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電容器無(wú)功功率補償的應用
摘要:無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補償是電力電容無(wú)功補償的創(chuàng )新,是高科技節能產(chǎn)品,以動(dòng)態(tài)無(wú)功補償為主,改善電網(wǎng)質(zhì)量、節約電能、提高變壓器增容利用率滿(mǎn)足增容需求、消除電磁污染和提高用電安全可靠性等功能;是靜態(tài)無(wú)功補償裝置最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞:電容器無(wú)功功率補償
0 引言
連接到電網(wǎng)中的大多數電器不僅需要有功功率,還需要一定的無(wú)功功率,電機和變壓器中的磁場(chǎng)靠無(wú)功電流維持,輸電線(xiàn)中的電感也消耗無(wú)功,電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無(wú)功功率。為減少電力輸送中的損耗,提高電力輸送的容量和質(zhì)量,必須進(jìn)行無(wú)功功率的補償。
1 電力電容器的補償功能
經(jīng)電業(yè)部門(mén)調查,農網(wǎng)和城網(wǎng)輸送功率潮流的功率因數大都在0.65-0.8左右,企業(yè)內部的配電網(wǎng)潮流的功率因數在0.65-0.7左右。低壓用電設備由于動(dòng)力設備實(shí)際作功比額定功率小及家用電器的作功特性,所以其自然功率因數大都偏低。供電系統除供給有功功率外,還供給大量無(wú)功功率,以至發(fā)電設備輸送電能至配電設備不能有效利用。供電系統除供給有功功率外,還供給大量無(wú)功功率,以至發(fā)電設備輸送電能至配電設備不能有效利用。當功率因數偏低時(shí),將造成下列不良影響:降低了發(fā)電設備的有功功率及發(fā)電設備效率,提高了發(fā)電成本。電容器在原理上相當于產(chǎn)生容性無(wú)功電流的發(fā)電機。將它連接到需要無(wú)功的補償裝置或設備上,變壓器和輸出線(xiàn)的負荷降低,從而輸出有功能力增加。
變配電設備的供電能力。在輸出一定有功功率的情況下,供電系統的損耗降低。比較起來(lái)電容器是減輕變壓器、供電系統和工業(yè)配電負荷的最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟的方法。使電網(wǎng)損耗增加(電網(wǎng)線(xiàn)路中的電能損失與功率因數值的平方成反比)功率因數愈低,線(xiàn)路中的電壓損失也愈大,使用電設備的運行條件惡化。由此可見(jiàn),提高功率因數對整個(gè)電力系統的經(jīng)濟運行有著(zhù)重大意義,電容器作為電力系統的無(wú)功補償勢在必行。
2 自愈式低壓并聯(lián)電力電容器的結構特點(diǎn)
多年來(lái),低壓側的無(wú)功補償,大量采用油浸紙介電容器。這種電容器體積大、損耗高、成本高,而且爆炸、鼓肚、漏油現象嚴重,已遠遠不能適應電網(wǎng)發(fā)展的要求。
近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的自愈式低壓并聯(lián)電力電容器,是以電工級的聚丙烯膜為介質(zhì),單面蒸鍍一層金屬膜為極板,采用無(wú)感卷繞法形成元件,在其兩端面噴涂金屬,將極板引出作為電極。電容器應當有放電器件,當電容器從電源脫開(kāi)后,它能在規定的時(shí)間內把電容器上剩余電壓降低到零,以保證維護人員的人身安全和防止重復投切時(shí)電壓疊加造成電容器過(guò)電壓。自愈式低壓并聯(lián)電力電容器盡管有自愈功能,比較安全可靠,但仍存在自愈失敗的情況,造成元件絕緣水平降低,甚至短接,產(chǎn)生鼓肚、爆裂等個(gè)別情況。
2.1 壓差防爆裝置當電容器的某一元件絕緣程度下降時(shí),必然產(chǎn)生超常熱量,內壓增大,使電容器外殼變形,膨脹,機械位移把防爆片(線(xiàn))拉斷。由于電源通過(guò)防爆片與電容器元件相接,防爆片斷開(kāi)等于電源脫開(kāi),防爆效果決定于防爆片的設計、安裝位置和電容器的密封性等。線(xiàn)路電壓損失與線(xiàn)路電流成正比,提高功率因數減少線(xiàn)路無(wú)功電流,也就減少了線(xiàn)路電量損失,對于波動(dòng)大和沖擊性負荷無(wú)功動(dòng)補裝置做自動(dòng)跟蹤投切可以顯著(zhù)抑制電壓閃變,對于諧波源負荷,選用抗諧波動(dòng)態(tài)裝置,可使公用母線(xiàn)電壓正弦波形崎變率達到國家標準;對于不平衡負荷選用分相補償的動(dòng)補裝置,則可使負序電壓改善到達到電網(wǎng)負序電壓國家標準。
2.2 安全膜把金屬化薄膜蒸鍍成網(wǎng)狀結構,即把電容器元件的容量劃分成相當數量的小電容的并聯(lián)。每個(gè)小電容蒸鍍成具有電流保險的結構,在電容器元件的某一個(gè)小電容電弱處自愈失敗時(shí),該小電容電流保險熔斷,推出運行,而整個(gè)元件容量下降甚微。
2.3 溫度電流型保險電容器由多個(gè)電容器元件組合而成,如果每個(gè)元件設置溫度電流保險器件,當某一個(gè)元件由于自愈失敗時(shí)絕緣下降,甚至短接時(shí),會(huì )產(chǎn)生過(guò)熱電流,促成溫度電流保險動(dòng)作,該元件即刻退出運行,而整臺電容器仍可繼續正常運行,只是電容量有少量下降而已。防爆預防措施是必要的,最重要的是提高電容器元件的可靠性。一般廠(chǎng)家都非常重視材料的選擇和工藝條件的控制。缺乏優(yōu)良的原材料和嚴格的工藝控制,是生產(chǎn)不出優(yōu)良的成品電容器的。
金屬化膜是電容器生產(chǎn)的關(guān)鍵原材料。目前一般生產(chǎn)自愈式低壓并聯(lián)電力電容器使用Al金屬化聚丙烯膜、Zn-Al(或Ag-Zn)聚丙烯金屬化膜。
3 鋁金屬化膜和鋅鋁金屬化膜的區別
在鍍膜技術(shù)中,因鋁膜生產(chǎn)成本低,對環(huán)境的適應性強,常溫常濕自然條件下,可以存放較長(cháng)時(shí)間而保持導電性不變,自愈性能較好,便于保管和操作,因而得到廣泛應用。金屬化電容器最突出的一個(gè)特點(diǎn)是具有良好的自愈性,就是說(shuō)當其介質(zhì)的電弱處被擊穿后,由于短路產(chǎn)生的高能量使擊穿附近的金屬鍍層迅速逸散形成空白區,重新恢復絕緣。這一特性要求金屬化膜具有較薄的鍍層。但在金屬化的電容器中,金屬鍍層是作為極板使用的,從金屬導電原理出發(fā),又要求金屬鍍層越厚越好,這樣電容器才能承受大電流的沖擊。其噴金材料只能是Al、Zn或其合金,不同種類(lèi)的金屬在電場(chǎng)的作用下,接觸面的電化學(xué)腐蝕是存在的,加上鍍層,噴金面接觸不良,造成耐電流沖擊能力差。同時(shí)鋁膜電容器在運行中由于熱電效應,鍍層極易腐蝕脫落,導致容量下降,損耗增大、發(fā)熱等。蒸鍍采用邊緣加厚技術(shù),極板部分方阻比較大,噴金接觸部分方阻小,這就解決了自愈性和抗大電流沖擊的矛盾。而噴金材料采用和極板相同的Zn,不存在電化學(xué)腐蝕現象。真空鍍膜的損傷程度也小。因而Zn- Al金屬化膜電容器的性能穩定,具有容量下降率小,耐沖擊能力強,使用壽命長(cháng)等特性。但是Zn-Al膜允許在空氣中暴露的時(shí)間短,鍍層容易氧化,工藝要求比較嚴格,處理不當,會(huì )在電熱的作用下,損耗增大,影響其使用壽命。
4 電容器的質(zhì)量
合格的自愈式低壓并聯(lián)電力電容器應當符合GB12747-91標準,出廠(chǎng)前對電容器元件都經(jīng)過(guò)檢驗、篩選,合格的元件才允許組裝電容器。整臺電容器的容量、損耗、耐壓和絕緣等主要指標都經(jīng)過(guò)測試,外觀(guān)經(jīng)過(guò)檢查合格后才允許出廠(chǎng)。
5 使用注意事項
無(wú)功補償裝置安裝后,試運行過(guò)程中,要對系統進(jìn)行檢測,發(fā)現過(guò)電壓、過(guò)電流、振蕩、諧波等要及時(shí)采取措施,這對于電容器的正常運行是非常必要的。值得一提的是,一般用戶(hù)往往忽視使用說(shuō)明書(shū),使用注意事項安裝時(shí)要仔細領(lǐng)會(huì )、照辦。大家知道,電容器的阻抗是和頻率成反比。隨著(zhù)頻率的增高,損耗也增大。對于電路中的諧波和涌流要采取措施加以限制。電容器總是要產(chǎn)生熱量的,要特別注意通風(fēng)冷卻。無(wú)功補償裝置安裝后,試運行過(guò)程中,要對系統進(jìn)行檢測,發(fā)現過(guò)電壓、過(guò)電流、振蕩、諧波等要及時(shí)采取措施,這對于電容器的正常運行是非常必要的。
6 推廣應用
無(wú)功功率自動(dòng)補償的先進(jìn)性和實(shí)用性,通過(guò)實(shí)踐證明,該裝置能頻繁快速投切、消除無(wú)功反送、提高配電設備的利用率、大幅度改善用戶(hù)的功率因數、節省用戶(hù)的擴容投資和電費的支出、顯著(zhù)改善配電質(zhì)量,達到高效節能的效果;符合國家的節能政策,創(chuàng )造良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻:
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