電容補償在低壓配電系統中的應用研究

隨著國家經濟的發展和人民生活水平的提高，大量的居住樓盤、高檔商務酒店、辦公樓、各種工業產業聚集區等建筑在城市生活中拔地而起，使城市用電量快速增長。但是，在這些建筑場所內使用的多為單相電感性負荷，因其自身功率因數較低，在電網中滯后無功功率的比重較大。

為保證降低電網中的無功功率，提高功率因數，保證有功功率的充分利用，提高系統的供電效率和電壓質量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節約電能，通常在低壓供配電系統對無功進行補償。

無功補償的安裝位置，按理論而言，最好是哪里有無功就在哪里補償，哪樣系統中將沒有無功電流的流動。但在實際電網當中這是做不到的，因為無論是變壓器、輸電線路還是各種負載，均會產生無功，所以實際電網中補償裝置的安裝位置大體有以下幾種：（1）變電站集中補償；（2）負荷集中地補償；（3）用戶負荷側補償；（4）配電線路分散補償。

對于電力系統而言，在高壓側或低壓側均可進行補償，在變配電所設置集中對高壓側系統前端進行補償，雖能滿足供電部門對并網功率因數的要求，但對以下各級分支電路不作補償，因此低壓配電線路中無功電流大，從而造成線路截面和配電開關容量不能減小，且不能保證整個低壓系統的供電質量；但是如果在低壓側進行補償，既可減少變壓器、輸電線路等的損耗，又可提高變壓器、輸電線路的利用率及提高負載端的端電壓，所以補償電容器的安裝越靠近負載端，對用戶而言越可獲取較大的經濟效益，且供電部門一般要求用戶的平均功率因數必須達到0.9以上，如用戶的功率因數較低，必須裝設無功功率補償設備，以提高用戶功率因數。目前低壓系統中廣泛采用的是并聯電容方法，在低壓母線側進行無功集中補償，從而大大節省變壓器及輸電線路的投資，對于已有電網，也能夠提高電網的輸出能力。

一、補償容量的確定

根據電網的運行經驗可以得出，補償容量一般為變壓器額定容量的20%～30%，特殊情況下可補40%～50%。補償方式的選擇：補償方式一般分為三相共補，分相補償也有混合補償（即前兩項合并）。

1.三相電容共補償適用于三相負載平衡的供配電系統。

因三相回路平衡，回路中無功電流相同，所以在補償時，調節無功功率參數的信號取自三相中的任意一相，根據檢測結果，三相同時投切可保證三相電壓的質量。三相電容自動補償適用于有大量的三相用電設備的廠礦企業中。

2.分相補償在大量民用建筑中使用，因為民用建筑中大部分是單相負荷，照明、空調等由于負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡，尤其是住宅樓在運行中三相不平衡更為嚴重。由于調節補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設備因過電壓而損壞；如果欠補償，則補償相的回路電流增大，線路及斷路器等設備由于電流的增加而導致發熱被燒壞。這種情況下用傳統的三相無功補償方式，不但不節能，反而浪費資源，難以對系統的無功補償進行有效補償，補償過程中所產生的過、欠補償等弊端更是對整個電網的正常運行帶來了嚴重的危害。所以根據建筑使用功能分區，在用電較集中、電氣設備功率因數較低的配電箱處設置電容補償裝置較為適宜。

3.混合補償一般在補償容量超過60Kva時采用。這樣即滿足三相之間的不平衡，又可降低成本。

二、補償級數的選擇

在實際的生產過程中，用戶還是往往會出現過補及欠補情況，其中過補償因負荷性質為容性，所以會導致用戶電壓升高，不僅威脅線路和設備安全，也會威脅到電容器自身的安全，我國規定當電壓超過1.1倍的電容額定電壓時，電容器就必須退出運行，否則將會引起設備過熱，縮短其使用壽命甚至可能立即燒毀。

另一種欠償因負荷性質為感性，會導致用戶無功功率增大，設備效率低，從而大大增加用戶負擔，如果大范圍出現此種情況，將會影響電網的安全運行。這樣就得考慮到補償級數的選擇，補償級數即電容器分組數，數量越多，精度越高，但隨著補償級數的增加，成本也相應增大，且補償柜體積也相應增大，不利于安裝。

綜合考慮后，我們建議根據變壓器及負荷情況選定補償容量后，最后2組采用小容量補償以提高精度（但不能低于六組），這樣補償的好處是不會出現過補及欠補情況的發生。

另外我們在生產過程中還會加入手動/自動控制裝置來精確控制電容的投入及退出，從而達到滿足功率因數的要求。