电力系统无功补偿培训

电力系统无功补偿※无功补偿的概念和作用※并联电容器的结构、型号及作用※并联电容器的接线※并联电容器的运行目录无功补偿的概念和作用无功补偿就是无功功率人工补偿，以提高供电系统功率因数。无功补偿在电力系统中，由于感性负载的客观存在，如变压器、电动机、感应炉等，且他们都是应用电磁感应原理工作的，即依靠磁场来传输和转换能量。因此这些设备在运行过程中，不仅要消耗有功功率，还要消耗一定数量的无功功率。如果不采取其他补偿措施这些无功功率将由发电机或变压器提供，就必然要降低发电机或变压器的有功出力，这对于电源不足的电网，将使频率降低。供电线路和变压器，由于传输无功功率也将造成电能损失和电压损失，设备利用率也相应降低。为此，除了设法提高用户的自然功率因数，减少无功损耗外，必须在用户处对无功功率进行人工补偿。并联电容器就是一种常用的无功补偿装置。无功补偿设备就是专门用来补偿电力系统的感性无功功率的电气设备。无功补偿作用1．提高电压质量2．提高变压器的利用率，减少投资3．减少用户电费支出（1）可避免因功率因数低于规定值而受罚。（2）可减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，电费可相应降低。4提高电力网传输能力并联电容器的结构、型号及作用结构和型号•额定电压在lkV以下的称为低压电容器，lkV以上的称为高压电容器。lkV以下的电容器都做成三相、三角形连接线，内部元件并联，每个并联元件都有单独的熔丝；高压电容器一般都做成单相，内部元件并联。外壳用密封钢板焊接而成；芯子由电容元件串并联组成，电容元件用铝箔作电极，用复合绝缘薄膜绝缘。电容器内衣绝缘油（矿物油或十二烷基苯等）作浸渍介质。电力电容器电容器的型号•额定电压多为10.5kV、6.3kV、35kV等，低压的为：0.23kV、0.4kV、0.525kV等并联电容器的结构及作用电容器主要由芯子和外壳组成。所谓芯子就电容元件，它是由两个极板之间隔以极薄的绝缘层组成,每个极板都有引出线。并联电容器由于并联连接在电路中，故称为并联电容器。按其在电路中的作用，它也称为移相电容器或补偿电容器；又因为它是用于电力系统中，因此称为电力电容器。并联电容器无论在低压还是在高压系统中，它的主要作用都是补偿无功功率、提高功率因数，减少无功损耗、改善电压质量。并联电容器的缺点是使用寿命短，损坏后不易修复。另外，并联电容器的无功出力与电压的平方成正比，这样当系统电压降低，需要更多的无功进行补偿以提高系统功率因数时，而电容器却因电压低而降低了出力。反之，若系统不需要补偿无功功率时，电容器仍然作为电容性无功功率向电网补偿，使负载电压过分的提高，这也是它的一个缺点。并联电容器、串联电抗器的作用1、并联电容器的作用1)补偿感性负荷和电网感性元件的无功功率，提高功率因数，降低功率损耗；2)改善电压质量；3)提高发供电设备的效率；4)减少变配电设备的投资；5)用于静止补偿器，以提高系统稳定性和维持电压恒定等。2、串联电抗器的作用1)抑制母线电压畸变，减少谐波电流；2)限制合闸涌流；3)限制操作过电压；4)抑制电容器对高次谐波的放大。并联电容器的接线并联电容器的接线及安装要求1、并联电容器的接线高压电容器因为都是单级的，如果额定电压为10.5KV，应在外部接成△接；如果额定电压为6.3KV，应在外部接成星型。2、并联电容器的安装要求1)三相电容量应调配到最小其最大与最小值的差值，不应超过三相平均值的5%，设计有要求时，应符合设计的规定；2)电容器的构架应保持其应有的水平和垂直位置，固定应牢固，油漆应完整；3)电容器的配置应使其名牌面向通道一侧，并有顺序编号；4)电容器端子的连接应符合设计要求，接线应对称一致，整齐美观，母线及分支线应标有相色；5)凡不与地绝缘的每个电容器的外壳及电容器构架均应接地。电容器的接线•三相电容器内部多为三角形接线，补偿方式分为低压分散（或就地）补偿、低压集中补偿、高压补偿几种。右图为低压分散（或就地）补偿接线图。•图中的电动机同时又是店容器的放电装置。电容器的接线采用星形接线的原因•现在的电容补偿，高压侧的一般都是星形接线，低压侧的都是三角形接线。因为星形（中性点不接地）接线的最大优点是当一台电容器发生故障时，其故障电流仅为其额定电流（相电流）的3倍，而如果是三角形接线，其故障电流则为二相短路电流，容易引起电容器的爆炸起火。•在操作过电压保护方面，三角形接线电容器组的避雷器的运行条件和保护效果，均不如星形接线电容器组好。因此，国内比较一致的意见是舍弃三角形接线，采用星形接线。电力电容器的运行电容器运行中的巡视检查巡视检查项目：1)检查电容器各相电流和母线电压值是否超过允许值，三相电流是否平衡；2)检查电容器外壳有无膨胀或漏油现象；电容器及架表面有无积灰；套管、绝缘子是否清洁，有无裂纹和放电现象；3)电容器内部有无异常响声，外部有无火花出现；观察主回路导电连接部分有无发热和放电现象；4)检查放电装置信号灯是否熄灭，电容器室内温度、相对湿度和电容器外壳温度是否超标；5)电容器室的门、窗有无破损，消防器材和安全用具是否完备。操作电容器应该注意的事项操作并联电容器应注意的事项：1)正常情况下，全站停电操作时，应先拉开电容器的断路器，后拉开各路出线的断路器；2)正常情况下，全站恢复送电时，应先合各路出线的断路器，后合电容器组的断路器；3)事故情况下，全站无电后，必须将电容器的断路器拉开；4)并联电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后，未查明原因前，不准更换熔丝送电。5)并联电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时，必须在断路之后进行。并联电容器的运行条件1、运行时的电压要求电容器必须能在1.05倍额定电压下长期运行，并在一昼夜中，在最高不超过1.1倍额定电压下允许运行时间不超过6h。当周围空气温度24h平均最高值低于标准10℃时，电容器能在1.1倍额定电压下长期运行。2、运行时电流要求理论上电容器允许长期运行时的过流倍数为1.3,即可超出额定电流30%长期运行。其中10%为允许工频过电流；20%为留给高次谐波电压引起的过电流。谐波的限制通常采用裂相整流的方法（如变为12相或36相整流）或者采用在电容器回路串联电抗器的办法,如果电容器直接接在整流器旁边，应配置滤波器。注：单台电容器的电容值与额定值的偏差不超过规定-5％~+10％；过电压、过电流保护装置完备并且每台并联电容器均配有选择特性良好的熔丝。并联电容器投入前的检查并联电容器投入前的检查项目：1)瓷质部分应完整、清洁无裂纹；2)外壳应无鼓肚及渗漏油现象；3)各部分接头应接触良好，套管引线应连接，并有适当裕度；4)放电回路应完好，接线应正确；5)保护回路与监视回路应完好，并全部投入；6)室内电容器组通风应良好；7)熔断器安装应正确，熔丝的额定电流为电容器组额定电流的1.3~2倍。对放电装置的要求在交流电路中，如果电容器带电荷合闸，则可能使电容器承受两倍以上的额定电压峰值，这对电容器十分有害；同时还会造成很大的冲击电流，以至熔断器熔丝熔断或断路器掉闸。因此，电容器每次断电后，必须立即进行放电，待电荷消失后再合闸送电。为此并联电容器组必须安装放电装置，以防止其带电荷合闸。对放电装置的要求是：1)放电装置应经试验合格，其残留电压应在30S内降至65V以下；2)放电装置应与电容器组并联连接，不应经过开关或熔断器；3)放电装置的电能损耗，每千乏不应超过一瓦；4)高压电容器组应采用JDJ型单相电压互感器作放电装置。电容器的安全运行•电容器应在额定电压下运行。如暂时不可能，可允许在超过额定电压5％的范围内运行；当超过额定电压1.1倍时，只允许短期运行。但长时间出现过电压情况时，应设法消除。•电容器应维持在三相平衡的额定电流下进行工作。如暂不可能，不允许在超过1.3倍额定电流下长期工作，以确保电容器的使用寿命。•装置电容器组地点的环境温度不得超过+40℃，24h内平均温度不得超过+30℃，一年内平均温度不得超过+20℃。电容器外壳温度不宜60℃。超过如发现超过上述要求时，应采用人工冷却，必要时将电容器组与网路断开。电容器的保护•(1)容量在100kvr以下时，可用跌落式保险保护；100kvr~300kvr时，用采用负荷开关，300kvr以上时，用采用断路器保护。•(2)用合适的避雷器来进行大气过电压保护。电容器的保护•(3)每个电容器上装置单独的熔断器，熔断器的额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定，一般为1.5~2倍电容器的额定电流为宜。•(4)电容器不允许装设自动重合闸装置。主要是因电容器放电需要一定时间，当电容器组的开关跳闸后，如果马上重合闸，电容器是来不及放电的，在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷，这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流，从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。问题：为什么并联电容器与其断路器之间装设一组氧化锌避雷器？装设氧化锌避雷器是为了防止电力电容器在拉、合操作时可能出现的操作过电压，保证电气设备的安全运行。电容器的投入和退出•当功率因数低于0.9、电压偏低时应投入；•当功率因数趋近于1且有超前趋势、电压偏高时应退出。•发生下列故障之一时，应紧急退出：①连接点严重过热甚至熔化；②瓷套管闪络放电；③外壳膨胀变形；④电容器组或放电装置声音异常；⑤电容器冒烟、起火或爆炸。电容器的投入和退出•注意事项：(1)电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。•(2)接通和断开电容器组时，必须考虑以下几点：•①当汇流排(母线)上的电压超过1.1倍额定电压最大允许值时，禁止将电容器组接入电网。•②在电容器组自电网断开后1min内不得重新接入，但自动重复接入情况除外。•③在接通和断开电容器组时，要选用不能产生危险过电压的断路器，并且断路器的额定电流不应低于1.3倍电容器组的额定电流。电容器的操作•(1)在正常情况下，全所停电操作时，应先断开电容器组断路器后，再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。•(2)事故情况下，全所无电后，必须将电容器组的断路器断开。•(3)电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后，未经查明原因之前，不准更换熔丝送电。•(4)电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时，必须在断路器断开3min之后才可进行。电容器运行中的故障处理•(1)当电容器喷油、爆炸着火时，应立即断开电源，并用砂子或干式灭火器灭火。•(2)电容器的断路器跳闸，而熔丝未熔断。应对电容器放电3min后，再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外部等情况。若未发现异常，则可能是由于外部故障或电压波动所致，可以试投，否则应进一步对保护做全面的通电试验。通过以上检查、试验，若仍找不出原因，则应拆开电容器组，并逐台进行检查试验。但在未查明原因之前，不得试投运。•(3)当电容器的熔丝熔断时，应向值班调度员汇报，取得同意后，在切断电源并对电容器放电后，先进行外部检查，如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等，然后用摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。如未发现故障迹象，可换熔丝继续投入运行。如经送电后熔丝仍熔断，则应退出故障电容器。电容器运行中的故障处理•处理故障电容器应注意的安全事项•处理故障电容器应在断开电容器的断路器，拉开断路器两则的隔离开关，由于电容器组经放电电阻(放电变压器或放电PT)放电后，可能部分残存电荷一时放不尽，仍应进行一次人工放电。放电时先将接地线接地端接好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无放电火花及放电声为止。尽管如此，在接触故障电容器之前，还应戴上绝缘手套，先用短路线将故障电容器两极短接，然后方动手拆卸和更换。电力电容器的修理•(1)套管、箱壳上面的漏油，可用锡铅焊料修补，但应注意烙铁不能过热，以免银层脱焊。•(2)电容器发生对地绝缘击穿，电容器的损失角正切值增大，箱壳膨胀及开路等故障，需要在专用修理厂进行修理。