1、電力電容器的補償原理
電容器在原理上相當于產(chǎn)生容性無(wú)功電流的發(fā)電機。其無(wú)功補償的原理是把具有容性功率負荷的裝置和感性功率負荷并聯(lián)在同一電容器上,能量在兩種負荷間相互轉換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線(xiàn)路的負荷降低，從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統的損耗降低。比較起來(lái)電容器是減輕變壓器、供電系統和工業(yè)配電負荷的zui簡(jiǎn)便、zui經(jīng)濟的方法。因此，電容器作為電力系統的無(wú)功補償勢在必行。當前，采用并聯(lián)電容器作為無(wú)功補償裝置已經(jīng)非常普遍。
2、電力電容器補償的特點(diǎn)
2.1、優(yōu)點(diǎn)
電力電容器無(wú)功補償裝置具有安裝方便，安裝地點(diǎn)增減方便；有功損耗小(僅為額定容量的0.4 %左右)；建設周期短；投資??；無(wú)旋轉部件，運行維護簡(jiǎn)便；個(gè)別電容器組損壞，不影響整個(gè)電容器組運行等優(yōu)點(diǎn)。
2.2、缺點(diǎn)
電力電容器無(wú)功補償裝置的缺點(diǎn)有：只能進(jìn)行有級調節，不能進(jìn)行平滑調節；通風(fēng)不 良，一旦電容器運行溫度高于70 ℃時(shí)，易發(fā)生膨脹爆炸；電壓特性不好，對短路穩定性差，切除后有殘余電荷；無(wú)功補償精度低，易影響補償效果；補償電容器的運行管理困難及電容器安 全運行的問(wèn)題未受到重視等。
3、無(wú)功補償方式
3.1、高壓分散補償
高壓分散補償實(shí)際就是在單臺變壓器高壓側安裝的，用以改善電源電壓質(zhì)量的無(wú)功補償電容器。其主要用于城市高壓配電中。
3.2、高壓集中補償
高壓集中補償是指將電容器裝于變電站或用戶(hù)降壓變電站6 kV～10 kV高壓母線(xiàn)的補償方式；電容器也可裝設于用戶(hù)總配電室低壓母線(xiàn)，適用于負荷較集中、離配電母線(xiàn)較近、補償容量較大的場(chǎng)所，用戶(hù)本身又有一定的高壓負荷時(shí)，可減少對電力系統無(wú)功的消耗并起到一定的補償作用。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)行自動(dòng)投切，可合理地提高用戶(hù)的功率因素，利用率高，投資較少，便于維護，調節方便可避免過(guò)補，改善電壓質(zhì)量。但這種補償方式的補償經(jīng)濟效益較差。
3.3、低壓分散補償
低壓分散補償就是根據個(gè)別用電設備對無(wú)功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地安裝在用電設備附近，以補償安裝部位前邊的所有高低壓線(xiàn)路和變壓器的無(wú)功功率。其優(yōu)點(diǎn)是用電設備運行時(shí)，無(wú)功補償投入，用電設備停運時(shí)，補償設備也退出，可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無(wú)功流動(dòng)從而減少有功損耗；可減少線(xiàn)路的導線(xiàn)截面及變壓器的容量占位小。缺點(diǎn)是利用率低、投資大，對變速運行，正反向運行，點(diǎn)動(dòng)、堵轉、反接制動(dòng)的電機則不適應。
3.4、低壓集中補償
低壓集中補償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓母線(xiàn)側，以無(wú)功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線(xiàn)上的無(wú)功符合而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調節。
低壓補償的優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單、運行維護工作量小，使無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟性，是目前無(wú)功補償中常用的手段之一。
4、電容器補償容量的計算
無(wú)功補償容量宜按無(wú)功功率曲線(xiàn)或無(wú)功補償計算方法確定，其計算公式如下：
QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1)
式中：Qc：補償電容器容量；
P：負荷有功功率；
COSφ1：補償前負荷功率因數；
COSφ2：補償后負荷功率因數；
qc：無(wú)功功率補償率，kvar/kw。
5、電力電容器的安 全運行
5.1、允許運行電流
正常運行時(shí)，電容器應在額定電流下運行，zui大運行電流不得超過(guò)額定電流的1.3倍，三相電流差不超過(guò)5 %。
5.2、允許運行電壓
電容器對電壓十分敏感，因電容器的損耗與電壓平方成正比，過(guò)電壓會(huì )使電容器發(fā)熱嚴重，電容器絕緣會(huì )加速老化，壽命縮短，甚至電擊穿。因此，電容器裝置應在額定電壓下運行，一般不宜超過(guò)額定電壓的1.05倍，zui高運行電壓不宜超過(guò)額定電壓的1.1倍。當母線(xiàn)超過(guò)1.1倍額定電壓時(shí)，須采取降溫措施。
5.3、諧波問(wèn)題
由于電容器回路是一個(gè)LC電路，對于某些諧波容易產(chǎn)生諧振，易造成高次諧波，使電流增加和電壓升高。且諧波的這種電流對電容器非常有害，極容易使電容器擊穿引起相間短路。因此，當電容器在正常工作時(shí)，在必要時(shí)可在電容器上串聯(lián)適當的感抗值的電抗器，以限制諧波電流。
5.4、繼電保護問(wèn)題
繼電保護主要由繼電保護成套裝置實(shí)現，目前國內幾個(gè)知名電氣廠(chǎng)家生產(chǎn)的繼電保護裝置技術(shù)都已經(jīng)非常成熟,安 全穩定、功能強大。繼電保護裝置可以有效的切除故障電容器，是保證電力系統安 全穩定運行的重要手段。
主要的電容器繼電保護措施有：
①三段式過(guò)流保護；
②為防止系統穩態(tài)過(guò)壓造成電容器損壞而設置的過(guò)電壓保護；
③為避免系統電源短暫停投引起電容器瞬時(shí)重合造成的過(guò)電壓損壞而設置的低電壓保護；
④反映電容器組中電容器的內部擊穿故障而配置的不平衡電壓保護、不平衡電流保護或三相差電壓保護。
5.5、合閘問(wèn)題
電容器組禁止帶電重合閘。主要是因電容器放電需要一定時(shí)間，當電容器組的開(kāi)關(guān)跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來(lái)不及放電的，在電容器中就可能殘存著(zhù)與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。所以，電容器組再次合閘時(shí)，必須在斷路器斷開(kāi)3 min之后才可進(jìn)行。因此，電容器不允許裝設自動(dòng)重合閘裝置，相反應裝設無(wú)壓釋放自動(dòng)跳閘裝置。
一些終端變電站往往配置有備用電源自動(dòng)投切裝置,裝置動(dòng)作將故障電源切除,然后經(jīng)過(guò)短暫延時(shí)投入備用電源,在這個(gè)過(guò)程中,如果電容器組有低壓自投切功能,那么電容器組將在短時(shí)間內再次合上,這就會(huì )發(fā)生以上所說(shuō)的故障。所以,安裝有備用電源自動(dòng)投切裝置的系統與電容器組的投切問(wèn)題,應值得充分的重視。
5.6允許運行溫度
電容器正常工作時(shí)，其周?chē)~定環(huán)境溫度一般為40 ℃～-25 ℃；其內部介質(zhì)的溫度應低于65 ℃，zui高不得超過(guò)70 ℃，否則會(huì )引起熱擊穿，或是引起鼓肚現象。電容器外殼的溫度是在介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度之間，不應超過(guò)55 ℃。因此，應保持電容器室內通風(fēng)良好，確保其運行溫度不超過(guò)允許值。
5.7運行中的放電聲問(wèn)題
電容器在運行時(shí)，一般是沒(méi)有聲音的,但在某些情況下，其在運行時(shí)也會(huì )存在放電聲的問(wèn)題。如電容器的套管露天放置時(shí)間過(guò)長(cháng)時(shí)，一旦雨水進(jìn)入兩層套管之間，加上電壓后，就有可能產(chǎn)生放電聲；當電容器內缺油時(shí)，易使其套管的下端露出油面，這時(shí)就有可能發(fā)出放電聲；當電容器內部若有虛焊或脫焊，則會(huì )在油內閃絡(luò )放電；當電容器的芯子與外殼接觸不 良時(shí)，會(huì )出現浮動(dòng)電壓，引起放電聲。
一旦出現以上幾種出現放電聲狀況，應針對每種情況做出處理，即其處理方法依次為：將電容器停運并放電后把外套管卸出，擦干重新裝好；添加同種規格的電容器油；如放電聲不止，應拆開(kāi)修理；將電容器停運并放電后進(jìn)行處理，使其芯子和外殼接觸好。
5.8爆炸問(wèn)題
電容器在運行過(guò)程中，如出現電容器內部元件擊穿、電容器對外殼絕緣損壞、密封不 良和漏油、鼓肚和內部游離、鼓肚和內部游離、帶電荷合閘或是溫度過(guò)高、通風(fēng)不 良、運行電壓過(guò)高、諧波分量過(guò)大、操作過(guò)電壓等情況，都有可能引起電容器損壞爆炸。為預防電容器爆炸事故，正常情況下，可根據每組相電容器通過(guò)的電流量的大小，按1.5倍～2倍，配以快速熔斷器，若電容被擊穿，則快速熔斷器會(huì )熔化而切斷電源，保護電容器不會(huì )繼續產(chǎn)生熱量；在補償柜上每相安裝電流表，保證每相電流相差不超過(guò)±5 %，若發(fā)現不平衡，立即退出運行，檢查電容器；監視電容器的溫升情況；加強對電容器組的巡檢，避免出現電容器漏油、鼓肚現象，以防爆炸。