摘要：在本次研究中，我们针对10kv以及380V的无功补偿所需要的电容器容量进行正确的计算，提出每千瓦有功负荷功率因数需要提升到cosΦ2。当处于额定电压状态下，需要装设电容器计算系数。我们通过大量的电容器数据给出单个电容器大小容量搭配的建议，能够便于设计实现电容器的稳定性运行。
关键词：无功补偿；电容器；容量；接线；保护
在当前一些工程配电设计过程中，我们常会发现在无功补偿设计时选择电容器容量，很容易忽视额定电压对其产生的影响，反而仅从额定容量的角度上进行选取，将其视为实际预期无功负荷需要补偿无功容量，将其投入运行之后，很难达到预期的功率因数。此外，在选择单个电容器时，没有考虑到负荷变化会对功率因素产生的影响，选取同容量的单个电容器进行组合。处于轻负荷状态下，很容易使电容器无法投入运行，其运行功率因数低于0.9。针对上述问题，在本次研究中，我们针对工程设计以及运行人员所给出的数据作为参考进行分析。
一、电容器补偿容量
当我们将电容器所需的补偿容量这一内容可以看作是接入电容器，能够使负荷从cosΦ1提升到cosΦ2，这个过程中有功负荷所需要的电容器容量，
根据公式我们可以发现该公式中p是设备中最高负荷，年平均有功功率P，tan是电容器补偿之前cosΦ1的正切值，tan2是电容器补偿之后cosΦ2的正切值，k是无功补偿率因数。为能够实现电容器的安全可靠性运行，并联电容器的额定电压应当高于实际的电网标准电压。具体来看，当电网中所用的并联电容器额定电压一般是400V以上，而实际其电压为380V，能够限制分流谐波和闸涌流电流，一般还需要进行电抗器的串联，需要采用更高额定电压的电容器，我们发现电容器容量是与其受电压平方成正比关系，当额定电压较高时，电容器可以使用低于电压值，此时电容器容量会于电压成反比例。
在投入使用过程中，我们会发现投、切电容器都会产生工频过电压，尤其是当电容器没有完全放完电，而又投入第二次充电过程中，这个过程中产生的过电压高。而电容器的绝缘介质对过电压值比较敏感，因此在这个过程中，电容器运行很容易受到破坏，提高电容器的电压值，对于确保其稳定性运行，提高使用寿命是有利的，然而成本投入较高。近年来，针对额定电压为450V的电容器已经实现了广泛应用，能够用于设计。但这种电容器的额定容量为1.4kp。除此之外，为了能够进一步限制谐波电流产生，在电容器选择上要串联电抗率为x%的电抗器，进一步电容电感支路合成电抗能够减少x%，使其支路的电流增加。
当我们选择10k伏的电容器容量时，其所补偿容量在此基础上还需要乘1.21或者1.44，比如当我们选用10k伏电容器，额定容量是实际所需要的补偿量，达到了1000kvar。当选用6%的串联电抗器时，其额定容量为1137.5kvar或者1354kvar。当我们所选用的串联电抗器，其相应的电抗率为百分之x时，我们可以将根据电容器的实际运行情况来进行考虑，当电容器纯阻为补偿功率因数时，此时串联电抗器仅能够抑制涌流的产生，也能够起到避免涌流，引起过电压的问题。可以将电抗率取0.7%，当电容器组兼作抑制七次或者五次谐波时，我们可以将电抗率选为5.5%和6%，而当其抑制三次和六次谐波时，可以将电抗率选择为13%和14%。根据不同产品型号来选择合适的电抗率。根据国家有关行业标准规定，电抗率分别是限制涌流为0.5%，限五次谐波为4.5%，限三次为12%。
然而，由于电抗率在选择过程中很容易使电容电感串联支路和成电抗低，产生的谐波电抗更低，当与变压器回路并联之后，所产生的谐波电流大，会使电容器中的绝缘介质产生较高的热量，发生局部放电现象，谐波与基和电压进行重复叠加之后，会使电压值显著增加，其介质发生局部放电，而绝缘的寿命与电功率呈现反比例关系。为了能够减少局部放电问题以及发热现象，延长电容器的使用寿命，大多数国内外的电容器在生产过程中，通常对谐波含量有第五和六、七次为主的供电系统。这种情况下选择的电抗率为6%，而针对三，六次为主的谐波供电系统来说，选择的电抗器电抗率为14%。其次也有选择5.5%，13%和14.8%分别运用于五、七次以及三，六次的谐波电流中，进而会使电容器所吸收谐波电流，在其可承受的范围，进而延长了其使用寿命。
二、电容器组接线以及相应的容量组合问题分析
当低压电容器处于额定电压状态下，国内外均采用的是线间电压，包括450V，480V以及520V等，内部是一种三角形的接线。当选定额定容量之后，还需要标注清楚，基本补偿电容器的个数乘以相应的容量，加上调节电容器个数和相应的容量，以便能够满足负荷较轻的问题下，使用负荷变动时能够进行微调整，否则补偿柜所制造的电容器。为了减少成本，简单配置一些电容器，每投和退一个电容器，便会造成40克kvar。基于这种负荷情况下有可能会投一台电容器而产生较高的过电压，退一台电容器而又造成较低的电压，这种情况下主要发生于投产初期或者日常休息过程中，复合低于8万瓦的情况下会产生40kvar，电容器无法投入正常使用的情况，因此在设计过程中，我们需要标注清楚电容器组的额定电压以及电容器组容量，由基本容量和调节容量进行不同组合，进而设计并满足符合变化需求。
由于不同工程负荷性质以及年平均负荷补偿强度要求不同，为了能够帮助工作人员在工程设计过程中快速选用某种电压下相应的电容器额定容量，在本次研究中，我们针对100到2500KVA的变压器，分别从0.8提高至0.94，cosΦ2为0.95，当处于380V的电压运行状态下，实际所需要的电容补偿量，当电容器额定电压分别为420V和450V时，相应的电容器额定容量进行计算，结果如下所示。
能够适用于谐波产生的用户中，我们根据图中的表中的数据，不同容量的变压器运行电压为380V时，其功率因数将会提高由0.8提高至0.94，0.95时所需要的相应的无功容量。我们按负抗率为80%来计算，当电容器额定电压不同时，相应的额定容量可以进行组合选择。比如当其为限制涌流时，电抗器的电抗值可以选取0.7%。当产生五、七次的谐波时，其相应的额定电压可以选择480V，并串6%的电抗滤波。
三、10kv电容器组的保护
由于针对这种电容器回路的投切保护，相比于380V来说方式不同，380V可直接用接触器投切，采用熔断器来保护，而针对10kv的电容器采用真空接触器进行投切，用熔断路来保护。由于熔断器反时限的特性，与微机保护断路器固有动作相比来说，熔断时间长，为了电容器在崩溃性击穿，短路以及外部包括供电电缆短路时，快速进行切除退出，不会影响出线供电，仍需要装设断路器以及相应的机电保护。
小结
总而言之，对于配电工程来说，无功负荷补偿在选取电容器容量时，需要综合考虑额定电压下电容器的实际电压。工作人员需要选择带有熔丝或者自动放电器的设备，以确保电容器的稳定运行。
参考文献：
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论文作者:耿小伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/27
标签：电容器论文; 电压论文; 容量论文; 电抗论文; 谐波论文; 负荷论文; 过电压论文; 《电力设备》2018年第30期论文;