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摘 要 伴随工业的飞速发展，冲击性负载日益增多，电能质量和电路功率因数下降成为突出问题，因此无功功率补偿技术就显得尤为重要，本文就目前最常用的一种无功功率补偿设备的应用进行了分析。
关键词 冲击性负载 功率因数 无功功率补偿 电容器
中图分类号：TU976.1 文献标识码：A
0 引言
随着我国工业的飞速发展，越来越多的大容量冲击性负荷被引入电网当中，从而导致电力系统在供电过程中出现功率因数很低的问题。连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率，如电机和变压器中的磁场就是靠无功电流维持，输电线路中的电感消耗的也是无功功率，电抗器及所有感性电路全部需要一定的无功功率。较低的功率因数降低了设备利用率，增加了供电投资，有损电压质量，降低了设备使用寿命，增加了线损。为了改善电网功率因数很低带来的这些不利生产的因素，必须使电网功率因数得到有效提高。因此，在需要无功功率的地方产生无功功率，即在各工矿企业内增加无功功率补偿设备，成为了提高电路功率因数、降低能量损耗的必要手段。无功补偿的方法较多，其中电容器补偿是最简单、最经济的方法。它采用电感和电容器组成谐振吸收回路，有效地将负载产生的谐波加以吸收，从而避免将谐波电流返送到电力变压器、电网之中，大大降低电网的谐波量；同时有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性；而且它还具有无功功率补偿的作用，提高用户负载的运行效率。
1 电容补偿装置的搭建及检查
在供配电所中各电气室都要安装电压动态电容补偿柜。对于三相负载基本平衡、设备的电能指标功率因数（cos）相近的补偿区域，补偿柜可以采用三相共补的方式，根据控制器统一取样，各相投入相同的补偿容量。比如，采用三角形接线方式自愈式电容器，根据需要的补偿容量，可分别由几十个相同容量的补偿电容器组成。
在电容器补偿装置的使用中，通过对其投切开关和控制方式的改进，可以有效地促进补偿装置的发展和补偿技术的进步。在初期进行补偿柜的检查时，应注意以下事项：当多个电容器组成电容器组时，电容器组各相电容应尽量平衡，各相电容之比应不大于1.05。安装电容器时，必须拧紧接线螺母或螺钉，外壳必须可靠接地。电容器并联到电网中可能造成电容器安装处的电压升高，所以应选择额定电压比电网额定电压高的电容器。当串联电抗器时，会引起电容器端子上的电压升高，所以也应选择额定电压比电网额定电压高的电容器。由于谐波的存在，电容器并联到电网中可能造成谐波放大，容易产生过电压、过电流，因此需要采取滤波措施，或改变补偿电容避开谐振点。当电容器与电机动作固定连接时，电机从系统切除可能会产生过电压，因而在选择电容器时，为防止电容器过电压及电网电压过分升高，使过电压的第一峰值不超过，持续时间不大于1/2周波，应使电容器电流小于电机的空载电流，或先断开电容器再断开电机。电容器使用中的长期电压和最大持续时间要符合相关规定。
2 电容补偿原理和补偿容量的确定
在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。其等效电路可看作电阻和电感的串联电路，其電压与电流的相位差较大，功率因数较低。并联电容器后（如图1所示），电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使电感电流减小，总电流随之减小，电压与电流的相位差变小，使功率因数提高。
3 电容补偿柜的调试注意事项
3.1 系统供电电压对电容器的影响
电容器的无功功率与系统供电电压的平方成正比。若供电电压不合适，将会增加电容器的损耗，缩短其使用寿命。目前电容补偿柜都具备过压保护功能，运行时应对其过压保护动作值进行监测，必要时需及时给予调整。
3.2 监视电容器组的运行电流
当系统供电电压值为额定值时，电容器的运行电流也应为额定值。如偏离额定值较多以及三相不平衡时，要进行检查和分析。电流值偏小，说明供电电压较低或电容器组中部分电容器存在故障；电流值偏大，说明供电电压偏高或系统中高次谐波较多；三相电流不平衡多数情况是电容器组中部分电容器有故障，可用钳形电流表逐只进行检查；电流值大大超过额定值，可能是电容器与系统产生并联谐振，从而使电容器严重过负荷。针对不同的异常情况，应采取相应的措施，以防止事态恶化。
3.3 减少投切振荡几率
频繁投切电容器组，使之处于不稳定的运行状态，会使电容器工作状态不稳定、加速老化和缩短使用寿命，因此运行时应尽可能减少其投切几率。
3.4 应具备可靠的放电回路
无论何种形式的电容柜，都必须有可靠的放电回路。避免投切时过高的叠加电压和冲击电流的影响。
3.5 掌握正确的操作方法
主要有两点。一是采用手动操作时，投切速度不能太快，要保证有足够的放电时间。二是副柜要随主柜同步投切，并尽可能避免主柜电容器组大部分投入时调整副柜的切换开关模式，以避免大电流对系统造成冲击。
3.6 监视电容器的温升
利用红外线测温仪检测监视电容器的温升，正常运行时电容器温升不会太高。如果温升过高，说明电容器可能出于过压运行状态或内部存在故障，应断电退出运行。
参考文献
[1] 邹增春，李如满.无功补偿电容器的合理配置[J].今日科苑，2008（16）.
关键词 冲击性负载 功率因数 无功功率补偿 电容器
中图分类号：TU976.1 文献标识码：A
0 引言
随着我国工业的飞速发展，越来越多的大容量冲击性负荷被引入电网当中，从而导致电力系统在供电过程中出现功率因数很低的问题。连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率，如电机和变压器中的磁场就是靠无功电流维持，输电线路中的电感消耗的也是无功功率，电抗器及所有感性电路全部需要一定的无功功率。较低的功率因数降低了设备利用率，增加了供电投资，有损电压质量，降低了设备使用寿命，增加了线损。为了改善电网功率因数很低带来的这些不利生产的因素，必须使电网功率因数得到有效提高。因此，在需要无功功率的地方产生无功功率，即在各工矿企业内增加无功功率补偿设备，成为了提高电路功率因数、降低能量损耗的必要手段。无功补偿的方法较多，其中电容器补偿是最简单、最经济的方法。它采用电感和电容器组成谐振吸收回路，有效地将负载产生的谐波加以吸收，从而避免将谐波电流返送到电力变压器、电网之中，大大降低电网的谐波量；同时有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性；而且它还具有无功功率补偿的作用，提高用户负载的运行效率。
1 电容补偿装置的搭建及检查
在供配电所中各电气室都要安装电压动态电容补偿柜。对于三相负载基本平衡、设备的电能指标功率因数（cos）相近的补偿区域，补偿柜可以采用三相共补的方式，根据控制器统一取样，各相投入相同的补偿容量。比如，采用三角形接线方式自愈式电容器，根据需要的补偿容量，可分别由几十个相同容量的补偿电容器组成。
在电容器补偿装置的使用中，通过对其投切开关和控制方式的改进，可以有效地促进补偿装置的发展和补偿技术的进步。在初期进行补偿柜的检查时，应注意以下事项：当多个电容器组成电容器组时，电容器组各相电容应尽量平衡，各相电容之比应不大于1.05。安装电容器时，必须拧紧接线螺母或螺钉，外壳必须可靠接地。电容器并联到电网中可能造成电容器安装处的电压升高，所以应选择额定电压比电网额定电压高的电容器。当串联电抗器时，会引起电容器端子上的电压升高，所以也应选择额定电压比电网额定电压高的电容器。由于谐波的存在，电容器并联到电网中可能造成谐波放大，容易产生过电压、过电流，因此需要采取滤波措施，或改变补偿电容避开谐振点。当电容器与电机动作固定连接时，电机从系统切除可能会产生过电压，因而在选择电容器时，为防止电容器过电压及电网电压过分升高，使过电压的第一峰值不超过，持续时间不大于1/2周波，应使电容器电流小于电机的空载电流，或先断开电容器再断开电机。电容器使用中的长期电压和最大持续时间要符合相关规定。
2 电容补偿原理和补偿容量的确定
在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。其等效电路可看作电阻和电感的串联电路，其電压与电流的相位差较大，功率因数较低。并联电容器后（如图1所示），电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使电感电流减小，总电流随之减小，电压与电流的相位差变小，使功率因数提高。
3 电容补偿柜的调试注意事项
3.1 系统供电电压对电容器的影响
电容器的无功功率与系统供电电压的平方成正比。若供电电压不合适，将会增加电容器的损耗，缩短其使用寿命。目前电容补偿柜都具备过压保护功能，运行时应对其过压保护动作值进行监测，必要时需及时给予调整。
3.2 监视电容器组的运行电流
当系统供电电压值为额定值时，电容器的运行电流也应为额定值。如偏离额定值较多以及三相不平衡时，要进行检查和分析。电流值偏小，说明供电电压较低或电容器组中部分电容器存在故障；电流值偏大，说明供电电压偏高或系统中高次谐波较多；三相电流不平衡多数情况是电容器组中部分电容器有故障，可用钳形电流表逐只进行检查；电流值大大超过额定值，可能是电容器与系统产生并联谐振，从而使电容器严重过负荷。针对不同的异常情况，应采取相应的措施，以防止事态恶化。
3.3 减少投切振荡几率
频繁投切电容器组，使之处于不稳定的运行状态，会使电容器工作状态不稳定、加速老化和缩短使用寿命，因此运行时应尽可能减少其投切几率。
3.4 应具备可靠的放电回路
无论何种形式的电容柜，都必须有可靠的放电回路。避免投切时过高的叠加电压和冲击电流的影响。
3.5 掌握正确的操作方法
主要有两点。一是采用手动操作时，投切速度不能太快，要保证有足够的放电时间。二是副柜要随主柜同步投切，并尽可能避免主柜电容器组大部分投入时调整副柜的切换开关模式，以避免大电流对系统造成冲击。
3.6 监视电容器的温升
利用红外线测温仪检测监视电容器的温升，正常运行时电容器温升不会太高。如果温升过高，说明电容器可能出于过压运行状态或内部存在故障，应断电退出运行。
参考文献
[1] 邹增春，李如满.无功补偿电容器的合理配置[J].今日科苑，2008（16）.