【文章內(nèi)容簡介】 C較小，|C|＜|L|時，負荷中的感性無功電流沒有被完全補償，這時電源的滯后，如圖(c)所示，這種補償稱為欠補償；當并聯(lián)電容器的電容C較大，會出現(xiàn)|C|＞|L|的情況，這時負荷中的感性無功電流被完全補償滯后還有剩余容性電流，電源的超前，如圖(d)所示，這種補償稱為過補償。通常不希望出現(xiàn)過補償情況，因為這樣會引起變壓器二次側電壓的升高，且容性無功功率在線路上傳輸同樣會增加電能的損耗，還會增加電容器自身的損耗，影響電容器的壽命。因此，實際電路是可以通過改變并聯(lián)電容C的大小來控制無功功率的大小，從而調(diào)節(jié)補償后功率因數(shù)的大小。雖然并聯(lián)電容器補償方式比較簡單，而且成本也比較低，但這種方式只能補償固定的無功功率，因為一旦電容值選定后，就確定了其相應的無功功率，而目前電容器的電容無法實現(xiàn)帶電連續(xù)改變，通常是采用分組投切的方法來改變并聯(lián)電容器的電容值。此外，在系統(tǒng)中有諧波時，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，并使諧波放大，可能會使電容器損壞。然后，再看負荷由電阻R和電感L組成的串聯(lián)電路。對R、L串聯(lián)的負荷進行無功補償電路如圖(b)所示。當并聯(lián)電容器沒有投入時，RL支路的電流有效值為：IRL= (23)RL支路的電抗為： ZRL=R+jXL (24)這時，電源輸出的電流等于RL支路吸收的電流RL，電源的功率因數(shù)為： cos= (25)當并聯(lián)電容器投入時，RL支路的電流保持不變，電容器支路的電流有效值為：IC= (26)電容器支路的電抗為：ZC=jXL (27)這時，電源輸出的電流等于RL支路吸收的電流RL+C，電源的功率因數(shù)為：cos= (28)由上式可知，投入并聯(lián)電容器后，電源的功率因數(shù)將增大，特別是當XL=XC時，電源的功率因數(shù)為1。顯然，當XC＜XL時，欠補償；當XC＞XL時，過補償。其相量圖關系如圖(c)、(d)所示。 并聯(lián)電容器補償無功功率的方式對于電力系統(tǒng)的負荷，電力企業(yè)通常采用并聯(lián)電容器進行無功功率補償。并聯(lián)電容器可以安裝在全系統(tǒng)的各個點上，根據(jù)安裝的位置不同，通常分為三種方式。(1) 集中補償集中補償是指將并聯(lián)電容器接在匯流母線上，根據(jù)母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。集中補償一般把補償裝置裝于地區(qū)變電所或高壓供電電力用戶降壓變電站的一次或二次母線上，也包括集中裝于電力用戶總配電高低壓母線上。其優(yōu)點是安裝方便，有利于控制電壓水平，且易與實現(xiàn)自動投切，運行可靠，利用率高，維護方便，能減少配電網(wǎng)、用戶變壓器及專供線路的無功負荷和電能損耗。缺點是：當電氣設備不連續(xù)運轉(zhuǎn)或輕負荷，又無自動控制裝置時，會造成過補償，使運行電壓抬高，電壓質(zhì)量變壞，因此，補償裝置需要較頻繁投切；不能減少電力用戶內(nèi)部各條配電線路的無功負荷和電能損耗。集中補償分為低壓集中補償和高壓集中補償。低壓集中補償是指將低壓無功功率補償裝置通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功功率補償投切裝置作為控制保護裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負荷而直接控制低壓無功功率補償裝置的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。負荷較集中的小型企業(yè)用此補償方式較經(jīng)濟。低壓集中補償?shù)膬?yōu)點是：接線簡單、運行維護工作量小，使無功功率就地平衡，從而提高配電變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功功率補償中常用的手段之一。高壓集中補償一般將并聯(lián)電容器組集中直接裝在變電所6～10kV高壓母線上。高壓集中補償?shù)闹饕獌?yōu)點是：不僅可以減少高壓母線線路的無功功率損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量：可以根據(jù)負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導致電費的增加；提高供電能力、減少線損和電能損耗，穩(wěn)定電壓，便于運行維護，補償效益高。缺點是這種補償方式只能補償高壓母線前面所有線路上的無功功率，而高壓母線后面的無功功率得不到補償。(2) 個別補償個別補償又稱為“就地補償”，它就是根據(jù)個別用電設備對無功功率的需要量將單臺或多臺電容器組分散地與用電設備并接。它與用電設備共用一套斷路器，也可以獨立使用一套斷路器，通過控制、保護裝置與用電設備同時投切，所以個別補償也稱隨機補償。它通過控制、保護裝置與電機同時投切，既能提高線路的功率因數(shù)，又能改善用電設備的電壓質(zhì)量。個別補償?shù)奶攸c是：用電設備運行時，無功功率投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功功率倒送；同時還具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優(yōu)點。個別補償分為低壓個別補償和高壓個別補償。低壓個別補償適用于補償個別大容量且連續(xù)運行(如大中型低壓異步電動機）的無功功率消耗。這種方式用在負荷比較分散、補償容量小的企業(yè)比較適宜。一般說來，高壓設備單臺容量大，消耗的無功功率也很大，更適合采用個別補償方式。低壓個別補償?shù)膬?yōu)點是：補償效益大，不僅能減少高壓線路中的無功功率，同時也減少了低壓線路中的無功功率，減少電氣設備的容量和導線的截面，降低電能的損耗。但存在的不足是：對不經(jīng)常使用的設備，所安裝的無功功率補償電容器的利用率很低；大量低壓設備因沒有安裝或不適宜安裝補償器而引起的電能損耗得不到有效改善；因控制和執(zhí)行元件的響應時間較慢而影響補償效果；自動控制的分組補償往往因投切失靈，容易損壞電氣設備。采用高壓個別 ，除了具有低壓個別補償?shù)膬?yōu)點外，而且更能有效地降低設備啟動時的沖擊性，減少變壓器裕度。(3) 分組補償分組補償又稱分散補償，它是根據(jù)各用戶的各個負荷中心，把補償裝置分成幾組安裝在功率因數(shù)較低的村鎮(zhèn)終端變、配電所高壓或低壓母線上或車間配電室或變電所分路出線上。分組補償常見的安裝方式有：①高壓補償裝置分組安裝于城鄉(xiāng)電網(wǎng)6kV配電線路的桿架上；②低壓補償裝置安裝于公用配電變器的低壓側或電力用戶各車間的配電母線上。分組補償方式基本集中安裝在變電器低壓側的母線或輸電線路中，減少了電力系統(tǒng)到用戶線路上的高壓線損和變損，克服了集中固定補償容量較大時的涌流過大等問題，提高了用戶內(nèi)部的供電能力，并能有效的增大配電線路的供電能力，節(jié)電效果好。此外，在低負荷時，可以相應停運數(shù)組，以防過補償、投資較為經(jīng)濟。但是需要人工頻繁投、切。在投、切不及時或投、切容量不合適時，也易造成過補償或欠補償現(xiàn)象。另外，這種補償方式具有與集中補償相同的優(yōu)點，但無功功率補償容量和范圍相對小些，效果明顯，因此采用比較普遍。 并聯(lián)電容器補償容量的確定安裝并聯(lián)電容器進行無功功率補償時，電容器安裝容量的選擇，可根據(jù)不同目的來確定。 (1) 集中補償和分組補償電容器容量QC(kvar)的確定采用集中補償方式和分組補償方式時，總的補償容量按功率因數(shù)可由下式?jīng)Q定： QC=avPmax(tan1tan2) (29)或 QC=avPmaxqc (210)式中 Pmax — 由變電所供電的月最大有功功率計算負載，kW av — 月平均負載率，～ 1 — 補償前的功率因數(shù)角，cos1可取最大負載時的值 2 — 補償后的功率因數(shù)角，參照電力部門要求，～ qc — 電容器補償率，kvar/kW，即每千瓦有功負載需要補償?shù)臒o功功率顯然qc= tan1tan2電容器接法不同時，每相電容器所需容量也是不一樣的。1. 電容器為星形接線時QC =UIC103=103=103 (211)式中 U — 裝設地點電網(wǎng)線電壓，V IC — 電容組的線電流，A ； C— 電容組電容，考慮到電網(wǎng)線電壓的單位常用kV，QC 的單位為kvar，則星形連接時每相電容器組的容量為 CY=C= (212)2. 電容器為三角形連接時QC =UIC103=3U103=3103 (213)每相電容器的容量為: C△= (214)(2)就地補償電容器容量QC(kvar)的確定。單臺異步電動機裝有個別補償電容器時，若電動機突然與電源斷開，電容器將對電動機放電而產(chǎn)生自勵現(xiàn)象。如果補償電容器容量過大，可能因電動機慣性轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生過電壓，導致電動機損壞。為防止這種情況，不宜使電容器補償容量過大，應以電容器在此時的放電電流不大于電動機空載電流I0為限，即QC =UNI0103 (215)式中 UN — 供電系統(tǒng)額定線電壓，kV ； I0 — 電動機額定空載電流，A若實際運行電壓與電容器額定電壓不一致，則電容器的實際補償容量為： QC1 = (216)式中 — 電容器的額定電壓； — 電容器的額定補償容量； UW — 電容器的實際工作電壓 并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器也是一種較早應用的重要無功功率補償裝置。在超高壓電網(wǎng)中，線路空載或輕載時大量充電功率過剩，采用并聯(lián)電抗器補償是必不可少的。一般可以通過采用高壓或低壓并聯(lián)電抗器適當配合的補償方式來實現(xiàn)。在長距離輸電線路上，高壓電抗器具有限制過電壓、分層平衡無功功率，有利于使用單相重合閘和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的綜合功能。低壓電抗器的主要特點是易于投切，主要用于運行方式變化中無功功率平衡和電壓調(diào)整。在過去相當長的時間內(nèi)，當我國一些電網(wǎng)低谷時電壓過高，如果采用發(fā)電機進相運行和切除并聯(lián)電容器等措施效果不大或者這些措施難以實現(xiàn)時，多考慮裝設可投切并聯(lián)電抗器，并且依然是目前補償容性無功功率(吸收感性無功功率)的主導裝置。并聯(lián)電抗器的數(shù)目及位置的選擇一般是按照在空載、輕載以及接通空載線路等運行方式下保證設備得到容許電壓，以及考慮與輸電系統(tǒng)的無功功率平衡等條件來確定的。當線路輸送功率加大時，必須適當切除電抗器以保證系統(tǒng)的電壓和穩(wěn)定性；在輕載時由于它對線路充電功率的補償，從而降低了線損。此外，隨著沿線及受端電壓的改善，也就增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 并聯(lián)電抗器在電力系統(tǒng)中的作用并聯(lián)電抗器無功功率補償裝置常用于補償系統(tǒng)電容。它通過向超高壓、大容量的電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的感性無功功率，補償電網(wǎng)的剩余容性充電無功功率，控制無功功率潮流，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。實踐證明，對于一些電壓偏高的電網(wǎng)，安裝一定數(shù)量的并聯(lián)電抗器是解決系統(tǒng)無功功率過剩，降低電壓的有效措施。特別是限制由于線路開路或輕載負荷所引起電壓升高。由于超高壓遠距離輸電線路，其輸電線路對地以及相與相之間的電容特別大，輸電線路電容會產(chǎn)生大量的無功功率，各級電壓輸電線路的容性充電功率數(shù)值如下表所示。由此可知，在超高壓和一些中低壓電網(wǎng)中，其容性充電功率的數(shù)值相當可觀，決不可忽視。這樣，負荷在空載或輕載會引起輸電線路末端電壓過分升高，發(fā)電機產(chǎn)生自勵。為了使輸電線路電壓維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，發(fā)電機電勢必然需要降低，這樣將會使電力系統(tǒng)的功率極限減小，運行功角增大，使靜態(tài)穩(wěn)定水平下降。表21各級電壓輸電線路的充電功率的數(shù)值電壓等級(kV)導線截面分裂導線數(shù)充電功率(Mvar/100km)11095～400單導線～220240～700單導線雙分裂～～19330240～700雙分裂～41500300～700三分裂95～105750400～400四分裂215～240為了改善上述情況，在一定的運行工況下，在超