1 动力变电所存在的无功补偿问题分析

上世纪八十年代，我变电所是厂6kV一级变电所，它担负着为其它6kV三个变电所供电的重任，那时变电所的总装机容量为电动机20265kW，变压器25915kVA，其中本所6885kW+6715kVA，其它三个为13380kW+19200kVA。经过装置的几次改扩建改造，扩容后的三个6kV变电所的电源陆续迁出，因此出现了以下问题:(1)电容器是按当时的总装机容量在6kV母线上配置的，Ⅰ段、Ⅱ段各有2台1500kvr的电容器组，本变电所目前最大无功负荷容量为900kvr现在投入一台运行后就会出现过补偿，补偿容量不匹配了。(2)原有的4台6kV电容器组距今已经30多年，技术落后，能耗大，早已经被淘汰，而且设备陈旧，元器件老化，运行可靠性低。(3)原0.4kV开关柜采用日本东芝抽屉柜，原设计没有无功补偿，正常运行功率因数在0.83-0.85左右，已不符合无功就地补偿要求。

2 变电所电力电容器的选用

2.1 电容器无功补偿装置的选择

现如今电力电容器补偿装置已经成熟，高低压电容器产品材质、制造技术、介质材料、设计、制造工艺有力很大进步，保护更加完善。通过比较，我们选择了ABB公司的电容器，根据6kV负荷情况，每段6kV母线配置一组300kvar、一组450kvar电力电容器。

该高压电容器配置了GN24-12D系列隔离开关、JCZ5系列户内交流高压真空接触器、CKSC系列干式串联电抗器、高压熔断器、FDGR型(10kV)系列干式放电线圈、无间隙金属氧化物避雷器等。

2.2 投切方式的确定

电容器可以手动投切，还带有自动补偿控制器，可以根据功率因数或无功功率的大小自动投切，补偿效果好。

3 动力变电所电力电容器投用后的效果分析

3.1 动力变电所Ⅰ线电容器投用前后参数

表格1 动力变电所Ⅰ线电容器投用前后参数

3.2 针对动力变电所采集的表格1数据展开分析

由表格1的数据可以清楚地看到:同等负荷下补偿装置投入后功率因数均提高到0.9以上，达到了全国供用电规则的规定标准，分组投入后进线侧电流均下降，有功损耗也随之下降。投入后起到的作用如下。

3.2.1 降低了线路功率损耗和电能损失

在三相交流电路中，功率损耗△P的计算公式如下:

由此可见，当功率因数co提高后，使线路功率损失大大下降，使电缆和变压器的电能损失下降。

3.2.2 改善了电压质量

在线路中电压损失ΔU的计算公式如下:

由上式可见，当线路中的无功功率Q减少后，电压损失ΔU也就减少了。因此提高了母线电压。

3.2.3 节能效果估算

节能效果可以根据企业内无功经济当量进行计算，所谓无功补偿经济当量，就是无功补偿后，当电网输送的无功功率减少1千乏时，使电网有功功率损耗降低的千瓦数。

式中:K——电力系统中某点的无功经济当量(kW/kVar);

△P——电力系统中某点无功功率变化所引起该点至电源之间有功功率损耗的变化量(kW);

△Q——电力系统中某点无功功率变化量(kVar);

根据钢铁企业电力设计编写的《电器手册》中相关规定进行估算，根据我变电所补偿电力电容器安装位置，K可取估算值0.09。以动力变电所Ⅰ段投入450kVar为例，投用前无功功率1614kVar，投用后无功功率为1185kVar，减少的有功功率损耗为:

仅动力变电所Ⅰ段全年可节约38.61kW×24小时 ×365≈33.82万度。据此可以估算动力变电所Ⅱ段的节电数值，预计每年节电70万度。经济效益可观。

4 掌握电容器的运行、维护、事故处理知识，确保人身、设设备安全

加强运行管理和维护，减少电容器故障，增大投用时间，保障安全运行，结合运行中的管理经验，为了保证电容器组的安全运行，电容器组的操作应遵守以下各项。

4.1 电容器值班人员，应做好设备运行情况记录

(1)动力变电所的两台电容器组的投切为手动控制，现场高压电动机的随时起停

将影响功率因数，容易引起过补偿，所以要求值班人员加强巡检，随时注意高压电动机的起停，根据无功负荷的大小决定电容器的投入和退出。

(2)对运行的电容器组的外观巡视检查，应按规程规定每天都要进行，如发现箱壳膨胀应停止使用，以免发生故障。

(3)电容器的工作电压和电流，在使用时不得超过1.1倍额定电压和1.3倍额定电流。

(4)接上电容器后，将引起电网电压升高，特别是负荷较轻时，在此种情况下，应将部分电容器或全部电容器从电网中断开。

(5)必须仔细地注意接有电容器组的电气线路上所有连接处(通电汇流排、接地线、断路器、熔断器、开关等)的可靠性。

(6)电容器套管和支持绝缘子表面应清洁、无破损、无放电痕迹，电容器外壳应清洁、不变形、无渗油，电容器和铁架子上面不应积满灰尘和其他脏东西。

(7)正常停送电操作时，必须严格遵守正确的操作顺序。

(8)电容器组禁止带电荷合闸，电容器组切除3min后才能进行再次合闸。

(9)当电容器组发生断路器跳闸、保护熔丝熔断等现象后，应立即进行特殊巡视检查。必要时应对电容器进行试验，在查不出故障原因之前不应合闸送电。

(10)夏季巡视检查应在室温最高时进行，其它时间可在系统电压最高时进行。

4.2 运行中电容器的常见故障及处理中的注意事项

(1)电容器运行中的异常现象和故障处理

表格2 电容器常见故障、原因及处理方法

常见故障与异常 原因 处理方法异常响声 内部绝缘击穿 必须立即停止运行，查找故障电容器

(2)处理故障电容器应注意的问题。由于停电后的电容器本身两极间还可能有残余电荷，运行和检修人员在接触故障电容器前，还应戴好绝缘手套，用短路线短接故障电容器的两极，使其充分放电，然后方可开始拆卸。此外，对于串联接线的电容器也应进行单独放电。总之，因为停电的电容器两极具有残余电荷的特点，所以必须从各个方面考虑应将其电荷放尽，否则容易发生触电事故。

5 结束语

无功补偿装置在动力变电所的投用，从实测数据来看，有效地改善了功率因数，节约了电能，降低了功率损耗，提高了变电所的供电质量。