并联电容器无功补偿及其正确使用
变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计
变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计2020-05-20 新用户796...修改一、电力系统的无功功率平衡1.1、无功功率电网中的电力负荷如电动机、变压器等都是靠电磁能量的变换而工作的，大部分属于感性负荷，建立磁场时要吸收无功，磁场消失时要交出无功。
在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。
电力设备电磁能量的交换伴随着吸收和放出无功。
每交换一次，无功都要在整个电力系统中传输，这不仅要造成很多电能损失，而且往往在无功来回转换中会引起电压变化，因此设计时，应注意保持无功功率平衡。
变电站装设并联电容器是改善电压质量和降低电能损耗的有效措施。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。
1.2、功率因数电网中的电气设备如电动机、变压器属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感性负载的电压与电流的相量间存在相位差，相位角的余弦值即为功率因数cosφ，它是有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S。
1.3、无功功率补偿的目的电网中的无功功率负荷主要有异步电动机、变压器，还有一部分输电线路。
而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。
无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。
合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。
在做电网网架规划时，根据各水平年各负荷点的有功负荷量及可靠性要求确定了变电容量的分配、线路回路数及导线截面和接线方式等等。
但是，这样还不能保证各用户端的电压达到国家和地区规定的要求。
因为做电网网架规划时是以最大负荷为依据，而实际运行时，负荷是变化的，功率因数也是变化的，通过线路的有功、无功功率都与规划计算时大不相同，因此，导致某些负荷点的电压“越限”(过高或过低)。
用并联电容器补偿无功功率的原理及相关方法
用并联电容器补偿无功功率的原理及相关方法无功补偿的原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理.集中补偿电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。
串联补偿是把直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。
这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。
并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。
这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。
按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。
1.集中补偿电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。
可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。
2.分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端所高压或低压母线上，也称为分散补偿。
这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。
但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。
3.就地补偿将电容器或电容器组装设在异步或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。
10 kV长线路并联电容器无功补偿的应用
电力系统2019.9 电力系统装备丨73Electric System2019年第9期2019 No.9电力系统装备Electric Power System Equipment 根据我国在电力输送领域的文件规定，电网的无功补偿应该遵从“集中补偿和分散补偿相结合”的基本原则。
在实际的电力输送网络中，低压台区补偿和变电站集中补偿的应用较为广泛，但是对于10 kV 长线路的输电网因为负荷重以及供电半径长等原因，常规的补偿方法其补偿效果不明显，继而基于并联电容器的无功补偿在10 kV 长线路中的应用成为了解决10 kV 长线路输电改善功率因数和提高线路末端电压的一个可采取措施。
本文提出一种10 kV 长线路中并联电容器无功补偿的应用方式。
1 无功补偿概述1.1 无功补偿的原理及意义无功补偿即无功功率补偿，是指在电力供电系统中一种提高电网的功率因数，提高供电效率，降低输送线路及供电变压器的损耗，改善供电环境的技术[1]。
在电网中的很多负载，如变压器、电动机都属于感性负载，因此在电网运行过程中为保障稳定运行必须向这些负载提供所需的无功功率。
通过合理设置无功补偿的方式，可减少电网中无功功率的流动，继而能够降低因为变压器、线路输送无功功率而导致的电能损耗。
1.2 无功补偿的方式目前较为常见的无功补偿的方式主要有3种。
第一种为变电站补偿，其应用十分广泛，是指将补偿装置集中性地安装在变电站的母线上，具有便于维护管理的优点，但是对馈电线路的降损效果不明显。
第二种为配电线补偿，是指通过在10 kV 的配电线路杆塔上安装并联电容器的方式达到无功补偿的目的。
其优势为投资小，缺点是对运行环境适应能力差，重载情况下无功补偿效果不佳[2]。
适用于供电半径长、负荷重以及末端电压不足的输电线路。
第三种为随器补偿，是指在配电变压器的二次侧安装低压电容器以达到无功补偿的目的。
其优点为经济性较高，缺点是维护难度较大且前期的投资较高[2]。
并联补偿电容器和电抗器运行标准
并联补偿电容器和电抗器运行标准一、补偿电容器组的调度原则１当母线电压低于调度下达的电压曲线时，应优先退出电抗器，再投入电容器。
２当母线电压高于调度下达的电压曲线时，应优先退出电容器，再投入电抗器。
３调整母线电压时，应优先采用投入或退出电容器（电抗器），然后再调整主变压器分接头。
４正常情况下，刚停电的电容器组，若需再次投入运行，必须间隔５min以上。
5电容器停送电操作前,应将该组无功补偿自动投切功能退出。
6电容器组停电接地前,应待放电完毕后方可进行验电接地。
二、补偿电容器组的运行标准１、允许过电压：电容器组允许连续运行的过电压为1.1倍额定电压，及它可以在1.1倍额定电压下长期运行。
2、允许过电流：电容器组允许在1.3倍额定电流下长期运行。
在允许超过额定电流的30%中，10%是由允许的工频过电压引起，20%是由高次谐波电压所引起。
3、允许温升：室温要求控制在－40~40℃，电容器外壳及箱壁的温度通常不准超过55℃。
三、电容器的操作及对壳体温度的控制１、操作补偿电容器组的注意事项（１）正常情况下，全所停电操作时，应先拉开电容器开关，然后拉开各路出线开关。
（２）正常情况下，全所恢复送电时，应先合各路出线开关，后合电容器组的开关。
（３）事故情况下，全所无电后，必须将电容器的控制断路器拉开。
（４）补偿电容器组的控制断路器跳闸后，不准强送；保护熔丝熔断后，在未查明原因前，也不准更换熔丝送电。
（５）补偿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3min以后进行。
２、电容器室温的温度控制一般电容器室的温度要求控制在－40~40℃，具体还要遵守制造厂家的规定。
当电容器室温超过40℃时，应将电容器组的控制开关断开、退出运行；同时需加强通风，使电容器室的温度能迅速下降。
四、电容器运行中的巡视检查和故障退出（一）对运行中的电容器组的巡视检查对运行中的电容器组应进行日常巡视检查、定期停电检查以及特殊巡视检查。
并联电容补偿
02
CATALOGUE
并联电容补偿的优点
提高功率因数
功率因数反映了设备消耗的功率与视在功率之比，是衡量电力系统效率的重要指标 。
并联电容补偿通过向系统注入无功功率，使感性负载的电流相位滞后，从而提高功 率因数，减少无功损耗。
改善后的功率因数可以提高电力系统的效率，减少线路损耗，提高设备利用率。
降低无功损耗
并联电容补偿的实现方式
手动投切电容补偿
总结词
通过人工操作来投入或切除电容，以实现无功补偿。
详细描述
手动投切电容补偿是一种传统的无功补偿方式，通过人工操作开关来投入或切 除并联电容，以实现对电网的无功补偿。这种方式需要人工监测和操作，不够 智能和自动化。
自动投切电容补偿
总结词
通过自动控制装置来根据系统无功需求自动投入或切除电容。
并联电容补偿
目录
• 并联电容补偿概述 • 并联电容补偿的优点 • 并联电容补偿的实现方式 • 并联电容补偿的注意事项 • 并联电容补偿的发展趋势
01
CATALOGUE
并联电容补偿概述
并联电容补偿的定义
总结词
并联电容补偿是指在电路中并联接入电容器，通过改变电路 的电容量来补偿无功功率，提高功率因数的一种方法。
THANKS
感谢观看
无功损耗是指电力系统中变压 器、电动机等感性负载在能量 转换过程中消耗的无功功率。
并联电容补偿通过向系统注入 无功功率，平衡了感性负载所 需的无功功率，从而降低了无 功损耗。
降低无功损耗可以减少能源浪 费，提高电力系统的经济性。
改善电压质量
电压质量直接影响到电力系统的稳定 性和设备的安全运行。
改善电压质量可以提高设备的运行效 率和寿命，减少因电压问题引起的故 障和事故。
并联电容器
© CNTXC - 6 -
电力电容器的分类和用途
并联电容器
并联电容器的用途
主要用途：补偿电力系统感性无功功率，以提高功率因 数，改善电压质量，降低线路损耗。
性能特点：能长期在工频交流额定电压下运行，且能承 受一定的过电压。
© CNTXC - 7 -
电力电容器的分类和用途
串联电容器
串联电容器的用途
© CNTXC - 13 -
并联电容器的基本概念
元件和内部熔丝
铝箔
电容器的元件和内部熔丝
介质材料 铝箔
元件
内熔丝
元件：由电介质和被它隔开的电极所构成的部件。
内部熔丝：在电容器单元内部，元件间相串联的熔丝， 简称内熔丝。
© CNTXC - 14 -
并联电容器的基本概念
单元
打包
内熔 丝元
件
电容器单元
分类
电力电容器的分类和用途
分类
额定电压在lkV以下的称为低压电容器，lkV以上的 称为高压电容器。lkV以下的电容器都做成三相、 三角形连接线，内部元件并联，每个并联元件都 有单独的熔丝；高压电容器一般都做成单相，内 部元件并联。外壳用密封钢板焊接而成；芯子由 电容元件串并联组成，电容元件用铝箔作电极， 用复合绝缘薄膜绝缘。电容器内衣绝缘油（矿物 油或十二烷基苯等）作浸渍介质。
性能特点：主要用以滤去工频电流中的高次谐波分量。
© CNTXC - 9 -
电力电容器的分类和用途
直流滤波电容器
直流滤波电容器的用途
主要用途：用于直流滤波装置中，在直流输电工程使用
较多。
性能特点：能长期在直流电压下或在含有一定交流分量的直流线路 上工作。
© CNTXC - 10 -
《并联补偿电容器》课件
THANKS
[ 感谢观看 ]
求。
响应速度
并联补偿电容器的响应速度较 慢，无法快速跟系统无功的 变化。维护成本
并联补偿电容器需要定期维护 和更换，增加了维护成本。
谐波影响
对于存在大量谐波的电力系统 ，并联补偿电容器可能会放大 谐波电流，导致系统谐波问题
加剧。
并联补偿电容器的未来发展
新材料应用
随着新材料技术的不断发展，未来将 会有更高效、更可靠的电容器材料应 用于并联补偿电容器中。
总结词
详细描述了并联补偿电容器的定义，包括其工作原理和结构 特点。
详细描述
并联补偿电容器是一种用于改善电力系统的功率因数、降低 线路损耗、提高电压质量的无功补偿装置。它通过并联接入 电力系统，对系统的无功功率进行补偿，从而改善系统的功 率因数，提高系统的电压质量。
并联补偿电容器的功能
总结词
列举了并联补偿电容器的主要功能，包括无功补偿、提高功率因数、降低线损等。
高压并联补偿电容器
适用于10kV以上的高压系统，用于改 善电能质量、平衡系统无功功率。
按照容量分类
小容量并联补偿电容器
容量范围一般在1-100kVar之间，适用于小功率设备或小型电力系统的无功补 偿。
大容量并联补偿电容器
容量范围在100kVar以上，适用于大功率设备或大型电力系统的无功补偿。
按照使用环境分类
户内型并联补偿电容器
适用于室内环境，具有较好的防潮、防尘性能。
户外型并联补偿电容器
适用于室外环境，具有较好的防雨、防晒性能。
CHAPTER 04
并联补偿电容器的安装与维护
并联补偿电容器的安装注意事项
01
02
电容并联和串联无功补偿
电容并联和串联无功补偿
电容并联和串联无功补偿是两种常见的无功补偿方式，它们在电力系统中的应用场景和工作原理有所不同。
电容并联无功补偿：这种方式是将电容器直接并联在被补偿设备的同一电路上。
电容器为用电设备提供所需无功电流，从而减轻电力线路、变压器和发电机的负担。
并联电容器是目前电网中应用最为广泛的一种无功补偿方式，尤其在10KV及以下电压等级的供电系统中，几乎所有的无功补偿装置均属于并联电容器补偿。
其主要作用是减小视在电流，提高功率因数，降低损耗，从而提高电力设备的效率。
对用户侧而言，补偿无功还有提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率等作用。
电容串联无功补偿：这种方式是把电容器直接串联到高压输电线路上，主要作用是通过在电网输电侧直接治理进而达到改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗的作用。
由于串联电容器只能应用在高压系统中（在低压系统中由于电流太大无法应用），因此其一般的应用场所是高压远距离输电线路上，用户侧的应用较少。
串联电容无功补偿的原理是利用电容器的容性阻抗抵消线路电感的感性阻抗，从而缩短电气距离，提高线路的输电容量和稳定性。
总的来说，电容并联和串联无功补偿都是为了提高电力系统
的功率因数、降低损耗、提高设备的效率等目的而采取的措施。
具体选择哪种方式需要根据实际情况进行综合考虑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
并联电容器无功补偿及其正确使用
异步电动机的无功就地补偿技术，近些年来得到推广应用。
就地补偿方式的主要优点是：所需设备少，投资少，运行可靠，维护方便，特别对单机容量较大，运行时间长，距离电源较远的电动机更为适用。
它对减少企业电能损失，提高电压质量有重大意义。
采用并联电容器进行无功补偿，其主要作用是：1、补偿无功功率，提高功率因数；2、提高设备出力；3、降低功率损耗和电能损失；4、改善电压质量。
一般工矿企业要求功率因数必须大于0.9，为提高功率因数常采用变电所集中补偿和就地补偿或两者结合使用。
无功补偿容量按下式计算：Q=P（tgθ1—tgθ2），其中tgθ1、tgθ2为补偿前后的正切值，在补偿前后，由于有功功率不变，有功功率损耗值也无改变，但是，无功功率发生了变化，由Q降低为Q—Q C,故通过输、变配、用电设备有效电阻R时，有功功率的损耗由降低为ΔP2Q，所以并联电容器补偿的经济当量为K C=ΔP1Q—ΔP2Q=[Q2/U2*10-3—（Q-Q C）2/U2*R*10-3]/ Q C=（2Q- Q C）/ U2Q（2- Q C/Q）=ΔP1Q/Q（2- Q C/Q），可见采取并联电容器补偿的经济当量的大小取决于补偿容量与无功功率的比值。
并且还表明，K C与两个因素有关：一是与ΔP1Q/Q成正比，二是与（2- Q C/Q）成正比。
由于Q C可大可小，从自身效益和社会效益整体来考虑，多少合适，这是一个值得研究的问题。
（1）、当Q C《Q时，2- Q C/Q≈2，这种情况等于没有补偿，谈不上降低有功功率的损耗。
（2）、当Q C≈Q 时，2- Q C/Q≈1，这种情况等于全补偿，因负荷的变化，有时会出现
过补偿，经济效益不一定很好。
因此选择合适的无功补偿容量，才能确定最佳功率因数，一般原则以稍高于功率因数标准为宜。
并联电容器在使用过程中要防止过负荷的产生
一般说来，引起并联电容器过负荷的原因主要有三个方面：（1）、实际运行电压高于电容器额定电压；（2）、谐波电压引起的过电压；（3）、电容器容量的正偏差；引起第一个过负荷的原因是由于并联电容无功功率Q C=UI=U*U/X C=U2WC，可见，电容器无功出力与电压的平方成正比，运行电压太高，将使电容器无功出力大大增加，并使电容器温度升高，严重时使电容器发生热击穿。
防止的措施是：采取降低连接电容器的母线电压。
若电压波动幅度较大，可装设按电压自动投切电容器装置。
引起第二种过负荷的原因是由于电路中的非完全正弦电势和非线性元件造成。
非线性元件一般指：整流器、电弧炉、铁心线圈等。
负载在非正弦电压作用下将产生非正弦电流，而高次谐波的在使总电流有效值比基波电流增增加，亦使平均功率增加。
防止的措施是：在电容器回路串电抗器，它还具有限制投切涌流的作用。
若电容器安装地点运行的电压并不高，但电容器过电流严重，则须考虑供电网络高次谐波的影响。
电容器容量大小的选择
在选用电容器时，容量不能选得太大，否则会产生过电压，特别在惯性大的电机上。
我厂在源水泵站及出厂水泵站多台710KW电机上
均装有并联电容器无功就地补偿柜，结合实践，采用以下方法选择电容器容量：
在图中（见下图），U E、I0为电机额定电压和空载电流。
设在电容量为C1时电容线与磁化曲线的交点“I”对应于U E、I0，电容线与横坐标夹角为α，则tgα= U E/ I0=1/ωC1，当电容量增大时，电容线斜率减小，设增加到C2与磁化曲线交于“Ⅱ”点，显然，“Ⅱ”点电压值高于“I”电压值。
一般补偿电容器Q C为：Q C≤ 3U E I0，图中与磁化曲线不饱和段相切的直线称临界电容线，此时电容器为Cβ，一般临界电容线斜率与电容额定状态下斜率的关系为tgβ=（1.15-1.45）tgα，不同容量电机的空载电流也有所区别，一般国产电机的空载电流约为额定电流的20%-50%。
我厂八极10KV、710KW电机的空载电流约为34A，根据计算，我厂选用电容器的容量范围为Q≤ 3U E I0=300 Kvar。