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【摘 要】提高功率因数就可以提高设备的利用率，从而降低用电成本。电力电容器是目前工业生产中使用最广泛的功率因数补偿设备。这种设备对节约能源，保护电气设备，以及提高经济效益都有较深远的意义。电力电容器无功补偿在工业生产中有着广泛的应用价值。本文通过比较了当前电力无功补偿的方法及优缺点，并结合实例证明了无功补偿电容器为企业带来的可观价值及其重要性，并对电力电容器无功补偿在工业生产中的安全应用提出了个人的建议。以供参考。
【关键词】无功补偿；电容器；工业；安全应用
引言
在电力系统中电压与无功功率密切相关，特别是电力系统中无功功率的变化，会改变电力线路和变压器的电压损耗，并引起各节点电压的变化。由于网路建设明显的滞后，电力系统装机容量的逐步增大，使10KV以下配电网路的损耗日益递增。无功补偿是10KV配电网路升压降损的有效条件，与改造配电网路结构、缩短供电半径、增大导线截面、更换高损耗变压器等措施相比，无功补偿投资最少且效果明显，并能在一年左右时间收回成本。
一、当前无功补偿的方法及优缺点
当前就电力而言，无功补偿主要有高压电网集中补偿、低压电网就地补偿和调节同步电机的励磁补偿这三种方法。而应用这些方法，主要满足了供电部门对企业功率因数的要求，却很少考虑怎么减少企业内部的电能损耗，因此这些方法同时也有如下的优缺点：
（1）高压电网集中补偿。初投资少，便于运行维护，在大中型工厂中应用较多。高压电网集中补偿虽然满足了电业局对功率因数的要求，但是企业内部大量的高压配电线路，各车间变电所的配电变压器和低压配电线路并没有得到补偿，大部分有功电能转变为变损、线损消耗掉了。
（2）低压电网就地补偿。不论是就地还是在变电内，高压或低压补偿效果是一样的，差别不大。因为变压器本身也消耗无功，所以低压补偿效果会更好一点。更重要的是，低压补偿，由于电容器电压等级下降了，相同容量的电容器造价要低的多。所以采用的原则是，尽量低压就地补偿。虽然采用低压集中补偿投资少，在满足电业局对功率因数要求的同时也可以补偿一部分线损与变损，但是电容器不能随着负荷的变动即时投切，有时能造成部分线路过补偿反而对电网造成冲击，同时大量的低压电网仍旧未能得到彻底的补偿。就地补偿，变电所就不用向线路输送无功功率，可以减小线路电流，有利于降低线路损耗。
（3）调节同步电机的励磁补偿。采用调節同步电机的励磁补偿，虽然不用增加无功补偿器，在设备运行中就可以对线路进行补偿，而且也能随着设备的开停而即时投切，但是目前企业的同步机数量有限，如果把全部的异步电机更换为同步电机，一次性投资巨大，且有些设备根本不实用。
二、电容器无功补偿为企业带来的可观价值及重要性
根据生产发展的需求，目前几乎所有企业，针对企业的要求采用电容器就地补偿的方法来满足电业局对企业功率因数的要求，不仅仅改善了供电质量（降低企业线路损耗、增加电网的传输能力）还减少电费支出的问题。
同时电容器投资少见效快，下面根据笔者的工作经验进行一下简短分析：公司的供电线路、供电变压器以及所有动力设备大部分是八十年代的淘汰品，线路变压器损耗大，设备效率低，这样就出现因供电质量而产生设备不能多台运转，电流升高使设备烧毁率增高，线路各种损耗大而使设备机械效率低并且连带着企业的功率因数低，且公司还没有达到电业局对企业功率因数的要求。
如果要解决以上问题有两种方法：（1）更换所有的供电线路、变压器和动力设备。但是这样投资大、涉及面广且对生产和安全都带来很多不必要的麻烦。（2）增加无功补偿，此种方法也很多。根据实际情况，上述方法各有优缺点，本人建议采用无功电容器高压集中补偿，低压就地补偿。这样在投资很少的情况下，高压集中补偿就能满足电业局对功率因数的要求，低压就地补偿是根据设备的工作环境等因素，对个别设备进行补偿，并安装在设备的负荷侧，随着设备的开停而投切，在保证了设备高效率的运行的前提下也解决了产生过补偿的问题。下面对此种方法进行分析：
1、降低线路损失、改善电压质量。因为线路经过电容器补偿后升高电压降低了电流，这样功率损失就降低，如终端电压为350V左右，满足不了设备的需求，把原先70mm2电缆更换为120mm2的电缆，而经过补偿后线路终端电压能达到410V左右。
2、减少设备容量、提高设备利用率。设备的容量一定，正增加了无功补偿，提高了功率因数，而设备所做的有用功随着功率因数的变化而变化，这样同样的设备同样的时间所做的功却大不相同。
3、减少了电费的支出。
电费的减少包括因为线路损耗降低、由于功率因数提高这两个方面节省费用。线路损耗减低消耗在线路上的电量减少：
公司只需一次性投入更换合适的电容器，一年时间便可减省数十万的电费消耗。可见，电容器对节约能源，保护电气设备，以及提高经济效益都有较深远的意义。
三、电容器无功补偿在工业生产中的安全应用
1.正常运行时，电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍，三相电流差不超过5%。
2. 电容器装置应在额定电压下运行，最高运行电压不宜超过额定电压的1.1倍。当母线超过1.1倍额定电压时，须采取降温措施。而电容器对电压十分敏感，电容器的损耗与电压平方成正比，过电压会使电容器发热严重，电容器绝缘会加速老化，甚至电击穿。
3.必要时可在电容器上串联适当的感抗值的电抗器，以限制谐波电流。由于电容器回路是一个LC电路，对于某些谐波容易产生谐振、造成高次谐波，使电流增加，电压升高。而谐波的这种电流对电容器非常有害，极易使电容器击穿引起相间短路。
4.继电保护装置可以有效地切除故障电容器，是保证电力系统安全稳定运行的重要手段。三段式过流保护；为防止系统稳态过压造成电容器损坏而设置的过电压保护；为避免系统电源短暂停投引起电容器瞬时重合造成的过电压损坏而设置的低电压保护；反映电容器组中电容器的内部击穿故障而配置的不平衡电压保护、不平衡电流保护或三相差电压保护是主要的电容器继电保护措施。
5.电容器组禁止带电重合闸。特殊情况需要再次合闸时，必须在断路器断开3分钟之后才可进行。因为电容器放电需要一定时间，马上重合闸，电容器中残存着与重合闸电压极性相反的电荷，使合闸瞬间很可能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。
6. 保持电容器室内通风良好，确保其运行温度不超过允许值。电容器正常工作时，其周围额定环境温度一般为40℃-25℃；内部介质的温度最高不得超过70℃，否则会引起热击穿或鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间，不应超过55℃。
四、结语
综上所述，无功补偿技术是提高电网供电能力、减少电压损失和降低网损的一种有效措施。电力电容器具有无功补偿原理简单、投资小，功损耗小，安全可靠等优点。因此，在当前随着电力负荷的增加，要想提高电网系统的利用率，通过采用补偿电容器进行合理的补偿，是能够提高供电质量并取得明显的经济效益的。
作者简介：
王景春（1962-03-12），男，汉族，现任职于新疆天业集团青松天业水泥公司。担任生产技术部副部长，主管仪电工作。
【关键词】无功补偿；电容器；工业；安全应用
引言
在电力系统中电压与无功功率密切相关，特别是电力系统中无功功率的变化，会改变电力线路和变压器的电压损耗，并引起各节点电压的变化。由于网路建设明显的滞后，电力系统装机容量的逐步增大，使10KV以下配电网路的损耗日益递增。无功补偿是10KV配电网路升压降损的有效条件，与改造配电网路结构、缩短供电半径、增大导线截面、更换高损耗变压器等措施相比，无功补偿投资最少且效果明显，并能在一年左右时间收回成本。
一、当前无功补偿的方法及优缺点
当前就电力而言，无功补偿主要有高压电网集中补偿、低压电网就地补偿和调节同步电机的励磁补偿这三种方法。而应用这些方法，主要满足了供电部门对企业功率因数的要求，却很少考虑怎么减少企业内部的电能损耗，因此这些方法同时也有如下的优缺点：
（1）高压电网集中补偿。初投资少，便于运行维护，在大中型工厂中应用较多。高压电网集中补偿虽然满足了电业局对功率因数的要求，但是企业内部大量的高压配电线路，各车间变电所的配电变压器和低压配电线路并没有得到补偿，大部分有功电能转变为变损、线损消耗掉了。
（2）低压电网就地补偿。不论是就地还是在变电内，高压或低压补偿效果是一样的，差别不大。因为变压器本身也消耗无功，所以低压补偿效果会更好一点。更重要的是，低压补偿，由于电容器电压等级下降了，相同容量的电容器造价要低的多。所以采用的原则是，尽量低压就地补偿。虽然采用低压集中补偿投资少，在满足电业局对功率因数要求的同时也可以补偿一部分线损与变损，但是电容器不能随着负荷的变动即时投切，有时能造成部分线路过补偿反而对电网造成冲击，同时大量的低压电网仍旧未能得到彻底的补偿。就地补偿，变电所就不用向线路输送无功功率，可以减小线路电流，有利于降低线路损耗。
（3）调节同步电机的励磁补偿。采用调節同步电机的励磁补偿，虽然不用增加无功补偿器，在设备运行中就可以对线路进行补偿，而且也能随着设备的开停而即时投切，但是目前企业的同步机数量有限，如果把全部的异步电机更换为同步电机，一次性投资巨大，且有些设备根本不实用。
二、电容器无功补偿为企业带来的可观价值及重要性
根据生产发展的需求，目前几乎所有企业，针对企业的要求采用电容器就地补偿的方法来满足电业局对企业功率因数的要求，不仅仅改善了供电质量（降低企业线路损耗、增加电网的传输能力）还减少电费支出的问题。
同时电容器投资少见效快，下面根据笔者的工作经验进行一下简短分析：公司的供电线路、供电变压器以及所有动力设备大部分是八十年代的淘汰品，线路变压器损耗大，设备效率低，这样就出现因供电质量而产生设备不能多台运转，电流升高使设备烧毁率增高，线路各种损耗大而使设备机械效率低并且连带着企业的功率因数低，且公司还没有达到电业局对企业功率因数的要求。
如果要解决以上问题有两种方法：（1）更换所有的供电线路、变压器和动力设备。但是这样投资大、涉及面广且对生产和安全都带来很多不必要的麻烦。（2）增加无功补偿，此种方法也很多。根据实际情况，上述方法各有优缺点，本人建议采用无功电容器高压集中补偿，低压就地补偿。这样在投资很少的情况下，高压集中补偿就能满足电业局对功率因数的要求，低压就地补偿是根据设备的工作环境等因素，对个别设备进行补偿，并安装在设备的负荷侧，随着设备的开停而投切，在保证了设备高效率的运行的前提下也解决了产生过补偿的问题。下面对此种方法进行分析：
1、降低线路损失、改善电压质量。因为线路经过电容器补偿后升高电压降低了电流，这样功率损失就降低，如终端电压为350V左右，满足不了设备的需求，把原先70mm2电缆更换为120mm2的电缆，而经过补偿后线路终端电压能达到410V左右。
2、减少设备容量、提高设备利用率。设备的容量一定，正增加了无功补偿，提高了功率因数，而设备所做的有用功随着功率因数的变化而变化，这样同样的设备同样的时间所做的功却大不相同。
3、减少了电费的支出。
电费的减少包括因为线路损耗降低、由于功率因数提高这两个方面节省费用。线路损耗减低消耗在线路上的电量减少：
公司只需一次性投入更换合适的电容器，一年时间便可减省数十万的电费消耗。可见，电容器对节约能源，保护电气设备，以及提高经济效益都有较深远的意义。
三、电容器无功补偿在工业生产中的安全应用
1.正常运行时，电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍，三相电流差不超过5%。
2. 电容器装置应在额定电压下运行，最高运行电压不宜超过额定电压的1.1倍。当母线超过1.1倍额定电压时，须采取降温措施。而电容器对电压十分敏感，电容器的损耗与电压平方成正比，过电压会使电容器发热严重，电容器绝缘会加速老化，甚至电击穿。
3.必要时可在电容器上串联适当的感抗值的电抗器，以限制谐波电流。由于电容器回路是一个LC电路，对于某些谐波容易产生谐振、造成高次谐波，使电流增加，电压升高。而谐波的这种电流对电容器非常有害，极易使电容器击穿引起相间短路。
4.继电保护装置可以有效地切除故障电容器，是保证电力系统安全稳定运行的重要手段。三段式过流保护；为防止系统稳态过压造成电容器损坏而设置的过电压保护；为避免系统电源短暂停投引起电容器瞬时重合造成的过电压损坏而设置的低电压保护；反映电容器组中电容器的内部击穿故障而配置的不平衡电压保护、不平衡电流保护或三相差电压保护是主要的电容器继电保护措施。
5.电容器组禁止带电重合闸。特殊情况需要再次合闸时，必须在断路器断开3分钟之后才可进行。因为电容器放电需要一定时间，马上重合闸，电容器中残存着与重合闸电压极性相反的电荷，使合闸瞬间很可能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。
6. 保持电容器室内通风良好，确保其运行温度不超过允许值。电容器正常工作时，其周围额定环境温度一般为40℃-25℃；内部介质的温度最高不得超过70℃，否则会引起热击穿或鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间，不应超过55℃。
四、结语
综上所述，无功补偿技术是提高电网供电能力、减少电压损失和降低网损的一种有效措施。电力电容器具有无功补偿原理简单、投资小，功损耗小，安全可靠等优点。因此，在当前随着电力负荷的增加，要想提高电网系统的利用率，通过采用补偿电容器进行合理的补偿，是能够提高供电质量并取得明显的经济效益的。
作者简介：
王景春（1962-03-12），男，汉族，现任职于新疆天业集团青松天业水泥公司。担任生产技术部副部长，主管仪电工作。