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并联电容器无功功率补偿的原理及方法
并联电容器无功功率补偿的原理及方法
在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R与电感L串联的电路，其功率因数为
（4-1）式中 XL=ωL。
给R、L电路并联接入C之后，电路如图4-1a所示。该电路的电流方程为
（4-2） 由图4-1b的相量图可知，并联电容U(•)与I(•)的相位差变小了,即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流I(•)的相位滞后于电压U(•)，这种情况成为欠补偿。
若电容C的容量过大，使得供电电流I(•)的相位超前于电压U(•)，这种情况称为过补偿，其相量图如图4-1c所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗。如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。
若电容C的容量过大，使得供电电流I(•)的相位超前于电压U(•)，这种情况称为过补偿，其相量图如图4-1c所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗。如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。
图4-1 并联电容补偿无功功率的电路和相量图
a) 电路 b) 相量图（欠补偿） c) 相量图（过补偿）
按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。
1.集中补偿 电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。
2.分组补偿 将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。
3.就地补偿 将电容器或电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中、小型设备十分适用。近年来，随着我国逐步具备生产低压自愈式并联电容器的能力，且型号规格日渐齐全，为就地补偿方式的推广创造了有利条件，并已有许多成功应用的实例。
若能将三种补偿方式统筹考虑、合理布局，将可取得很好的技术经济效益。
1.集中补偿 电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。
2.分组补偿 将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。
3.就地补偿 将电容器或电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中、小型设备十分适用。近年来，随着我国逐步具备生产低压自愈式并联电容器的能力，且型号规格日渐齐全，为就地补偿方式的推广创造了有利条件，并已有许多成功应用的实例。
若能将三种补偿方式统筹考虑、合理布局，将可取得很好的技术经济效益。
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