摘要：本文就電容自動(dòng)補償中實(shí)際遇到的問(wèn)題，結合工程實(shí)踐情況，對高壓電容自動(dòng)補償裝置有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行初步探討。

　　關(guān)鍵詞：感性負載 自動(dòng)補償 就地補償 功率因數 電壓疊加 補償精度 步長(cháng)

　　一、概述

　　在電力系統中，隨著(zhù)變壓器和交流電動(dòng)機等電感性負載的廣泛使用，電力系統的供配電設備中經(jīng)常流動(dòng)著(zhù)大量的感性無(wú)功電流。這些無(wú)功電流占用大量的供配電設備容量，同時(shí)增加了線(xiàn)路輸送電流，因而增加了饋電線(xiàn)路損耗，使電力設備得不到充分利用。作為解決問(wèn)題的辦法之一，就是采用無(wú)功功率補償裝置，使無(wú)功功率就地得到補償，盡量減少或不占用供配電設備容量，提高設備的利用效率。最常見(jiàn)的辦法就是采用電容器組提供電容性電流對電感性電流給予補償，以提高功率因數。目前，在配電系統中，已經(jīng)普遍使用了低壓電容集中自動(dòng)補償裝置，根據需要，使低壓無(wú)功功率就地得到補償。而在高壓系統中，目前使用比較多的補償還是傳統的固定式電容補償裝置，集中的自動(dòng)補償裝置使用還很不普遍。由于傳統的補償方式存在安全性能差、補償精度低和勞動(dòng)強度大等問(wèn)題，大家都希望有一種更加安全可靠、補償精度更高、自動(dòng)化水平更高的補償裝置供設計選用。

　　我們從1995年開(kāi)始，在天津經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區二期雨、污水泵站；東海路雨、污水泵站；泰豐路雨水泵站和天津市月牙河雨水泵站等工程中試用6kV高壓電容自動(dòng)補償裝置。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的使用，證明補償后功率因數達到0.95以上，自動(dòng)化水平高，補償效果滿(mǎn)意。得到各使用單位的一致好評。本文結合工程使用情況，就高壓電容集中自動(dòng)補償裝置有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。以作拋磚引玉。

　　二、補償實(shí)施方案和補償容量的確定

　　要想得到理想的補償效果，首先要確定合理的補償實(shí)施方案、準確計算需要補償的容量。目前常見(jiàn)的補償方法有傳統的固定式電容器組人工插拔熔斷器控制補償容量法；單臺設備隨機就地電容補償法和集中電容器自動(dòng)補償法。其中傳統補償方法簡(jiǎn)單，但補償精度低，勞動(dòng)強度大，危險性大，受人為因素影響太多。

　　單臺設備就地補償法就是針對單臺設備在當地進(jìn)行補償，其優(yōu)點(diǎn)是從設備需求點(diǎn)補償，深入到需求補償第一位置，補償范圍大。其缺點(diǎn)是確定補償容量困難。既不能過(guò)補償，又必須保證電路不得發(fā)生LC諧振和避免發(fā)生自激現象。因在計算無(wú)功電流時(shí)，無(wú)功電流主要成分是由電機勵磁電流I0，滿(mǎn)負荷運行時(shí)的無(wú)功電流增量ID1、欠載運行時(shí)的無(wú)功電流增量ID2等組成的。因為隨著(zhù)電動(dòng)機運行狀態(tài)的變化，上述各參數都在不停地變化，動(dòng)態(tài)變量變化因素太多，很難確定準確的無(wú)功補償需求量。不同的生產(chǎn)設備在選配電動(dòng)機時(shí)的啟動(dòng)容量裕度各不相同，所以，在設備運行中其電動(dòng)機的飽和程度各不相同，其欠載運行的無(wú)功電流增量ID2各不相同；其次，電動(dòng)機的實(shí)際工作狀態(tài)隨時(shí)變化，如：水泵電機隨著(zhù)進(jìn)水水位、出水水位的變化電動(dòng)機負載率隨時(shí)都在變化，無(wú)法確定準確的工況。而單臺設備就地補償法在補償容量確定后，是以固定不變的補償容量，去平衡隨時(shí)浮動(dòng)變化的動(dòng)態(tài)工況，就很難得到滿(mǎn)意的高精度補償效果。

　　此外，在單臺補償的電容器裝置中，補償電容器是與主機一對一固定配套安裝的，隨著(zhù)主機的運行而補償電容器同時(shí)投入運行，當主機停止運行時(shí)補償電容也一齊被切除，各機組之間的電容器相互獨立不能互補，電容器得不到充分利用，增加了設備投資。而且，市政工程的特點(diǎn)是運行時(shí) 間集中、設備容量較大；備用設備的運行利用率更低等。再者，由于補償電容器隨著(zhù)主機的運行而一齊投入運行，則主機的啟動(dòng)電流與電容器合閘涌流是同時(shí)處于最大值，兩個(gè)電流最大值相加增大沖擊電流效應。

　　如果采用成組設備集中自動(dòng)補償法，則補償容量可根據當時(shí)整體運行工況需要，自動(dòng)投入所需容量，可以達到比較高的補償精度。隨著(zhù)補償設備的步長(cháng)越短則補償精度越高，如果步長(cháng)為無(wú)級變化則功率因數從理論上講可以精確到1，這將為高精度準確補償打下基礎。而且不論任何一臺電機工作時(shí)，補償電容器均可根據線(xiàn)路總體需要投入運行，使每組補償電容器得到充分利用。

　　三、補償設備步長(cháng)劃分與設備配置

　　雖然理論上無(wú)級自動(dòng)補償裝置補償精度可以達到1，但是在一般市政工程實(shí)際應用中，為了合理地利用有限的資金投入，并不要求理論上的最大值，只要滿(mǎn)足工程精度需要就可以了。所以工程中大多數情況都是由多臺設備并列運行，通常設備在4臺以上時(shí)，如將所需最大補償電容量分成6~8步等步長(cháng)容量投入，就可以基本滿(mǎn)足工程實(shí)際精度需要。如同目前常見(jiàn)的低壓電容器自動(dòng)補償裝置一樣，一般分8步等容量投入方案的使用已經(jīng)非常普遍，其理論可以推廣到高壓電容補償裝置中使用。但是在高壓系統中如果沿用低壓補償的思路，對于采用高壓真空接觸器控制的方案，仍可采用等容量配置。而對于使用真空斷路器的情況而言，則因為真空斷路器價(jià)格相對較高，所以，在保證相同功能的基礎上盡量減少真空斷路器的使用數量，對節約投資是有著(zhù)非常明顯的作用的。工程中如果合理選用控制器，可以減少真空斷路器數量，例如：對于采用等步長(cháng)容量分配電容器組的設備組，7步補償需要7臺真空斷路器，如果采用1 2 4的不等容量控制器的配置，只需3臺真空斷路器就可以達到7步等步長(cháng)容量補償的效果，其形式為1、2、1 2、4、4 1、4 2、4 2 1.這樣既保證了補償精度又將大大節約設備的一次性投資。