.4kV，所帶負(fù)荷全為三相電機(jī)，負(fù)荷總量為85kW[6,7]。在所有電機(jī)均運(yùn)行，所有電容器均退出后，功率因數(shù)cosф≈0.78。根據(jù)電力部門要求，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償后，功率因數(shù)cosф需在0.95～0.98，即每千瓦需補(bǔ)償0.5kvar[4]。對于總功率為85kW的電機(jī)，理論上所需的無功功率補(bǔ)償量Q1為42.5kvar。因電容器柜內(nèi)電容器的總?cè)萘繛?5kvar，大于42.5kvar，故應(yīng)滿足要求。但是，事實上，在全部電機(jī)均運(yùn)行，全部電容器均投入的情況下，功率因數(shù)只能達(dá)到0.92左右。在確認(rèn)電容器柜無異常后，對電容器實際容量進(jìn)行核算。每只電容器的實際容量為：

QS＝2πfcu2＝11.85kvar

式中，Qs為電容器的實際容量，kvar；f為頻率，50Hz；c為電容器的電容，查得c＝0.236F；u為線路電壓，0.4kV，即變壓器二次側(cè)電壓。

3只電容器并聯(lián)后的的實際容量為：

Qs總＝3×QS＝35.55kvar＜Q1

即減少值Qj為：

Qj=Qe總－Qs總＝9.45kvar

這就說明：

（1）由于電容器的額定電壓高于線路電壓，因此電容器的實際容量比額定值小得多。

（2）如果電容器額定電壓等于線路電壓，那么電容器的實際容量將達(dá)到標(biāo)稱值。

2無功補(bǔ)償不足的解決方法

2.1使電容器額定電壓與線路電壓相等

電容器額定電壓高于線路電壓，使得電容器額定容量下降，是造成無功補(bǔ)償不足的根本原因。如果能采取措施使電容器的額定電壓等于線路電壓，那么電容器的實際容量就可以達(dá)到額定容量，從而不會再出現(xiàn)無功補(bǔ)償不足的現(xiàn)象，但是同時也帶來其它問題。