浅谈电力电容器容量选择与电力系统经济运行的关系及选型

　　【摘要】保障电力系统可靠运行和电质量符合标准的要求，采取措施从而加大生产和传输电能，这是经济运行电力系统的基本原则。寻找一种技术可靠和经济可行的措施显得相当有意义。无功功率补偿是主要的提高电能生产和传输的主要措施之一。而电力电容器是现在普遍的补偿设备，其经济性很好且效果快。本文对电力电容做了简单的介绍，叙述了为提高电力系统的经济运行，在选择电力电容的容量的选择。

　　【关键词】电力电容；电力系统；电力电容容量

　　1 电力电容器简介

　　电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、转换和延时。电容器通常叫做电容。电容器储存电荷的能力，常用的单位是F、uF、pF。电力电容器是指用于电力系统和电工设备的电容器。基本结构包括电容元件、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管。如图1所示。

　　根据用途可以分为以下几种电容：①并联电容器：并联在电网上用来补偿电力系统感性负载的无功功率，以提高系统的功率因数，提高电能质量，降低线路损耗；还可以直接与异步电机的定子统组并联，构成自激运行的异步发电装置。②串联电容器：用来补偿线路的感抗，提高线路末端电压水平，提高系统的动、静态稳定性，提高线路的电压质量，加长输电距离和加大电力输送能力。③耦合电容器：用于高压及高压输电线路的载波通信系统，同时也可作为测量、控制、保护装置中的部件。④均压电容器：一般并联于断路器的断口上，使各断口间的电压在开断时分布均匀。⑤脉冲电容器：用于冲击分压、震荡回路、整流滤波等。

　　2 对电力系统经济运行的分析

　　保障电力系统可靠运行和电质量符合标准的要求，采取措施从而加大生产和传输电能，着就是经济运行电力系统的基本原则。寻找一种技术可靠和经济可行的措施就变得很有意义。

　　变压器是电力系统中的主要电器，其在传递电功率和变压的过程中，会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的容量大，总台数多，在电力系统中变压器的电能损耗约占整个电力系统损耗的百分之三十左右。因此，变压器经济运行是提高整个电力系统的经济性的主要部分。变压器经济运行是指在保障电力系统正常工作的情况下，选取变压器经济运行方式，从而降低系统电能损耗。因此对于变压器的经济运行就是让变压器工作在节电运行方式。

　　当电能直接用于做功而被消耗，则称为有功功率。例如电能转换为化学能、光能、机械能等。当电能只是用于交换，则称为无功功率。例如交流电路中的电感线圈，电容器等，他们都与电源进行电能的交换。无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的加加，降低系统的经济效益。而由补偿电容器提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。无功功率是一种既不能作有用功，但又会

　　在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功功率补偿就成为保证电力系统质量的一种主要手段之一。

　　电力调相机、电力电容器组、静止无功发生器和静止无功补偿器是主要无功率补偿设备。而电力电容器是现在普遍的补偿设备，其经济性很好且效果快。

　　3 电力电容器容量的选取

　　在变电站，由于电动机、变压器等的电感元件的存在，使得电能在转换和传递的过程中，不仅产生了有功功耗，而且产生无功功耗，这就使得电流和电压间存在相位差。设这个相位差为准，则定义cos准为功率因数也叫力率。当有功功率P一定时，功率因数cos准越小，电力系统中电能的利用率就越大；反之就越小。

　　设有用功率为P，则电容的容量Qc可以利用以式（1）进行求解。

　　其中指cos准1的是系统的原来的功率因数，cos准2指的是系统要求补偿后达到的功率因数。

　　例如对于110kV变电站电容器容量的选择。35kV母线侧检测到的功率因数约为0.909，P=20.16MW，若要在额定状态下，将其功率因数提高到0.95，则需要补偿电容器容量为：补偿前：cosΦ1=0.909，补偿后：cosΦ2=0.95，带入式（1）得Qc=6.623Mvar。所以需要补偿的电容器的容量是6.623Mvar。取整的话则选择6000Kvar比较合适，对于实际的电容设备可以选择：单台电容器型号：BAM13/2-500-1W或BAM13-500-1W；成套装置型号：TBB35-6000/500ACW（电抗率为0.12）。

　　对于有功功率的大小取决于具体的变压站的负荷的大小。一般计算电容容量是根据平均负荷来计算的，但当系统出现高负荷时会出现无功补偿欠缺，当系统出现低负荷的时候出现过补现象。所以为了提高力率，电容器容量在计算时选择大负荷时的有功功率进行计算，尽量使的功率因数在0.95以上，在出现低负荷的情况时，切除部分电容，使功率因数保持在1以下的周围。

　　4 安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍

　　4.1产品概述

　　AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。

　　AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入（切除）点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。

　　4.2产品选型

　　AZC系列智能电容器选型：

AZCL系列智能电容器选型：

4.3产品实物展示

AZC系列智能电容模AZCL系列智能电容模块

安科瑞无功补偿装置智能电容方案

　　5 总结

　　可持续发展方针的要义之一就是节能，对于电力系统的经济运行也具有很重要的意义。变压器是电力系统中引起电能损耗的主要原因，对其经济运行就是让其工作在节能方式。无功补偿可以降低无功损耗，提高系统的传输功率。其中涉及多的是电容。电力电容器是现在普遍的补偿设备，其经济性很好且效果快。对于电容容量的选择就是根据实际系统的负荷和尽量高的功率因数寻找匹配优的电容。从电力系统的经济性考虑，除了这两个主要方面外，还可以通过提高发电设备能力、减少线路损失、调整电压、电网改造、调整或更换变压器以及科学管理等方法，来提高系统的性能和经济性。