低压电容器范文
时间：2023-04-04 05:00:57
导语：如何才能写好一篇低压电容器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【关键词】无功补偿;低压电力电容;改善;应用
1.无功补偿
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，电流滞后于电压90°，而电流在电容元件中作功时，电流超前电压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，把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
2.低压电力电容
为了电网中功率因数因数达到或接近一，减少无功损耗，就在电路并联电容，电容器由充放电效应产生电流，容性电流与感性电流相位相反可以相互抵消，这样一来供电线路和变压器发电机就不需要提供电动机需要的感性电流，同样负载的情况下发电机和变压器可以选小，相应线路电缆也会减少截面积，经济效益明显。在低压系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流。在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流。因此，对于三相电流不平衡的系统，只要恰当地在各相与相之间以及各相与零线之间接入不同容量的电容器，不但可以将各相的功率因数均补偿至接近1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态。现在将在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器分组补偿作一介绍。
一般低压电力电容采用延时投切方式，这种投切靠传统的接触器的动作，它具有抑制电容涌流作用，延时投切目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停地投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机电焊机等负载，这时电网电流滞后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这时电网的电流超前电压一个角度，即功率因数超前或滞后是指电压电流的相位关系，通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
如图1所示：成套的低压电容由这样的四组电容组成，每组电容4C14C2并联星形连接与电抗器4D1串联，这样容抗器组合来进行无功补偿，电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，串联电抗器通常起限流作用。容抗起的投切受接触器4K1的控制，接触器4K1的吸合由控制器的接点来控制，控制器根据功率因数的大小来决定投切电容器的组数。电抗器与电容器并排安装且在一个柜内，电容器运行的稳定与否，温度至关重要.电抗器运行时温度温度可以达到90-100度，接线端子温度可以达到110度，势必造成电容器在有限的空间内散热不良，引起鼓肚漏油甚至爆炸，给设备及人身安全埋下隐患。电容器的寿命缩短不能对设备进行投切，直接影响补偿效果。
图1
3.成套低压电容运行环境改善与保养
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。 电容器的运行温度不得超过65度。
为了延长电容器的使用寿命，现将电容器与电抗器之间安装隔热板，防止热量直接进行交换;还有一个措施就是人工安装冷却风扇对容抗器进行冷却，控制方式为任一组电容投入，接触器的辅助常开接点启动风扇，四组接触器的辅助常开节点并联，保证只要电容器投切，风扇就可靠运行。除以上两点来提高电容器寿命来讲，日常的维护与保养也是十分重要的。
3.1 电容器应有值班人员，应做好设备运行情况记录。
3.2 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。
3.3 检查电容器组每相负荷可用安培表进行。
3.4 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）。
3.5 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。
3.6 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。
3.7 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。
3.8 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。
3.9 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。
3.10 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损失角正切值2～3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。
3.11 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。
3.12 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。
图2
4.结语
低压电力电容器是重要的无功补偿设备。它在提高负荷的功率因数，减少能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率改善电压质量提高线路和变压器的输送能力等方面发挥了的重要作用。因此加强电力电容器的维护和运行管理是有着深远意义的。
参考文献
篇2
【关键词】大容量变压器;低压侧;电压等级;选择
1.前言
随着我国经济的发展，城市化进程逐步加快，用电负荷快速增长，但是符合变电站建设的土地却日渐稀少。采用大容量变压器能够增加单座变电站的输送能力，减少变电站建设座数，降低单位变电容量投资，节约土地资源，解决负荷增长与城市发展的矛盾;还能有效延缓电网建设、优化基建项目，从而对规划新建变电站的落点、容量安排以及投资产生影响，为城市规划与经济建设提供更好的支撑。
2.国内500kV大容量变压器的应用
目前，国内电网500kV变压器主要采用容量为750MVA和1000MVA两种形式，随着大容量变压器（1200MVA和1500MVA）制造技术的成熟，部分发达地区逐步试点采用大容量变压器;，2006年华北电网采用了1200MVA变压器;2010年4月投产的上海静安地下变电站规划3组1500MVA变压器。这些大容量变压器一般布置在负荷密集地区的终端变电站内。与已有常规500kV变电站低压侧电压等级选择相比有差别：1）低压侧短路容量偏小，投切单组电容器波动大;2）为提高短路容量，增加变压器制造难度和造价。
3.拟建500kV变电站概述
拟建的500kV变电站位于我国第三大副省级国家综合配套改革试验区-两江新区。根据电网规划及新区负荷发展水平，该站远景规模为：3台1500MVA主变，500kV规划出线10回，采用一个半断路器接线方式。其中220kV规划出线18回，220kV电气主接线采用双母线双分段接线，使用无功补偿：按每台主变4组108Mvar低压电容器，1组60Mvar低压电抗器。
4.变压器低压侧电压等级的选择
4.1 低压侧电压波动
电网2014年小负荷方式下，变压器低压侧分别采用110kV、66kV和35kV电压等级，计算对应的短路电流及容量。根据《电能质量 电压波动和闪变》GB/T12326-2008“变电站低压侧投切单组无功补偿装置引起所接母线电压的变动值不宜超过额定电压的2.5%”的要求，计算投切单组108Mvar电容器下，选择不同电压等级的电压波动值，如表1所示。
表1 不同电压等级的母线电压变化（变压器阻抗采用常规值）
当变压器低压侧选用35kV电压等级时，投切单组电容器对低压侧母线波动不满足要求，其他情况下，电压波动率均能满足规程的要求。
4.2 变压器阻抗
低压侧采用35kV电压等级，为使低压侧母线电压波动满足要求，需提高低压侧短路电流（容量）。然而，短路电流与短路阻抗成反比，提高短路电流，则需减小短路阻抗，电网所受的影响将会增大，系统中开关开断的短路电流也大。当变压器短路时，绕组会遭受巨大的电动力并产生更高的短路温升，给变压器制造的结构和造价带来大幅度的增长。一般在电网中很少采用小阻抗变压器的方法来满足电压波动的需求。
4.3 各电压等级设备造价
根据我国对电压等级的划分，一般把110kV电压等级称为高压电网，35kV和66kV电压等级为中压电网;66kV和35kV设备在绝缘考虑上相差不大，造价也相近，110kV电压等级由于绝缘的原因造价比66kV和35kV高不少。由最新的“电网工程设备材料信息价”110kV、66kV和35kV断路器设备的信息价如表2所示。
每组变压器需要5组配电装置，4组电容器和1组电抗器，若低压侧采用35kV电压等级，低压侧造价约1972万元（5×20+1×200+4×418）;采用66kV电压等级，造价约2262万元;采用110kV电压等级，造价约3100万元。综合考虑低压侧电压波动、变压器短路阻抗和设备造价等因素，变压器低压侧采用66kV电压等级较合理。
表2 110kV、66kV和35kV设备的信息价表 万元
5.结语
随着国民经济的持续、高速发展。电网建设出现大容量、高密度供电需求的新形势，特别在“十二五”期间，电网的发展呈现超大变电容量的趋势更加突出。大容量变压器的应用的逐步普及，为节省变电站占地面积、节省送电线路走廊，提高输变电的可靠性，解决大容量、高密度输变电的问题提供一个有效、可行的解决方案。500kV两江站采用1500MVA变压器，综合电压波动、设备电动力和设备制造力和变压器自身的经济性，变压器低压侧推荐采用66kV电压等级。
参考文献
[1]叶军，张焰，陈承.上海220kV大容量变电所适用前景[J].供用电，2006，23（6）：19-21.
[2]孙景强，陈志刚，杨洪平等.大容量变压器应用时的问题集应对措施[J].电网技术，2008，29（10）：22-25.
篇3
关键词：三相低压异步电动机 无功补偿电容器
1 概述
异步电动机功率因数很低，在电网负荷中异步电动机所占的比重较大，是城乡电网的主要无功负荷。它使各级网损也相应增大，尽管在各级变电所、配电变及各厂矿企业内均装有集中无功补偿装置来提高功率因数，减少电网线损，但集中补偿不仅无法降低低压电网的线损，而且价格较贵。特别是在乡镇，随着乡镇经济的发展，小型家庭式的生产方式在各地较为普遍，家庭织机、小型砧床、车床、冲床、碾米机、脱粒机等到处都有，加上用户分散，低压网络较长，采用集中无功补偿，仍不能降低低压电网的线损。低压电网的高线损率对正在实施的城乡电网同网同价政策带来困难，因此，必须对乡镇家庭的异步电动机推广低价的就地无功补偿。三相低压异步电动机就地无功补偿就是一台与异步电动机特性相配合的电容器直接并联于该电动机，其保护仅利用原异步电动机的保护，不需要外加其它保护装置。
为实施城乡电网同网同价，应大力推广异步电动机就地无功补偿，建议电容器制造厂家应生产与异步电动机相配套的产品。
2 三相低压异步电动机就地无功补偿的好处
用三相低压异步电动机就地无功补偿有以下好处：①简单、价低。因为只是在电动机上并联一台合适的专用电容器就可，不需要外加其它保护装置，便于推广；②不仅能提高低压电网的功率因数，降低了线损，同时也提高了供电电网的功率因数，降低了配电网线损；③对用户来讲，节约了内线损耗，减少电费，同时可以不会因功率因数不合格而罚款(这对各厂矿企业内的异步电动机也同样)。装置三相低压异步电动机专用无功补偿电容器，具有较好的经济效益；④提高了低压线路的功率因数，减少末端电压波动，改善了用户的电压，提高了电压质量，也增加了产品数量及质量；⑤因为补偿电容器随电动机投切，只要补偿的电容器容量配置适当，不存在无功过补偿，有较为理想的补偿效果。
用三相低压异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，应在广大的乡镇和工矿企业推广。为什么一个合适容量的电容器可以与异步电动机直接并联，而不需要外加其它保护装置，仅利用原异步电动机的保护就可，而且是一种经济的无功补偿。这是因为：
①异步电动机在运行时所需要的无功功率从异步电动机的等效电路中可知由两部分组成：一部分是励磁支路所需的无功功率；另一部分是负荷支路所需的无功功率。小容量的异步电动机主要是励磁支路所需的无功功率，当负荷从由零到满载时，其变化很小，随负荷的增加而略有下降；而负荷支路所需的无功功率随负荷增加而增加，其值一般要比励磁支路所需的无功功率要小，异步电动机容量越小，相对的比例也越小。小容量的异步电动机从空载到满载，其总的无功功率的变化不大，以Y801.2(0.75kW)为例，空载时无功功率为0.531kvar，而满载时为0.646kvar。表1为几种小容量Y型异步电动机在不同的负载率下所需的无功功率。从表中可知，容量小所需无功功率在不同的负载下变化很小。
异步电动机随着容量的增大，从空载到满载所需的总无功功率变化相应加大，如Y165L-2(18.5kW)，空载时所需无功功率5.343kvar，而满载时为10.651kvar。但一般空载与满载的无功功率之比约为0.5以上。因此，对低压异步电动机的无功补偿，其并联电容器在运行时的实际补偿容量，只要能补偿其励磁功率，就能使异步电动机运行的功率因数在负载率从40%～100%都有较高值(0.9以上)，而低负载时，其功率因数虽不能达到0.9左右，但由于所需的无功功率量很小，因此产生的线损不大，而比无补偿时降低了很多。
②由于异步电动机本身就是很好的放电线圈，所以在异步电动机外加电源电压失去时，三相低压异步电动机专用无功补偿电容器可以向异步电动机放电，使电容器端电压很快下降到零，在电网电压复现(电网“重合闸”成功)时，就不会出现过电压。因此，异步电动机与电容器并联之间不能加装熔断器保护或开关，异步电动机与电容器应同时投入或断开。
③由于并联电容器在异步电动机的额定电压下，所产生的无功功率小于异步电动机在额定电压下空载时需要的励磁功率(略小于空载无功功率)。当电压上升时，电容器所产生的无功功率随电压的平方增加，而异步电动机因铁芯的磁饱和，其需要的无功功率增加将大于电容器的无功功率增加；当电压下降时，异步电动机和电容器的无功功率几乎都将随电压的平方下降。因此，并联电容器的补偿容量在运行时所产生的无功功率，总小于异步电动机的不同负载下所需的无功功率。因此，不会产生过补偿。
④由于电容器的无功功率比补偿异步电动机空载无功功率要略小于一点，也就是说仅为励磁功率，因此，也就不会产生异步电动机的自励现象。其现象可用图2来分析。
QC1、QC2、QC3为三相低压异步电动机就地无功补偿电容器的电压电流曲线，在运行电压为E1B时，电容器的无功电流分别为I0C、I0B、I0A，其中I0B就是异步电动机的励磁电流，I0C大于异步电动机的励磁电流I0B、I0A，小于异步电动机的励磁电流I0B。若电容器的电压电流曲线为QC3，当异步电动机与专用电容器在电源断开后，为简化分析，假定不考虑异步电动机负载和损耗、电容器的损耗，由于异步电动机定子、转子铁芯的磁回路残存的磁场产生的微小电压E0，使电容器产生微弱进相电流，电容器的进相电流又促使异步电动机的磁通增大，而异步电动机的磁通增大又使其产生的电压增大，异步电动机磁场产生的电压增大，又使电容器的进相电流进一步增大，这样，异步电动机磁场产生的电压与电容器的进相电流反复相互作用，使励磁电流所感应电压从K点不断呈阶梯上升到C点(电容器电压电流曲线QC3与异步电动机磁饱和曲线交点)，达到相应E1C，而E1C大大超过异步电动机与电容器的额定电压E1B，这就是自励磁现象。由于异步电动机在空载的情况下，也有损耗，因此，励磁电流所感应电压实际上将比E1C要低。如果电容器的电压电流曲线为QC1、QC2，即使不考虑异步电动机负载和损耗、电容器的损耗，其励磁电流所感应电压从K点不断呈现阶梯上升到A(电容器电压电流曲线QC1与异步电动机磁饱和曲线交点)或B(电容器电压电流曲线QC2与异步电动机磁饱和曲线交点)点，达到相应电压E1A、E1B，就不可能出现励磁电流所感应电压高于异步电动机与电容器的额定电压的自励磁现象。
从上可知，只要电容器仅补偿异步电动机的励磁功率，就不会产生异步电动机的自励磁现象。
⑤对于家庭式的异步电动机采用三相低压异步电动机就地无功补偿的经济性是明显的，因为它比其他复杂的无功补偿要便宜得很多。就是对无功负荷仅为异步电动机的工矿、企业等也是经济的，因为虽然它装置的总无功容量要为集中的无功装置的3～4倍，但集中无功补偿装置的单位容量的费用却为单台电容器的4～6倍左右，异步电动机就地无功补偿总费用要比集中的无功补偿装置少。而且用三相低压异步电动机就地无功补偿电容器可降低工矿、企业内的低压电网损失，节约了能源，减少了电费支出。
⑥三相低压异步电动机就地无功补偿电容器可选用常用的低压自愈式金属化膜电容器，该电容器以金属化聚丙烯薄膜作电极和介质，其产品具有自愈性，并且有重量轻、体积小、损耗低等优点，特别是价格低。考虑到乡镇电网电压波动较大，后半夜稍偏高，加上无功补偿后，电压要相应提高一点，电容器的额定电压宜选用常规的400V产品。但要求电容器接线端子、引线等带电体不能外露，以保安全。
综合以上所说，可明显得出：三相低压异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，不仅适合乡镇分散的加工业、家庭式工业内装置的异步电动机，而且对工矿的异步电动机也同样适合。它是降低低压供电网和电表后的内线损耗的最有效方法。曾在杭州市余杭区、临安县的农村家庭每台织机中装置三相低压异步电动机就地无功补偿电容器，取得了较为理想的效果。
3 Y系列、J02系列常用小型三相异步电动机就地无功补偿电容器配置容量
由于异步电动机补偿电容器容量要根据各种规格电动机，在不同负载下所需的无功功率以及电容器容量误差等因素来选择，不能简单地用0.4乘电动机的额定容量来确定。这因为不同系列、不同容量、不同极数其空载的无功功率与电动机的额定功率之比相差是很大的，从表1中可明显看出。三相低压异步电动机专用无功补偿电容器容量的选择既要考虑到尽量减少不同规格数量，要考虑一种规格尽可能多适用于几种异步电动机的型号，同时又要保证异步电动机在不同的负载时功率因数满足补偿要求和不发生自励磁现象的过电压。
表2、表3为Y系列、JO2系列常用小型三相异步电动机(15kW及以下)就地无功补偿电容器容量配置表，是根据各异步电动机在不同负载下所需的无功功率选择的，对改善功率因数的效果是满意的。
4 结论
异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，应在广大的乡镇和工矿企业推广。建议电容器制造厂家应生产与异步电动机相配套的产品；异步电动机的制造厂家应在设计上考虑专用补偿电容器的安装位置；供电部门应制定相应规定，大力推广异步电动机无功补偿，以降低低压电网线损。
参考文献
［1］阎国华，阎恩刚.三相异步电动机经济运行速查表［M］.北京：机械工业出版社，1993
［2］吉林省电机工程学会，吉林省电力试验研究所编译.功率因数调整技术［M］.长春：吉林科学技术出版社，1991
［3］陈丕璋，周明定，俞鑫昌. 电动机节能技术［M］北京： 科学出版社，1989.
篇4
一、磁电机的组成
磁电机由磁铁转子、导磁架、线包和软铁芯、电容器、断电器、分电器和壳体组成。如图1所示。
二、磁电机的工作原理
磁电机产生高压电是分两步进行的。第一步是产生低压电，即改变穿过初级线圈的磁通而使初级线圈感应出低压电，称为初级电势;第二步是把低压电变成高压电，即在适当的时机断开低压电路，使初级线圈的感应电流和伴随感应电流而产生的感应电磁场迅速消失，使铁芯磁通发生剧烈的变化，从而使次级线圈感应而产生高压电。
三、低压电如何变高压电
初级线圈感应电磁通的变化固然可以使次级线圈产生感应电势，但由于磁通的变化率较小，次级线圈的感应电势不高，不足以使电嘴产生电火花。因此，就要采用在适当瞬时断开电路的方法，即在初级线圈感应电流最大的时刻即感应电磁通达到最大值的时刻断电，能最大限度地提高次级线圈的感应电势。从而能产生15000V-20000V的高压电，保证电嘴处能击穿空气隙而形成电火花。
断电的任务由磁电机的断电器来完成。
四、电容器的工作
在低压电路断电时，初级线圈自己也会产生相当高的自感电势，300V-500V，且触头间的间隙很小，很容易产生较强烈的电火花。
会导致：
1.烧坏触头;
2.断电时电流不能立即中断而仍按原来的方向流动，因而初级线圈的感应电磁通的变化率减小，会削弱次级线圈的感应电势。
为了尽可能的消除在断电时初级线圈自感应电势所造成的不良后果，在磁电机的低压电路上安装电容器。电容器与断电器触头并联，一端与初级线圈连接，另一端与磁电机壳体搭铁。
安装电容器后，当触头刚刚分离时，可向电容器充电，就不足以产生火花;当电容器电压升高以后，触头间的间隙也变大，火花则大为减弱;火花的减弱，意味着电流迅速消失，因而铁芯磁通变化率增大，次级感应电势也就提高了。
电容器可以减弱电火花，但不能根本消除。因此还需时常注意触头的烧伤程度，定期进行擦拭。
五、磁电机开关
磁电机开关用来控制磁电机的工作。
磁电机开关的工作情况如下（A/B型机相同）：
1.磁电机开关在“OFF”位时，左、右磁电机的电容线通过磁电机开关接地，左、右磁电机均不工作;
2.磁电机开关在“L”（左磁）位时，左磁电机电容线与地断开，左磁正常工作，此时右磁不工作;
3.磁电机开关在“R”（右磁）位时，右磁电机电容线与地断开，右磁正常工作，此时左磁不工作;
4.磁电机开关在“BOTH”（双磁）位时，左、右磁电机的电容线均与地断开，左、右磁电机正常工作;
5.磁电机开关在“START”（起动）位时，起动继电器吸合，起动机工作;此时左右磁电机相当于开关位于双磁位时的状况，均正常工作。
六、磁电机电子线路常见故障
1.电容线在接线片根部断，此时该磁电机无法关闭，现象为试车检查时，该磁电机不掉转。
2.误将屏蔽线或滑油温度接地线接到磁电机的电容线上，此时，该磁电机不工作。
3.电容线与屏蔽线短路，此时，该磁电机不工作。
篇5
关键词：无功功率补偿 的技术经济 特点
交流异步电机在工业与民用建筑系统中应用广泛。在民用范围中运行机械多为连续运行，不调速，操作不频繁的场合，如风机、水泵、冷冻机多为结构简单，易维护的异步电动机。在工矿企业中，不少电动机负荷率低，经常处于轻载或空载状态，功率因数普遍不高。负荷率低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更大，显著地浪费电能。因此对异步电动机采用无功功率补偿以提高功率因数，节约电能，减少运行费用，提高电能质量，符合我国节约能源的国策，同时亦给企业带来经济效益。
1 无功功率补偿的种类和特点
1.1 集中补偿
在高低压配电所内设置若干组电容器，电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功功率，如图1所示。1.2 组合就地补偿(分散就地补偿)电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上，对附近的电动机进行无功补偿，如图2所示。
1.3 单独就地补偿
将电容器装于箱内，放置在电动机附近，对其单独补偿。图3为电容器直接接在电动机端子上或保护设备末端，一般不需要电容器用的操作保护设备，称为直接单独就地补偿。图3a为经常操作者，采用接触器；为非经常操作者，采用空气断路器；为高压电容器直接单独就地补偿，宜采用真空开关。图4为不采用控制设备，由电动机控制开关操作，但电容器必须采用内装熔丝或另装熔断器。如采用控制设备，如图5所示，为控制式单独就地补偿，多用于降压起动或有可逆运行等有特殊操作要求的电动机。
2 无功功率补偿的作用
2.1 改善功率因数及相应地减少电费
根据国家水电部，物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值，相应减少电费：
(1)高压供电的用电单位，功率因数为0.9以上。
(2)低压供电的用电单位，功率因数为0.85以上。
(3)低压供电的农业用户，功率因数为0.8以上。
根据“办法”，补偿后的功率因数以分别不超出0.95、0.94、0.92为宜，因为超过此值，电费并没有减少，相反初次设备增加，是不经济的。
2.2 降低系统的能耗
功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。
设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后线路损耗，则线损减少
ΔP=ΔP1－ΔP2=3R(I12－I22)(1)
比原来损失减少的百分数为
(ΔP/ΔP1)×100％=1－(I2/I1)2·100％(2)
式中，I1=P/( 3 U1cosφ1)，I2=P/( 3 U2cosφ2)补偿后，由于功率因数提高，U2 >U1，为分析方便，可认为U2≈U1，则
θ=[1－(cosφ1/cosφ2)2]·100％(3)
当功率因数从0.8提高至0.9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低21％左右。
在输送功率P= 3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，设I1为补偿前变压器的电流，I2为补偿后变压器的电流，铜耗分别为ΔP1，ΔP2；铜耗与电流的平方成正比，即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2，认为U2≈U1时，即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知，功率因数从0.8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80％。
2.3 减少了线路的压降
由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高)，有利于大电机起动。
2.4 增加了供电功率，减少了用电贴费
对于原有供电设备来讲，同样的有功功率下，cosφ提高，负荷电流减小，因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备，发挥了设备的潜力。对于新建项目来说，降低了变压器容量，减少了投资费用，同时也减少了运行后的基本电费。
3 就地补偿与集中补偿的技术经济分析
3.1 电容补偿在技术上应注意的问题
(1)防止产生自励。
采用电容器就地补偿电动机，切断电源后，电动机在惯性作用下继续运行，此时电容器的放电电流成为励磁电流，如果电容过补偿，就可使电动机的磁场得到自励而产生电压，如图6所示。因此，为防止产生自励，可按下式选用电容
QC=0.9 3UI0
(2)防止过电压。
当电容器补偿容量过大，会引起电网电压升高并会导致电容器损坏。我国并联电容器国标规定：“工频长期过电压值最多不超过1.1倍额定电压。”因此必须符合QC< 0.1Ss的条件。
(3)防止产生谐振。
(4)防止受到系统谐波影响。
对于有谐波源的供电线路，应增设电抗器等措施，使谐波影响不致造成电容器损坏。
3.2 两者比较
就地补偿较集中补偿，更具节能效果。
4 电容补偿控制及安装方式的选择
4.1 就地补偿与集中补偿的有关规定
(1)GB12497—90《三相异步电动机经济运行》第7.6条规定：50kW以上的电动机应进行功率因数就地补偿。
(2)GB3485—83《评估企业合理用电技术导则》第2.9条规定：100kW以上的电动机就地补偿无功功率。
(3)GB50052—95《供配电设计规范》第5.03及5.0.10规定。
(4)国外用电委员会法规与专业学报均有类似规定与刊载。
4.2 电容补偿方式的选择
采用并联电容器作为人工无功补偿，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡，即低压部分的无功宜由低压电容器补偿，高压部分的无功宜由高压电容器补偿。对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在配变电所内集中补偿，在有工业生产机械化自动化程度高的流水线、大容量机组的场所，宜分散补偿。
4.3 电容器组投切方式的选择
电容器组投切方式分手动和自动两种。
对于补偿低压基本无功及常年稳定和投切次数少的高压电容器组，宜采用手动投切；为避免过补偿或轻载时电压过高，易造成设备损坏的，宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。
4.4 无功自动补偿的调节方式
以节能为主者，采用无功功率参数调节；当三相平衡时，也可采用功率因数参数调节；为改善电压偏差为主者，应按电压参数调节；无功功率随时间稳定变化者，按时间参数调节。
5 电容补偿容量的选定
5.1 集中补偿容量确定
先进行负荷计算，确定有功功率P30和无功功率Q30，补偿前自然功率因数为cosφ1，要补偿到的功率因数为cosφ2。则
QC=αP30(tgφ1－tgφ2)
α为平均负荷因数。
5.2 电动机就地补偿电容器容量确定
就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流，因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件。负载率越低，功率因数越低；极数愈多，功率因数越低；容量愈小，功率因数越低。但由于无功功率主要消耗在励磁电流上，随负载率变化不大，因此应主要考虑电动机容量和极数这两个参数，才能得到最佳补偿效果。可用式(4)计算。
6 结合工程实例谈电容补偿的应用
以某大型项目中能源中心为例，该项目设备装机容量约为21000多千瓦，其中高压电动机设备容量为5400多千瓦，其他低压设备容量为5000多千瓦。供电电源的电压等级为10kV。本着“节能、高效”的方针，初次尝试了采用燃汽轮机发电机组自发电，冷、热、电三联供，做到汽电共生，实现能源综合利用。经过经济分析，采用10kV作为高压电动机的供电电压等级，投资较省，同时亦减少变电环节，也就减少了故障点。根据负荷计算，共采用六路10kV电源，分别对高压电动机直配。
在这个项目中，高压电动机主要用于空调系统中的中央空调机组，以及主机的外部设备——冷冻水循环泵和冷却水循环泵多台设备。这些设备单机容量很大，离心机组单机最大达2810kW(共5台)，小的870kW(共4台)，冷冻水循环泵单机560kW(共9台)，冷冻水循环泵单机亦有380kW(共3台)，自然功率因数在0.8左右。如果在10kV配电室集中补偿电容，不采用高压无功自动补偿的话，如此大容量的电动机起、停会使10kV侧功率因数不稳定，有可能造成过补偿，引起系统电压升高。同时，从配电室至冷冻机房高压电动机的线路最近50m，最远140m，线路损耗相当可观，综合考虑到高压自动补偿元件、技术、价格均要求高，因此采用高压电容器就地补偿，与电动机同时投切。高压电容器组放置在电动机附近。这些电动机采用自耦降压起动方式，高压就地补偿装置以并联电容器为主体，采用熔断器做保护，装设避雷器用于过电压保护，串联电抗器抑制涌流和谐波。这样做，不仅提高了电动机的功率因数，降低了线路损耗，同时释放了系统容量，缩小了馈电电缆的截面，节约了投资。
对于低压设备，由二台1000kVA及二台1600kVA变压器配出，低压电机布置较分散，因此，在变电所变压器低压侧采用电容器组集中自动补偿。虽然一些低压电动机的容量也不小，就地补偿的经济效益亦有，但这些设备主要用于锅炉房和给排水设备，锅炉房的设备不如冷冻机房集中，环境较差，管理不便，因此，在低压配电室采用按功率因数大小自补偿是较合适的。
篇6
【关键词】：低压电气装置 过负荷 短路保护 措施
中图分类号： S219.033 文献标识码： A 文章编号：
一、低压电气装置及配电线路过负荷保护
配电线路过负荷保护的目的是保护电缆在允许的工作温度下长期运行，避免电缆因过负荷发热，损坏绝缘性能，降低电缆使用寿命。电气设备过负荷原因（以电力电容器为例） ，过负荷就是设备承受的负荷（功率）超过其额定值的现象。对于电气设备，其特点之一就是过电流。
1、电气设备过负荷原因
电容器在合闸投入电网时产生的合闸涌流。一般限制为正常工作电流的6～8倍，频率高，可以达到2.5～3kHz。电压波形畸变引起电容器过电流。电网中由于大功率可控硅整流器等非线性设备投运及变压器铁芯的磁饱和等都会使电压波形发生畸变。由于容抗与频率的增加，谐波次数越高，对该次谐波表现出来的容抗越小，谐波电流就越大。当电容与电源及线路阻抗、串接电抗器阻抗形成谐振时，可能出现对某次谐波电流的放大现象。使得流过电容器的电流大大超过额定电流。如图所示为h次谐波电流分布图。图中电容器同一母线上有一谐波电流源，即h次谐波恒流源，流入系统和电容器的h次谐波电流分别为：、 。对中低压系统的h次谐波阻抗，有：，即忽略电阻，由纯电抗组成，电容器组则一般串有电抗器，。
系统的参数会随着系统结构和负荷状况而变化，因此在由并联无功补偿电容器的系统中要时刻注意避免谐波放大现象的发生。电容器运行中关于过电流的规定：电容器在额定频率和额定正弦波电压下，其有效值电流不大于1.3倍额定电流。很多人将其理解为：总的电流有效值不大于1.3倍额定值。
2、电气设备过负荷保护
过负荷对电气设备的影响主要是因为过高的温升而降低电气设备的使用寿命。因此，过负荷保护的原则就是防止电气设备过热。保护根据原理的不同，可以分为三类：1）温度保护；2）根据热累积的原理动作的保护；3）根据电流的大小来动作的保护。
（1）温度保护
温度保护用于保护电机设备是随国外引进的设备进入国内的，其基本思想是：将温度敏感元件粘在或者埋设在被保护设备的最热部位，以此来实时监测设备的温度。当设备过热时切除电源，以达到保护设备的目的。这种保护方式能够较真实地反映设备温度，作为过负荷保护原理上讲是比较理想的。温度保护按照采用的温度敏感元件性质的不同又分为2类： 1）温敏元件为开关特性，如双金属片，温度达到一定程度，双金属片动作，断开设备电源。2）温敏元件输出为模拟信号，采用的温度敏感元件有：A）热敏电阻——由金属氧化物、陶瓷半导体或炭化硅材料制成。PTC、NTC。B）热电阻——由铜、镍、铂等金属材料制成（如最常见的铂电阻）；C）热电偶；D）PN结。
优点： 保护的原理最简单、直接，能比较真实地反映设备温度，在一定程度上可以反映短路故障。
缺点：A）准确度的问题：设备在不同的工作条件下最热点可能不一样。有些设备的最热点可能不适合安装测温元件。B）信号的传输问题：被保护设备多为高电压、大电流设备，对弱电测量信号可能存在较强的干扰。在被保护设备故障时电压电流异常，干扰可能更加严重。保护装置的安装位置可能与被保护设备距离较远，可能几十米、上百米，这时就有弱信号的可靠传输与传输成本的问题。
（2）根据热累积的原理。
反映电流的热效应，电流产生的热量达到一定时，保护动作。有两类：1）熔断器；2）热继电器。
熔断器优点：简单、成本低。缺点：准确度低，温升特性与被保护设备存在差异，保护动作后需更换，较麻烦。
热继电器——电流流过继电器中的发热元件，元件发热，使双金属片受热动作。
优点：构造简单，价格低廉，使用方便，广泛应用于电动机的过载和断相保护。不存在熔断器那样的更换问题。
缺点：A）同样由于被保护设备（主要是电动机）与热继电器不是一体的，温升特性与被保护设备也存在差异。用热继电器很难反映不同型式和容量的电机的温升；当电机负荷变动大时，保护的困难更多；B）影响热继电器动作的因素众多，如环境温度、安装方向都会影响其动作时间；C）精度太低，同型误差可达到20%；
（3）根据电流的大小来动作的保护
A）定时限：大于某一电流值（如过电流倍数：），经过过一定的延时后断开。
B)阶越时限：过负荷倍数在之间时允许时间为，在时，允许时间为。
C)反时限：保护的完全按照设备的过负荷特性曲线来设定动作时间。
D)可变时限：用电流来模拟热累积效应，是反时限的一种。
二、低压电气配电线路的短路保护
1、低压配电线路短路保护的装设要求
所有的低压配电线路都应装设短路保护装置。短路保护装置的装设，应保证线路末端发生短路时，保护装置能可靠动作。短路保护装置应能避开线路中短时间过负荷的影响，如大容量异步电动机的启动瞬间等，同时又能可靠地保护线路。低压配电线路的短路保护，通常采用熔断器或低压断路器来完成。
2、短路保护用熔断器熔体电流的确定
当采用电缆或穿管绝缘导线配电时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的2.5倍。当采用明敷绝缘导线配电时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于导线允许载流量的1.5倍，这是由于明敷绝缘导线的绝缘等级偏低，绝缘容易老化的缘故。当熔断器用来保护配电线路末端的短路事故时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于线路末端发生单相接地短路或两相短路时短路电流的1/4倍。
3、低压电网短路电流计算的特点
在低压电网中运行的变压器低压侧发生短路时可以认为变压器的高压侧端电压不变和低压侧短路电流不衰减。也就是说，变压器高压侧电源可视为无穷大。理论上，变压器低压侧的所有低压元件，包括母线和电缆、电流互感器的一次线圈、断路器和刀闸触头的接触电阻等，对低压短路电流都有影响，但为了简化计算，使计算出的短路电流值又偏于安全，容许不考虑占回路总阻抗不超过10%的元件。低压电网一般以三相短路电流为最大，并与中性点是否接地无关。在低压电网中，一般不允许忽略电阻，因此短路电流非周期分量比高压电网衰减快得多，故短路电流最大有效值及短路冲击电流与周期分量比值一般不太大。
三、总结
低压电气装置设备以及配电线路常见过负荷、短路故障，是影响低压电气装置正常运行的主要故障因素。因此，为了保护低压电气以及配电线路，在发生上述故障时及时应及时切断电源，确保人身和财产的安全，或使这类故障产生的危害最小化。就要确保了解有关的保护原理和应用必要的方法解除和减少故障带来的危害和影响。
【参考文献】：
[1]童晓鸣.低压电动机的容量、保护及保护配置的选择[J].安徽建筑，2011，18(1)：130-131.DOI：10.3969/j.issn.1007-7359.2011.01.062.
篇7
关键词：无功负荷；就地补偿；电容器；经济效益
中图分类号：TM71 文献标识码：A
1概述
在电力用户中，为了提高功率因数，大多数采用了在0.4千伏配电母线上安装补偿电容器的办法。这种补偿方式，实际上只能改善用户配电变压器及供电网络中的功率因数，而对用户0.4千伏级线路上的电能损耗却几乎起不到减少的作用。用户安装补偿电容器主要是满足供电部门对功率因数考核的要求，自身受益少。
据资料统计，电动机是低压电网中无功电能的主要消耗者，选择将电容器安装在电动机附近，是节电效果最好、结线最简单和容易实现的无功补偿方式。
2就地补偿的优越性
2.1 供电部门可以使网内输送的无功功率减少，从而达到全网因输送无功功率所引起的有功功率网损最小。
2.2 电容器和电动机直接并联在一起，安装简单，且同时投入和停用，可以保证无功不倒流，使用户的功率因数始终处于滞后的状态下。
2.3 使用户内部矛盾0.4千伏低压线路上的无功电流大量减少，从而“释放”出富余容量，可使供电能力增加30%左右，减少了对电气设备的投资。
2.4 因为减少了线路压降可以提高电动机的端电压，相应可减少电动机的电流，延长电动机的使用寿命。综上特点，世界工业发达国家如美国、日本等国已都把无功就地补偿列入行业技术法规（如《美国国家电气法规NEC-460》、《日本电气学会标准JEC-8001-1982》、《日本东京电力公司技术法规》等），作为补偿方案的最佳选择并迅速得到推广普及。
3 补偿容量的确定
单台电动机进行无功就地补偿，就根据电动机的运行工况和技术参数确定。
3．1 载电流计算
3.1.1 机械负荷惯性小时（如风机等）
3.1.2机械负荷惯性大时（如水泵等）
式中：Qc--补偿容量（kvar）
KBKB'--补偿系数
Ue--电动机额定电压（V）
IO--电动机空载电流（A）
电动机的空载电流IO，由厂家提供，或用钳型电流表实测，或参照下式确定。
式中：Ie--电动机额定电流
COSφe--电动机额定负荷时的功率因数
按电动机额定功率计算
式中：Pe--电动机额定功率（kw）
KB--补偿系数，表达式为 )
φe--额定功率因数角
b--最大转矩对额定转矩的倍数。
4 补偿接线方式
4.1对直接起动的电动机并联电容器时，可将电容器并到电动机控制器的负荷侧或电动机进线处（如图1所示），使电容器和电动机一起投入和停用。
4.2星-三角起动的电动机的补偿电容器接线，应在电容器连接线上安装CJ19接触器，使用时只能在由星形起动后转入角形正常运转时，电容器才能并上（如图2所示），以此避免在星-角开路转换中，电动机因自励产生过电压。
5电容器的连接导线、开关和保护装置
根据《农村低压电力技术规程》DL499-2001规定；低压并联电容器的开关、保护装置及连接件的选择，均应能承受1.5In（电容器额定电流）的连续过电流，并能承受投入电容器时可能产生的调幅值及高频率的过渡过电流所引起的电动力和热效应。
6就地补偿经济效益的计算
6.1 求补偿后的功率因数
6.2 求补偿后的损耗降低率
6.3 求电流降低率
6.4 求可挖掘的变压器容量
(kVA)
6.5 求可挖潜的有功功率
(kW)
6.6求年节电量
(kWh)
6.7求补偿后节约电费
(元)
6.8求补偿后电容器的投资
(元)
6.9求补偿后的偿还期限
式中：Kg--无功经济当量，取0.06kw/kvar
T--年运行时间（小时）
C--购电价（元/kWh）
C'--电容器购价（元/kWh）
结束语
无功负荷就地补偿可使电力用户满足供电部门对功率因数的要求，又可使用户内部0.4千伏低压线路上的损耗减小，实际节电效果可达10%-20%，使用户能够获得无功补偿的最佳经济效益。
参考文献
[1]原固均，张莲瑛，蒋明其.农村低压电力技术规程DL449-2001[M]北京：中国电力出版社.2001年10月.
篇8
关键词：低压电网；无功补偿；随机补偿；随器补偿；跟踪补偿
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0114-03
一、概述
电压质量作为电能质量的重要指标，又和电网中的无功功率存在着关系。在低压电网中，大多数用电机器设备属于感性负载，它的功率因数特别低，而这对线路和配电变压器必然会产生影响，但是，通过采用无功补偿技术，可以提高其功率因数，对节约电能降低损耗具有很重要的意义。
在电网中，变压器能够消耗无功功率的20%～25%，电动机能消耗无功总工量的60%～65%，如果对电网进行一定的无功补偿，那么其损耗会得到大大降低，功率数也会得到很大提高。如今随着无功补偿技术的不断进步，其会大大增大电力企业的经济效益。
通过对电力网无功功率消耗的数据进行分析，可以知道，很多无功功率都会在各级网络和输配电设备中进行消耗，而且在低压电网中，其消耗率最大。如果要减少无功功率在传输过程中的损害，就必须合理配置无功补偿设备。
二、无功补偿的基本原理
不管是在工业负荷中，还是民用负荷中，大多数都属于感性。而所有的电感负载都需要进行大量的无功补偿，提供这些无功功率一般需要通过两种途径：输电系统提供；补偿电容器提供。作为输电系统提供，在设计输电系统时，不仅要考虑到有功功率，也不能忽略无功功率。因为由输电系统传输无功功率，会让增大输电线路及变压器的损耗，降低系统的经济效益。但如果由补偿电容器就地提供无功功率，就会避免由输电系统传输无功功率，从而会降低无功损耗，提高系统的传输功率。
三、低压配电网无功补偿的方法
要提高功率因数，一般需要采用低压无功补偿的技术，方法包括：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。
（一）随机补偿
随机补偿，即是把电动机和低电压容器组连接在一起，同时，要运用控制、保护装置来和电机一起进行投切。其适用的范围一般为电动机的无功消耗，主要为补励磁无功，采用这种方法就可以在一定程度上减轻用电单位的无功负荷。其优点可以总结为：在用电设备进入运行状态时，无功补偿也开始运行，当设备停止运作，无功补偿也立即停止，并且不必重复进行补偿容量的调整。在投资、空间占地、安装和维护方面都具有很大的优势。
（二）随器补偿
随器补偿，即为借助低压保险，在配电变压器的二次侧接入低压电容器，采用这种补偿方法，可以对配电变压器的空载无功进行补偿。
变压器的空载励磁无功决定了配电变压器在空载或者轻载时的无功负荷。作为用电单位无功负荷的主要部分为配变空载无功，在轻负载的配电变压器中，配变空载无功占据供电量的损耗很大，其会增加电费单价。其优点可以总结为：它能很好地补偿配变空载无功，并且农网无功基荷起到很好的限制作用。同时，其维护方便，安装简单是无功补偿的有效手段。
（三）跟踪补偿
跟踪补偿，可以将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上，其方法是使用无功补偿投切装置，将其作为控制保护装置。一般而言，配变用户在100kVA以上的都可以适用这种补偿方法。
它的优点是可以和随机、随器两种方式进行互换，并且可以达到不错的补偿效果，运行的十分方便灵活，而且在维护和寿命上较前两者更占优势。但是由于其控制保护装置较为复杂，投资较大。
四、无功补偿对电网的影响
（一）降低电网线路损耗
因为电力线路上有功功率的损耗是跟功率因数的平方形成反比的，如果把功率因数增大，那么会达到将达电力线路的有功损耗，因而在传输过程中能够减少电能的损耗。
（二）降低电网的功率损耗
如果无功补偿的能量增加了，那么电网发送的无功功率就会相应减少，因而可以达到把电网和变压器中的功率损耗降低的目的，从而使供电效率得到大大提高。
（三）降低电网的电压损耗
由于在无功补偿运行后，会使电力网的无功功率减少，电力线路中的电压损耗也因之降低，从而使用户端的电压质量也得到提高。
（四）增大电网输出的有功功率
根据视在功率s与电网中的有功功率P之间关系可以知道，如果视在功率不变，功率因数COS就会增大，那么相应的也会使电网输出的有功功率P得到增大，而在电网发出功率中的有用功比例也得到提高。
五、无功补偿应注意的问题
（一）防止过补偿
如果使用操作电容器来使电动机得到补偿，在把电源切断后，电动机还会因为惯性作用持续运行一会，而这时的电容器的放电电流就变成励磁电流，电动机的磁场得到自励，从而出现电压向系统倒送无功。剩下的多余的无功功率会使运行电压得到提高，对设备的安全造成威胁，对网络的损耗也会加大，节能效果也会因之而降低。
（二）功率因数补偿要合理
通过数据分析可以得知，如果把功率因数从0.9提高到1.0，其所用的补偿容量跟把功率因数从0.8提高到0.9的补偿容量相差不多。但分析后得知，前者降损幅度才为后者的一半，因而不能一定强迫追求高补偿度，而是应该根据投资效益来一起采取措施。一般而言，补偿后的功率因数在0.9～0.95之间则为正常。
（三）防止产生谐振
如果遇到供电线路存在谐波源，就需要采用增加电抗器等方法，使电容器不会因为受其影响而损坏。
（四）防止过电压
如果电容器在补偿容量过大时，电网电压就会升高，电容器也因之而损坏，根据国标的规定，工频长期过电压值最多不能超过1.1倍的额定电压。
六、结语
随着经济，社会的发展以及电力体制改革的不断深入。电网技术工作遇到了很多前所未有的挑战，面临着许多新问题。在低压电网中，由于存在配电变压器多和输电线路长的问题，电网在传输过程中就会将很多电能损耗掉，因而低压电网的运行状况和电能损耗的多少是和电网工作的稳定以及安全生产和人们生活用电有着十分密切的联系。因而，在配电网中实行无功补偿，来提高功率因数，已经成为降低电能损耗、提高输配电设备的有效方法。
参考文献
[1] 孙立满，陈继军．农村配电网中无功补偿的探讨[J]．安徽电力，2008，（4）．
[2] 刘建强，陈刚．配电网四种无功补偿技术方案比较[J]．电力电容器，2003，（3）．
[3] 刘和．浅谈低压电网变配电设备的安装[J]．黑龙江科技信息，2011，（35）．
[4] 罗宝君，张兴东．我国低压电网中无功补偿的意义探析[J].科学与财富，2011，（12）.
篇9
关键词 低压用电设备；无功补偿；原理；特点；前景
中图分类号 TL503 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0174-01
低压无功补偿技术是指在低电压配电网中安装无功补偿装置的一种方法，主要有随机补偿、随器补偿、跟踪补偿三种实现途经。当前国内一些低压用电设备的无功损耗达到损耗的80%以上，这跟我国向新型节能国家大步迈进的理念是不相称的，所以研究推广无功补偿新技术意义重大。
1 低压无功功率补偿的原理和效益
1.1 原理解析
现实的电力网中接入了很多如电动机、变压器等电力负荷，这些负荷大部分属于感性负荷，运行过程中这些设备需吸纳一定的无功功率。比如感性负载的异步电动机会吸收电网中的无功功率，其称为功率因数滞后，即滞后电流引起的无功功率，所以进行无功补偿，其原理如图1所示。
图1
图（a）中R、L表示感性负载，电流为IL，功率因数角为λ。在负载支路两端并联电容C后，电流Ic超前电压U的角度λ为-900。并联电容器后，流过RL支路的电流仍为IL，但在并联点前的电流就是IL与Ic的相量和，相量关系见图（b）。
1.2 无功补偿的效益
无功补偿方式的效益主要体现在以下两个方面：
对供电设备而言：无功补偿能够减少线路的电压损失，降低供电设备如变压器、开关的电能损耗，同时还能提高传输过程中有功功功率比例，最大化利用好设备的容量；另外还有，改善供电环境以及提高供电效率等功能。
对低压用电设备而言：无功补偿可以改善包括断路器、接触器等控制设备的效用，延长其电气寿命。同时，还能避免电压波形畸形，提高电网的稳定性。
2 不同类型的无功补偿装置
2.1 以电容器的控制投入方式为主的补偿装置类型
以电容器的控制投入方式为主的补偿装置包括交流接触器控制投入型补偿装置、晶闸管控制投入型补偿装置、复合开关控制投入型补偿装置。
2.1.1 交流接触器控制投入型补偿装置
在电容器的安装过程中会产生极大的涌流，涌流值有时会超过额定电流的100倍，对电网造成干扰，减少电容器的使用寿命。目前，我们常通过使用投切专用接触器来降低涌流。这种接触器在接触器切合的过程中，先接通辅助触头，通过限流电阻接入电路对电容器进行预充电，主触头接通再将电容器接入电路，这样可将涌流限制在电容器额定电流的20倍以内。
2.1.2 晶闸管控制投入型补偿装置
TSC就是晶闸管控制投入型补偿装置，属于无功补偿装置SVC的一个子类。这种装置在晶闸管两端电压为零时发出瞬间触发信号。如果晶闸管导通电压降至1V的话，会产生很大的损耗，对散热片的要求很高。
2.1.3 复合开关控制投入型补偿装置
复合开关控制投入型补偿装置是为了防止涌流入电容器，减少晶闸管持续运作时的耗费损失问题。电容器投入时，先利用晶闸管过零触发来实现无涌流投入电容器，同时连通机械开关来保证电容器的顺利连续运行。
2.2 以电容器连接方式为出发点的补偿装置
以电容器连接方式为出发点的补偿装置有三相电容器同时投切型补偿装置、单相电容器分相投切型补偿装置、调整不平衡电流型补偿装置三种装置。
2.2.1 三相电容器同时投切型补偿装置
该补偿装置主要针对三相电力容器，通过其中一相的电流检测来计算，为了达到补偿目的，还要控制电容器的投入数量。因为电容器给三相提供的无功电流是差不多的，所以这类补偿装置只有在三相电流基本平衡的情况下才能实现。当负荷的三相电流不平衡的时候，三相便无法得到最佳的平均补偿，无法达到平衡补偿。
2.2.2 单相电容器分相投切型补偿装置
单相电容器分相投切型补偿装置是经过三相电流分别检测来计算并且目的是控制各相电容器的投入量来达到补偿，这种装置相当于安装3台单相补偿装置的效果。
2.2.3 调整不平衡电流型补偿装置
调整不平衡电流型补偿装置是用三相电流检测综合计算并且目的是通过对各相电容器投入方式和适合数量的严格控制来达到补偿和调节不平衡电流的要求。
3 低压用电设备无功补偿技术
3.1 低压用电设备无功补偿的限制条件
低压用电设备无功补偿的限制条件要从低压电机的特性来看，要根据低压电机的各项特性来探究其限制的条件。其中自励现象是限制的重要条件。
自励现象是电动机的磁场得到加强而产生的高电压的现象，自励现象下产生的自励电压在电动机是补偿并且是空载的情况下可以达到普通额定电压的2倍左右。当低压用电设备处于自励现象的状态时，其无功补偿的容量会减少，只有在避免自励电压的产生下补偿容量才可以更大。
3.2 低压用电设备无功补偿的适用条件
适用条件是指低压用电设备无功补偿过程中的要求适用的范围，低压用电设备无功补偿的适用条件主要是对于补偿容量的选择。为了使网络的损耗得到最大程度的降低、提高电网质量，就需要对补偿装置类型和配置有针对性地进行合理选择。低压用电设备无功补偿的适用条件主要是对于补偿容量的选择，这要根据其运行情况来进行测算。根据以下的公式：
式中ψ2为补偿后的功率因数角；Ul为实测的电动机电压；I1为实测的电动机电流。
以上所显示的是补偿电容器所需容量选择的两种计算方法。电容器容量是无功补偿技术适用下的一个重要标杆，低压用电设备的无功补偿的适用范围是由电容器的容量决定的。
4 低压用电设备无功功率补偿技术的前景
随着电力企业进入精细化管理的阶段，对供电质量提出了更高的要求，作为能切实改善电能质量，保障电网运行的一种成本低、应用广、可靠性高的无功补偿技术必将得到越来越多的
重视。
5 总结
本文通过对无功补偿的原理及其效益、不同类型的补偿装置和低压用电设备的无功补偿所适用的范围和限制条件三方面对低压用电设备的无功补偿技术进行了分析和探究。
参考文献
[1]林师贤.低压用电设备导线选择的经济性分析[J].科技资讯,2010,34.
[2]魏章怀.低压用电设备的安全防范措施[J].农村电气化,2004,7.
[3]朱鹏军.电网无功补偿新技术的应用和展望[J].科技信息.
篇10
关键词：低压侧 ；无功补偿 ； 探析
中图分类号：C35文献标识码： A
电石炉功率因数是由炉内电弧及炉料（生石灰与碳素按一定比例混合而成）的电阻和电源回路中变压器、短网、导电鳄板、集电环、电极的电阻和电抗值决定。表达式为：
Cosφ=(R+r)／√(R+r)²+x²
式中R是炉料电阻、r和x是电源回路中的电阻和电抗。
电源回路中的电阻和电抗取决于设计安装的短网和电极布置，电阻与运行时短网上各载流部件的电流密度有关，变化可以忽略不计。决定炉子运行时功率因数的主要因素是炉料的电阻。
电石炉比其他电冶炉的电阻小，功率因数也相应低，特别是大功率的电石炉的自然功率因数比较低，一般在0.83左右，为了满足电炉生产需要，达到高产、优质、低耗，降低生产成本，电石炉上安装电容补偿装置来提高功率因数。在大功率电石炉采取以下三种电容补偿型式：
第一种补偿型式：高压并联电容补偿装置，安装在电炉变压器高压侧，根据供电方式、用电负荷情况选择补偿容量、保护方式及安装方法。虽然提高了电网功率因数，改善供电质量，但是，不能直接改善电石炉的功率因数，不能提高炉子的电效率，发挥电炉生产能力意义不大。
第二种补偿型式：中压并联电容补偿装置，主要用于三相、分相有载调压电石炉，一般较少采取这种补偿方式。
第三种补偿型式：低压并联电容补偿装置，由于电石炉变压器二次侧具有电压低、电流大，以及负荷、电压有一定变化范围的特点，低压并联电容补偿要有与之相适应的技术特性。在80、90年代，采取低压并联电容补偿方式，由一台相当容量、电压在一定范围内调节的补偿变压器和并联电容器、电抗器等构成。其原理：补偿变压器一次侧与短网并接，补偿变压器二次电压设计标称电压10.5KV，电容器额定电压11KV。在补偿变二次侧安装一台真空开关、串联电抗器及并联电容器，由电容器产生无功功率，一部分补偿电炉变的无功损失，一部分通过电炉变由系统吸收，就可以改善炉子的功率因数，提高电炉变的出力，提高炉内的有功功率。该补偿装置投资大，设计施工复杂，维护工作量大。
随着科学技术不断发展，电石炉无功补偿技术利用现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容器组接入电炉二次侧的无功功率补偿装置。不再经过补偿点前的短网、变压器及供电网路，直接将该装置与集电环并接，对炉子进行无功功率补偿，在提高功率因数、消除谐波的同时，提高变压器的有功输出率，降低变压器、短网的无功消耗。
该装置并联补偿电容器组采用自愈干式电容器，内置压力切断防爆装置，自愈性强，使用寿命长，加装不同比值的电抗，专用电容投切器抑制浪涌电流。采取就地补偿，使电炉的功率因数在0.92以上运行，降低短网和一次侧的无功消耗，消除5次、7次谐波，调平三相功率，抑制闪变，提高变压器的输出能力。
该装置设计重点采用分相动态补偿，使三相功率不平衡度下降，达到三相功率相等，使电石炉的功率中心和炉膛中心相重合，使熔池扩大，热量集中，提高炉内温度，使反应速度加快，达到提高产品质量，降耗和增产的目的。
我省遵义联合电化设计安装三台3*6670KVA电石炉，电炉变是由三台单相6667KVA变压器，等边三角形布置，容量20000KVA，一次供电电压110KV,35档有载调压，二次电压常用级电压170V，最高级电压260V，最低级电压90V，不停电压放电极。单台电石炉生产能力40000吨/年电石，生产能力120000吨/年标准电石。设计选用低压并联电容器无功补偿装置，即直接将并联电容器与电炉变二次侧电极系统并接。电炉变低压侧进行补偿，使补偿点上连接的无功补偿装置既能尽可能多的补偿系统无功，同时要兼顾短网的合理接入，减少冶炼环境及操作维护等不利因素带来的影响。
根据电石炉额定参数及运行情况，按照炉变长期1.50倍过载运行，使运行功率因数由0.83提高到0.95，低压补偿安装采用单相补偿方式，每相分别控制，动态调节各自功率因数。柜内主母线采用铜管母线，支母线采用铜母排。柜内安装温度传感器，实时监测柜内温度变化，自动启动通风设备，保证设备处于良好的工作环境，并能够在温度超过设定值时系统退出运行。在控制回路配置稳压电源确保交流配电不正常时补偿设备能够可靠工作，补偿设备运行时，实时动态补偿系统无功，使功率因数提高到预设值.配置电炉专用后台监控设备，将电炉运行参数实时传送到电炉操作平台，指导工作人员操作。
功率因素要达到比较理想状况，综合考虑电炉的几何参数，以及电气参数，必须合理选择补偿电容器的容量。该公司1#电炉低压电容补偿容量8000千乏，2#电炉低压电容补偿容量6000千乏，3#低压电容补偿容量8000千乏。2#电炉先投入运行，在低压并联电容器设计时，从理论技术上考虑，功率因数提高不显著。1#、3#电炉根据2#炉运行情况，以及在电石生产和电炉运行最佳工况来设计无功补偿装置及补偿容量。该装置投入运行，受各台电炉安装、几何参数、电气参数及炉料的影响，功率因数也不同。
根据1#、2#、3#电石炉投入生产，电炉的生产工艺及工况满足要求，在电炉变容量20000KVA，二次电压170V（常用级电压），二次电流67925A，电流电压比400，电炉负荷满载运行，投入低压无功补偿后，各台电石炉运行参数表一、表二、
1#、3#电石炉投入补偿运行参数表一
电气参数 电炉自然
功率因数 补偿功
率因数 运行效果
二次电压V 二次电流A Cosφ 有功功率KW
1级 90 128302 无意义 无意义 开炉时 投入前 投入后 提高值
3级 100 115473 无意义 无意义 开炉时 ― ― ―
15级 155 74498 0.8 0.9 0.1 16000 18000 2000
17级 165 69983 0.81 0.9 0.09 16200 18000 1800
18级 170 67925 0.83 0.95 0.13 16600 19000 2400
19级 175 65984 0.85 0.95 0.12 17000 19000 2000
20级 180 64151 0.87 0.95 0.10 17400 19000 1600
25级 205 56328 0.90 不投入 ― ― ― ―
35级 260 44125 无意义 不投入 ― ― ― ―
2#电石炉投入补偿运行参数表
运行参数内容 电炉自然
功率因数 补偿功
率因数 运行效果
二次电压V 二次电流A Cosφ 有关功率KW
1级 90 128302 无意义 无意义 开炉时 投入前 投入后 提高值
3级 100 115473 无意义 无意义 开炉时 ― ― ―
15级 155 74498 0.8 0.87 0.07 16000 17400 1400
17级 165 69983 0.81 0.88 0.07 16200 17600 1400
18级 170 67925 0.83 0.92 0.09 16600 18400 1800
19级 175 65984 0.85 0.92 0.07 17000 18400 1400
20级 180 64151 0.87 0.92 0.5 17400 18400 1000
25级 205 56328 0.90 不投入 ― ― ― ―
35级 260 44125 无意义 无意义 ― ― ― ―
通过电石生产实践证明，大、中型在运行期间自然功率因数都在0.9以下，在设计电石炉同时，必须设计电容补偿装置，提高运行电炉的功率因数。
采取低压并联电容器补偿方式，技术成熟、可靠、安全，使用寿命长、维护管理方便。从表一、二可以看出：电石炉生产运行在15级155V以下级20级205V以上投入该装置，对电炉的运行意义不大。只有电石炉运行在15级155V以上及20级180V以下，在此区间，电流/电压比适当、电气参数与几何参数匹配合理，电炉运行工况最佳，同时，从表二与表一比较，设计低压并联电容器装置电容器容量没有根据实际电炉运行选择电容器容量合理。投入低压并联电容器补偿装置，不但提高功率因数，还能提高电炉运行功率14%左右，电炉变的有功输出可以增加10%～20%，增产可以达到8%～15%，有功损耗可以降低20%～40%，吨能耗可以降低1%～3%。电石炉动态无功功率补偿技术，提高功率因数、吸收谐波，提高电效率、热效率和节能降耗效果上，有着其他无功补偿型式难以比拟的优势。节约能源，取得较好经济效益。
参考文献
