无功功率自动补偿仪的应用

　　摘要：现代用电企业中，功率因数是考核企业电力运行的重要指标，安装无功补偿电容器；是降低线路损耗，提高企业用电质量，减少电压降、增加电气没备出力的有效措施。
　　本文介绍了无功补偿的原理和作用，针对污水处理厂变电所低压侧无功补偿的现状和存在的问题，及时改进无功补偿柜电容器的运行方法，对电容器的投入运行维护及故障处理进行分析，提出相应的措施。
　　关键词：无功补偿，功率因数，自动投切
　　沈阳市北部污水处理厂是东北地区第一座大型污水处理厂，占地面积33.5公倾，汇水面积64平方公里，服务于200多万人口。共有大型污水处理池和污泥处理池34座，污水泵房和污泥泵房12座，日处理污水40万吨。采用2级生物化学处理工艺，其中20吨用A/O脱氮工艺处理，现有10万吨水经过深度处理后作为中水回用，给康平发电厂输送作为发电厂水塔冷却用，另一半采用普通活性污泥工艺处理后的水，注入卫工明渠作为城市景观用水，改变城市环境卫生状况和季节性农田灌溉用水。消化后的污泥经机械脱水后，作为农业、园林、花卉和绿化用肥。将对治理我市水污染环境发挥重要积极的作用。建厂初期由于设备的原因，功率因数低没有达标，经常被电业局罚款，因此实行无功补偿、提高功率因数迫在眉皆，当务之急必须解决。
　　一、无功补偿的基本原理
　　无功补偿就是要提高系统、设备的功率因数。其基本原则是必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。通过无功补偿保证用电单位无功平衡，维持电力系统无功稳定；提高用电单位电网、电压的质量，使用电单位电网无功稳定，电压优化运行；提高功力因数，改善用电单位电能质量，提高用电企业的经济效益。
　　合理的确定无功补偿方式，无功补偿容量，无功补偿安置地点使补偿效果最佳。防止过补偿，即要防止低功率因数运行，又要防止在低谷负荷时间向电网送无功电量。
　　提高功率因数的措施是在感性负载两端并电容。在R、L、C相并联的交流电路中，最有实际意义的是R和L串联再和C并联的电路在
　　电力系统中，由于存在大量的感性负荷（相当于一个R-L串联电路）如图1所示，造成电压U超前于电流I相位角为。相量图如图2所示。
        
　　图1并联电容器电路               图2相量图
　　而电容器等容性设备可提供容性负荷，其电流Ic超前于电压900，相量图如2所示，从图2中可以看出，电流的感性分量和容性分量相位相反，感性负载并联电容后，电路总电流I的感性无功分量减小，总电流I与电压的相位差角为，由于小于，则＞。使电路的功率因数得到提高，电路总电流I比IC减小，电路的部分无功Q=QL-QC达到无功补偿的目的。
　　无功电源和有功电源一样，是保证电能质量和安全供电所不可缺少的。由于功率因数低和电压降低会造成电器设备得不到充分利用，电能损耗增加，效率降低，限制了电力设备的用电能力，因此解决电力设备的无功电源容量不足，提高功率因数，是保证电力系统安全经济运行的重要措施。
　　
　　S—视在功率、单位、千伏安KVA
　　P—有功功率、单位、千瓦KW
　　Q—无功功率、单位、千乏kvar
　　如果电力网的有功负荷P不变，由于加装一部分无功补偿设备，使无功消耗由Q减少到时功率因数由提高到，那么就叫无功补偿的容量。
　　二、污水处理厂电网无功补偿
　　1．污水处理厂总开闭所无功补偿的现状
　　污水处理厂电气设备是经沈阳市电业局设计并施工安装的，负荷情况如下：

　　由于总体工程并没有验收，所以电器设备运行后高低压电容补偿柜都没有投入运行。污水处理厂正式投产运行后功率因数没有达标(水厂属于大工业用户)要求功率因数在0.9以上，污水处理厂运行初期由于功率因数没有达标，每年仅电费利率这一项就受电业局罚款在2万元以上，提高功率因数减少无功损耗是考核污水处理厂运行达标的重要标准之一。
　　2．对无功补偿的基本要求
　　投入分变电容补偿柜后应达到以下要求：
　　（1）补偿后功率因数应能达到～0.95。
　　（2）采用在低压侧并联电容器以自动投切和少量部分手动投切的方法。
　　（3）不允许产生过补偿无功倒送现象。
　　（4）轻载分变少量补偿，重负荷分变多组补偿全部投入。
　　3．电容补偿实施方案
　　首先在一个分变试运行，待运行稳定后，再把全部分变的电容器柜投入运行。各个分变的功率因数值有了明显的提高，从初期的0.8达到0.94，提高了14个百分点。
　　三、运行中出现的故障现象及处理
　　随着污水厂处理水量的增加，用电设备随之增加，电力负荷也逐渐的增加，电容柜在运行的过程中，陆续出现以下几种情况：
　　1．四分变电容柜内，时常有熔丝击穿、熔座烧损、
　　经过一段时间的运行，四分变电容柜内，时常有熔丝、熔座烧损、熔丝击穿、压接线端子螺丝松动，压接端子点与压接线脱落，压线端子点发热变色等现象。更为严重的是有一次电容柜内三相熔丝击穿，熔座全部烧损，造成三相对地短路，电容柜的熔丝击穿，使供电系统瓦解，电容柜停电。
　　（1）故障分析
　　四分变负荷范围主要有脱水机车间、消化池、沼汽、锅炉及零散用电设备。由于脱水机车间，白天工作量大，用电负荷量大，到了夜间工作量比白天相对减小，用电负荷也就减少，四分变电容柜初始运行时全部投入，但到了夜间低峰负荷用电量相对减小。
　　由于夜间用电量少，低峰负荷很小，电容器全部手动投入补偿，补偿量远远超过了应补偿的容量，发生了线路过补和电压过高的现象，使供电的电压质量得不到保证，网络电能损耗增大，破坏并缩短了电器元件的使用寿命（熔丝、熔座、接触器、热继电器）。

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