電容補償，顧名思義，是指利用電容器的補償作用來提升電力系統(tǒng)的功率因數(shù)。其原理在于，當負載增加導致電源輸出電壓下降時，電容器能發(fā)揮其獨特的儲能特性，通過維持其兩端的電壓穩(wěn)定，從而延緩電壓下降的趨勢。這種并聯(lián)連接的補償方式，就構(gòu)成了電容補嘗的基本原理。

電容器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著類似發(fā)電機的作用，能夠產(chǎn)生容性無功電流。其補償原理在于，通過將具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)在同一個電容器上，實現(xiàn)能量在兩者之間的相互轉(zhuǎn)換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負荷得到減輕，從而提高了輸出有功能力。同時，供電系統(tǒng)的損耗也在輸出一定有功功率的情況下得到降低。相較于其他方法，電容器無疑是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負荷的最簡便和最經(jīng)濟的方式。因此，電容器在電力系統(tǒng)的無功補償中扮演著不可或缺的角色，而采用并聯(lián)電容器作為無功補償裝置也已成為一種普遍做法。

? 電容補償?shù)膬?yōu)點和缺點

優(yōu)點：電力電容器無功補償裝置具有諸多優(yōu)勢，如安裝便捷、地點靈活增減、有功損耗極小(僅占額定容量的0.4%左右)、建設周期短、投資省、運行維護簡便以及個別電容器組故障不影響整體運行等。

缺點：然而，電力電容器無功補償裝置也存在一些不足，如只能進行有級調(diào)節(jié)、無法平滑調(diào)節(jié)、通風不良可能導致電容器過熱膨脹、電壓特性不佳導致短路穩(wěn)定性差、補償精度不夠高可能影響補償效果以及運行管理困難等。

電氣設備可概括為三大類：阻性設備、感性設備和容性設備。阻性設備，如熱得快、熱水器和電爐，主要功能是將電能轉(zhuǎn)化為熱量。感性設備，諸如電機、風扇和空調(diào)，則涉及“電感”或“電感線圈”，它們的工作原理與磁場有關。而容性設備，以電容類用電設備為代表，在我們的日常生活中并不常見，例如滅蚊燈和補償柜等。

為什么要選擇電容補償，而非電阻或電感補償呢?這背后的原理在于不同電器負載對交流電的影響。當交流電通過阻性負載時，如熱得快、熱水器和電爐，由于這類負載不產(chǎn)生無功功率，其電流與電壓保持同步。然而，感性負載，如電機、風扇和空調(diào)，由于電感的作用，會導致交流電的電壓相位超前電流相位。同時，容性負載，例如滅蚊燈和補償柜，由于電容的影響，會使電流相位超前電壓相位。

在日常用電中，阻性負載占據(jù)多數(shù)，它們并不需要無功功率補償。但感性負載則需要無功功率，這會導致電壓與電流相位不同步，即電壓超前電流。為了恢復電流和電壓的同步性，我們需要在感性負載上并聯(lián)電容。由于感性負載造成電壓超前，而容性負載則導致電流超前，這兩種效果相互抵消，從而實現(xiàn)了同步。現(xiàn)今，無功補償控制器已廣泛應用于自動補償系統(tǒng)，以實現(xiàn)高效的電容補償。

01電氣設備分類及補償原理

? 電氣設備分類

電氣設備可大致分為三類：阻性設備、感性設備和容性設備。阻性設備，如熱得快熱水器和電爐，主要功能是將電能轉(zhuǎn)化為熱量，因此可簡單理解為發(fā)熱類用電設備。感性設備，諸如電機、風扇和空調(diào)，因含有“電感”或“電感線圈”而得名，可視為線圈類用電設備。而容性設備，如滅蚊燈和補償柜，則是指電容類用電設備，這類設備在我們的日常生活中較為罕見。

? 補償原理

在交流電路中，阻性負載由于其無功功率為零，電流與電壓保持同步。然而，感性負載由于電感的作用，會導致交流電的電壓相位超前電流相位。同樣，容性負載則會使電流相位超前電壓相位。在日常用電中，阻性負載并不需要無功功率補償，但感性負載卻需要。為了保持電流和電壓的同步，我們需要在感性負載上并聯(lián)電容進行補償。由于感性負載造成電壓超前，而容性負載則造成電流超前，這兩種效果相互抵消，從而實現(xiàn)了同步。

02電容補償方法及接線圖? 現(xiàn)代電容補償

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，通常采用無功補償控制器來實現(xiàn)全自動的電容補償。這種控制器能夠?qū)崟r監(jiān)測電路中的無功功率需求，并自動投切相應的電容設備，以確保電流和電壓的相位始終保持同步。

電容補償就像給電路加上一個小幫手，讓電流傳輸更高效。在直流輸電里，電線本身有電阻，會導致電壓變低。而在交流電路中，有些設備(如電機)會讓電流和電壓不同步，導致電力浪費。電容器就像是一個能快速充放電的小水庫，在交流電路中對電流的阻力很小，可以迅速響應電流變化;但在直流電路中則像一道屏障，阻止電流通過。

具體來說，在交流電路中加入電容器后，它能抵消一些設備(如線圈)產(chǎn)生的反向作用力(無功功率)，從而讓電流和電壓更好地同步，減少電力浪費，提高用電效率。

那么為什么低壓柜需要電容補償呢?這是因為低壓柜里的設備很多是感性負載(如電機、變壓器等)，它們會降低電路的功率因數(shù)，造成電力浪費和設備發(fā)熱等問題。通過加裝電容器進行補償，可以提高整個系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少電能損耗，延長設備壽命，還能節(jié)省電費。

◆ 電容補償柜原理

電容器在電力系統(tǒng)中扮演著產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機的角色。其無功補償?shù)暮诵睦砟钍峭ㄟ^將具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)在同一電容器上，實現(xiàn)能量在兩者之間的相互轉(zhuǎn)換。這一策略有助于減輕電網(wǎng)中變壓器和輸電線路的負荷，進而提升輸出有功能力。同時，它還能降低供電系統(tǒng)的損耗，特別是在輸出一定有功功率的情況下。相比其他方法，電容器無疑是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負荷的最簡便且經(jīng)濟高效的選擇。因此，在電力系統(tǒng)中采用電容器進行無功補償變得尤為必要。目前，并聯(lián)電容器已成為無功補償裝置的主流選擇。

◆ 無功補償計算方法

接下來，我們將探討電容器補償容量的計算方法。無功補償容量應根據(jù)無功功率曲線或特定的計算方法來確定，其計算公式為QC=p(tgφ1-tgφ2)或QC=pqc(1)。其中，Qc代表補償電容器容量，P代表負荷有功功率，COSφ1和COSφ2分別代表補償前后的負荷功率因數(shù)，而qc則代表無功功率補償率。通過這個公式，我們可以準確地計算出所需的電容器補償容量。

02電容器補償?shù)奶攸c與方式◆ 補償裝置特點

電力電容器無功補償裝置具有諸多優(yōu)點，如安裝便捷、地點靈活、有功損耗低、建設周期短、投資小、運行維護簡便等。此外，即使個別電容器組出現(xiàn)損壞，也不會影響整個電容器組的運行。然而，它也存在一些不足，例如只能進行有級調(diào)節(jié)、通風不良可能導致膨脹爆炸、無功補償精度低等。

◆ 無功補償方式

高壓分散補償：這是一種在單臺變壓器高壓側(cè)安裝的無功補償電容器，旨在改善電源電壓質(zhì)量，主要應用于城市高壓配電中。

高壓集中補償：該方式將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站的高壓母線上，也可裝設于用戶總配電室低壓母線。它適用于負荷集中、離配電母線近、補償容量大的場所，能有效減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到補償作用。其優(yōu)點包括易于自動投切、提高功率因素、利用率高、投資少、便于維護等。

低壓分散補償，即將單臺或多臺低壓電容器組分散安裝在用電設備附近，以補償該設備前方的所有高低壓線路和變壓器的無功功率。其優(yōu)勢在于，當用電設備運行時，無功補償設備也隨之投入，而設備停運時，補償設備則退出，從而減少了配電網(wǎng)和變壓器中的無功流動，降低了有功損耗。此外，它還能減少線路導線截面和變壓器容量，節(jié)省空間。然而，這種方式的缺點包括利用率較低、投資較大，且不適用于變速運行等。

低壓集中補償則是將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側(cè)，并使用無功補償投切裝置進行控制保護。其優(yōu)點包括接線簡單、運行維護工作量小，能夠使無功就地平衡，提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有顯著的經(jīng)濟性，因此是常用的無功補償手段之一。

03電容器安全運行◆ 運行電流與電壓

在正常運行狀態(tài)下，電容器應在其額定電流下工作，且最大運行電流不得超出額定電流的1.1倍，同時，三相電流的差異應控制在5%以內(nèi)。電容器對電壓的變動非常敏感。由于電容器的損耗與電壓的平方成正比，過高的電壓會導致電容器嚴重發(fā)熱，加速其絕緣老化和壽命縮短，甚至可能引發(fā)電擊穿。因此，電容器應在額定電壓下運行，通常不宜使電壓超過額定值的1.05倍，且最高運行電壓不應超過額定電壓的1.1倍。

◆ 諧波與繼電保護

由于電容器回路構(gòu)成LC電路，容易與某些諧波產(chǎn)生諧振，導致高次諧波的出現(xiàn)，進而使電流增加和電壓上升。這些高次諧波電流對電容器非常有害，可能引發(fā)電容器擊穿和相間短路。因此，在電容器正常工作時，必要時可在其上串聯(lián)適當感抗值的電抗器，以限制諧波電流的影響。繼電保護是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵措施。目前，國內(nèi)知名電氣廠家生產(chǎn)的繼電保護裝置技術已相當成熟，能夠有效地切除故障電容器。

◆ 合閘問題及溫控

由于電容器放電需要一定時間，因此禁止在電容器組帶電狀態(tài)下進行重合閘操作。否則，可能引發(fā)電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。因此，再次合閘必須在斷路器斷開3分鐘后進行，且電容器組不應裝設自動重合閘裝置。電容器組的運行溫度在正常工作狀態(tài)下，額定環(huán)境溫度通常介于40℃至-25℃之間，其內(nèi)部介質(zhì)溫度應保持在65℃以下，最高不得超過70℃，以防止熱擊穿或鼓肚現(xiàn)象的發(fā)生。

電力電容器的補償原理

電容器在電力系統(tǒng)中，其補償原理類似于一個產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機。通過將具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)在同一電容器上，能量在這兩種負荷間得以相互轉(zhuǎn)換。這樣一來，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路所承受的負荷得以減輕，從而提高了輸出有功能力。同時，在保持一定有功功率輸出的前提下，供電系統(tǒng)的損耗也得以降低。由此可見，電容器作為電力系統(tǒng)的無功補償設備，其作用不可或缺。目前，采用并聯(lián)電容器進行無功補償已成為一種普遍做法。

電力電容器補償?shù)奶攸c

優(yōu)點：電力電容器無功補償裝置具有諸多優(yōu)勢，如安裝便捷、地點靈活增減、有功損耗小(僅為額定容量的0.4%左右)、建設周期短、投資省、運行維護簡便等。此外，即使個別電容器組出現(xiàn)損壞，也不會影響整個電容器組的運行。

缺點：然而，電力電容器無功補償裝置也存在一些不足。例如，它只能進行有級調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié);在通風不良的環(huán)境下，電容器運行溫度超過70℃時易發(fā)生膨脹爆炸;其電壓特性不佳，對短路穩(wěn)定性較差，且在切除后會產(chǎn)生殘余電荷。同時，無功補償精度不高也可能影響補償效果，以及運行管理困難和電容器安全運行問題未受到足夠重視等。

無功補償方式

高壓分散補償：這是一種在單臺變壓器高壓側(cè)安裝的無功補償電容器，旨在改善電源電壓質(zhì)量，主要應用于城市高壓配電中。

高壓集中補償：這種方式是將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站的6kV～10kV高壓母線上。它也可以裝設在用戶總配電室的低壓母線上，適用于負荷集中、離配電母線近、補償容量大的場所。當用戶自身有一定的高壓負荷時，這種補償方式可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定的補償作用。其優(yōu)點包括易于實現(xiàn)自動投切、合理提高用戶功率因素、利用率高、投資省、便于維護和調(diào)節(jié)等，但經(jīng)濟補償效益相對較差。

低壓分散補償：這一方式將在后續(xù)段落中詳細介紹。

低壓分散補償?shù)脑砑捌涮攸c

低壓分散補償是一種根據(jù)個別用電設備對無功的需求量，將單臺或多臺低壓電容器組分散安裝在用電設備附近的方式。它旨在補償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器的無功功率。這種方式在用電設備運行時投入無功補償，停運時則退出，從而減少了配電網(wǎng)和變壓器中的無功流動，進而降低了有功損耗。此外，它還能減少線路的導線截面及變壓器的容量，占地空間小。然而，低壓分散補償也存在一些不足，如利用率較低、投資較大，且不適用于變速運行、正反向運行以及點動、堵轉(zhuǎn)、反接制動的電機。

低壓集中補償?shù)脑砑捌鋬?yōu)點

低壓集中補償則是將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側(cè)，并利用無功補償投切裝置進行控制保護。這種補償方式可根據(jù)低壓母線上的無功負荷直接控制電容器的投切，且整組進行，無法實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。盡管如此，低壓集中補償具有接線簡單、運行維護工作量小等優(yōu)點，能有效實現(xiàn)無功就地平衡，提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有顯著的經(jīng)濟性，因此成為目前無功補償中常用的手段之一。

電容器補償容量的計算方法

無功補償容量應根據(jù)無功功率曲線或特定的計算方法來確定。計算公式為：QC=p(tgφ1-tgφ2)或QC=pqc(1)，其中Qc代表補償電容器容量，P代表負荷有功功率，COSφ1和COSφ2分別代表補償前后的負荷功率因數(shù)，而qc則代表無功功率補償率。