淺談電力電容器容量選擇與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)系及選型

　　【摘要】保障電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行和電質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，采取措施從而加大生產(chǎn)和傳輸電能，這是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電力系統(tǒng)的基本原則。尋找一種技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)可行的措施顯得相當(dāng)有意義。無(wú)功功率補(bǔ)償是主要的提高電能生產(chǎn)和傳輸?shù)闹饕胧┲?。而電力電容器是現(xiàn)在普遍的補(bǔ)償設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性很好且效果快。本文對(duì)電力電容做了簡(jiǎn)單的介紹，敘述了為提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在選擇電力電容的容量的選擇。

　　【關(guān)鍵詞】電力電容；電力系統(tǒng)；電力電容容量

　　1 電力電容器簡(jiǎn)介

　　電容器是一種儲(chǔ)能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、轉(zhuǎn)換和延時(shí)。電容器通常叫做電容。電容器儲(chǔ)存電荷的能力，常用的單位是F、uF、pF。電力電容器是指用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器?；窘Y(jié)構(gòu)包括電容元件、浸漬劑、緊固件、引線、外殼和套管。如圖1所示。

　　根據(jù)用途可以分為以下幾種電容：①并聯(lián)電容器：并聯(lián)在電網(wǎng)上用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)感性負(fù)載的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高電能質(zhì)量，降低線路損耗；還可以直接與異步電機(jī)的定子統(tǒng)組并聯(lián)，構(gòu)成自激運(yùn)行的異步發(fā)電裝置。②串聯(lián)電容器：用來(lái)補(bǔ)償線路的感抗，提高線路末端電壓水平，提高系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)穩(wěn)定性，提高線路的電壓質(zhì)量，加長(zhǎng)輸電距離和加大電力輸送能力。③耦合電容器：用于高壓及高壓輸電線路的載波通信系統(tǒng)，同時(shí)也可作為測(cè)量、控制、保護(hù)裝置中的部件。④均壓電容器：一般并聯(lián)于斷路器的斷口上，使各斷口間的電壓在開(kāi)斷時(shí)分布均勻。⑤脈沖電容器：用于沖擊分壓、震蕩回路、整流濾波等。

　　2 對(duì)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的分析

　　保障電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行和電質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，采取措施從而加大生產(chǎn)和傳輸電能，著就是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電力系統(tǒng)的基本原則。尋找一種技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)可行的措施就變得很有意義。

　　變壓器是電力系統(tǒng)中的主要電器，其在傳遞電功率和變壓的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗和無(wú)功功率損耗。變壓器的容量大，總臺(tái)數(shù)多，在電力系統(tǒng)中變壓器的電能損耗約占整個(gè)電力系統(tǒng)損耗的百分之三十左右。因此，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是提高整個(gè)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性的主要部分。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在保障電力系統(tǒng)正常工作的情況下，選取變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，從而降低系統(tǒng)電能損耗。因此對(duì)于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是讓變壓器工作在節(jié)電運(yùn)行方式。

　　當(dāng)電能直接用于做功而被消耗，則稱為有功功率。例如電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、光能、機(jī)械能等。當(dāng)電能只是用于交換，則稱為無(wú)功功率。例如交流電路中的電感線圈，電容器等，他們都與電源進(jìn)行電能的交換。無(wú)論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷，大多數(shù)均為感性。所有電感負(fù)載均需要補(bǔ)償大量的無(wú)功功率，提供這些無(wú)功功率有兩條途徑：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補(bǔ)償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)時(shí)，既要考慮有功功率，也要考慮無(wú)功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的加加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而由補(bǔ)償電容器提供無(wú)功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，從而降低無(wú)功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。無(wú)功功率是一種既不能作有用功，但又會(huì)

　　在電網(wǎng)中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)作為傳統(tǒng)的主要負(fù)荷使電網(wǎng)產(chǎn)生感性無(wú)功電流；電力電子裝置大多數(shù)功率因數(shù)都很低，導(dǎo)致電網(wǎng)中出現(xiàn)大量的無(wú)功電流。無(wú)功電流產(chǎn)生無(wú)功功率，給電網(wǎng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)且影響供電質(zhì)量。因此，無(wú)功功率補(bǔ)償就成為保證電力系統(tǒng)質(zhì)量的一種主要手段之一。

　　電力調(diào)相機(jī)、電力電容器組、靜止無(wú)功發(fā)生器和靜止無(wú)功補(bǔ)償器是主要無(wú)功率補(bǔ)償設(shè)備。而電力電容器是現(xiàn)在普遍的補(bǔ)償設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性很好且效果快。

　　3 電力電容器容量的選取

　　在變電站，由于電動(dòng)機(jī)、變壓器等的電感元件的存在，使得電能在轉(zhuǎn)換和傳遞的過(guò)程中，不僅產(chǎn)生了有功功耗，而且產(chǎn)生無(wú)功功耗，這就使得電流和電壓間存在相位差。設(shè)這個(gè)相位差為準(zhǔn)，則定義cos準(zhǔn)為功率因數(shù)也叫力率。當(dāng)有功功率P一定時(shí)，功率因數(shù)cos準(zhǔn)越小，電力系統(tǒng)中電能的利用率就越大；反之就越小。

　　設(shè)有用功率為P，則電容的容量Qc可以利用以式（1）進(jìn)行求解。

　　其中指cos準(zhǔn)1的是系統(tǒng)的原來(lái)的功率因數(shù)，cos準(zhǔn)2指的是系統(tǒng)要求補(bǔ)償后達(dá)到的功率因數(shù)。

　　例如對(duì)于110kV變電站電容器容量的選擇。35kV母線側(cè)檢測(cè)到的功率因數(shù)約為0.909，P=20.16MW，若要在額定狀態(tài)下，將其功率因數(shù)提高到0.95，則需要補(bǔ)償電容器容量為：補(bǔ)償前：cosΦ1=0.909，補(bǔ)償后：cosΦ2=0.95，帶入式（1）得Qc=6.623Mvar。所以需要補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞯娜萘渴?.623Mvar。取整的話則選擇6000Kvar比較合適，對(duì)于實(shí)際的電容設(shè)備可以選擇：?jiǎn)闻_(tái)電容器型號(hào)：BAM13/2-500-1W或BAM13-500-1W；成套裝置型號(hào)：TBB35-6000/500ACW（電抗率為0.12）。

　　對(duì)于有功功率的大小取決于具體的變壓站的負(fù)荷的大小。一般計(jì)算電容容量是根據(jù)平均負(fù)荷來(lái)計(jì)算的，但當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)高負(fù)荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償欠缺，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)低負(fù)荷的時(shí)候出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象。所以為了提高力率，電容器容量在計(jì)算時(shí)選擇大負(fù)荷時(shí)的有功功率進(jìn)行計(jì)算，盡量使的功率因數(shù)在0.95以上，在出現(xiàn)低負(fù)荷的情況時(shí)，切除部分電容，使功率因數(shù)保持在1以下的周圍。

　　4 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

　　4.1產(chǎn)品概述

　　AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>

　　AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。

　　4.2產(chǎn)品選型

　　AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

4.3產(chǎn)品實(shí)物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案

　　5 總結(jié)

　　可持續(xù)發(fā)展方針的要義之一就是節(jié)能，對(duì)于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也具有很重要的意義。變壓器是電力系統(tǒng)中引起電能損耗的主要原因，對(duì)其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是讓其工作在節(jié)能方式。無(wú)功補(bǔ)償可以降低無(wú)功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。其中涉及多的是電容。電力電容器是現(xiàn)在普遍的補(bǔ)償設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性很好且效果快。對(duì)于電容容量的選擇就是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的負(fù)荷和盡量高的功率因數(shù)尋找匹配優(yōu)的電容。從電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性考慮，除了這兩個(gè)主要方面外，還可以通過(guò)提高發(fā)電設(shè)備能力、減少線路損失、調(diào)整電壓、電網(wǎng)改造、調(diào)整或更換變壓器以及科學(xué)管理等方法，來(lái)提高系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性。