浅析化工厂电力电容器与无功补偿

杨海霄

摘 要 伴随着化工行业的持续快速发展，电力负荷迅猛增加，从化工生产工艺方面来讲，化工生产是连续性极强的生产链，供电系统的电能质量尤其重要，无功补偿是影响电能质量的一个重要因素，解决好无功补偿和安全性，电力电容器作为无功补偿的应用非常重要。本文针对甲醇厂电力电容器的使用情况进行了简要的分析，并从电力电容器的补偿原理、电容器的接线方式、补偿的特点、无功补偿方式及电容器安全运行这几个方面进行了阐述。题目有十分重要的意义。针对甲醇厂的生产形势，为了提高电力终端电能使用的可靠性、经济性。

关键词 电力电容器;无功补偿;安全运行

引言

保证甲醇厂安全、稳定、长周期生产运行，必然要求提高供电系统的可靠性，提高电网系统利用率，由于接入电网的用电设备多为感性负荷，功率因数较低，影响有功功率的输出，影响变电、输电的供电能力，增加电力系统的电能损耗，提高了用电成本等，因此，连接到电网中的大多数电气设备不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。无功，简单地说，就是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电力系统的电机和变压器中的磁场是靠无功电流维持的，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率，为减少电力输送中的损耗、提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的補偿。电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机，将它连接到需要无功补偿的装置或设备上，变压器和输出线的负荷降低，从而输出有功能力增加。电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法，电容器作为电力系统的无功补偿势在必行[1]。

1电力电容器的补偿原理

电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机，其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上，能量在两种负荷间相互转换，这样，电网中的变压器和输电线路的负荷降低，从而输出有功能力增加，在输出一定有功功率的情况下，供电系统的损耗降低。当前，采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。

作用如图2-1所示，并联电容器C与供电设备（如变压器）或负荷（如电动机）并联，则供电设备或负荷所需要的无功功率，可以全部或部分由并联电容器供给，即并联电容器发出的容性无功，可以补偿负载所消耗的感性无功。

图2-2为并联电容器补偿向量图，当未接电容C时，流过电感L的电流为IL，流过电阻R的电流为IR，电源所供给的电流与I1相等，I1=IR+jIL，此时相位角为j1，功率因数为cosj1。并联接入电容C后，由于电容电流IC与电感电流IL方向相反（电容电流IC超前电压U90°，而电感电流滞后电压U90°），使电源供给的电流由I1减小为I2，I2=IR+j（IL_IC），相角由j1减小到j2，功率因数则由cosj1提高到cosj2。

2电力电容器补偿的特点

2.1 优点

电力电容器无功补偿装置具有安装方便，安装地点增减方便;有功损耗小（仅为额定容量的0.4 %左右）;建设周期短;投资小;无旋转部件，运行维护简便;个别电容器组损坏不影响整个电容器组运行等优点。

2.2 缺点

电力电容器无功补偿装置的缺点有：只能进行有级调节，不能进行平滑调节;通风不良，一旦电容器运行温度高于70 ℃时，易发生膨胀爆炸;电压特性不好，对短路稳定性差，切除后有残余电荷;无功补偿精度低，易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。

3无功补偿方式

3.1 高压分散补偿

高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的，用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。

3.2 高压集中补偿

高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式。电容器也可装设于用户总配电室低压母线，适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所，用户本身又有一定的高压负荷时，可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切，可合理地提高用户的功率因数，利用率高，投资较少，便于维护，调节方便可避免过补，改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。

3.3 低压分散补偿

低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近，以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量，占位小。缺点是利用率低、投资大，对变速运行，正反向运行，点动、堵转、反接制动的电机则不适应。

3.4 低压集中补偿

低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

参考文献

[1] 王术贺，李广东.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2011，（20）：60.