電容補(bǔ)償在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，大量的居住樓盤、高檔商務(wù)酒店、辦公樓、各種工業(yè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)等建筑在城市生活中拔地而起，使城市用電量快速增長(zhǎng)。但是，在這些建筑場(chǎng)所內(nèi)使用的多為單相電感性負(fù)荷，因其自身功率因數(shù)較低，在電網(wǎng)中滯后無(wú)功功率的比重較大。

為保證降低電網(wǎng)中的無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，保證有功功率的充分利用，提高系統(tǒng)的供電效率和電壓質(zhì)量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節(jié)約電能，通常在低壓供配電系統(tǒng)對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌惭b位置，按理論而言，最好是哪里有無(wú)功就在哪里補(bǔ)償，哪樣系統(tǒng)中將沒(méi)有無(wú)功電流的流動(dòng)。但在實(shí)際電網(wǎng)當(dāng)中這是做不到的，因?yàn)闊o(wú)論是變壓器、輸電線路還是各種負(fù)載，均會(huì)產(chǎn)生無(wú)功，所以實(shí)際電網(wǎng)中補(bǔ)償裝置的安裝位置大體有以下幾種：（1）變電站集中補(bǔ)償；（2）負(fù)荷集中地補(bǔ)償；（3）用戶負(fù)荷側(cè)補(bǔ)償；（4）配電線路分散補(bǔ)償。

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，在高壓側(cè)或低壓側(cè)均可進(jìn)行補(bǔ)償，在變配電所設(shè)置集中對(duì)高壓側(cè)系統(tǒng)前端進(jìn)行補(bǔ)償，雖能滿足供電部門對(duì)并網(wǎng)功率因數(shù)的要求，但對(duì)以下各級(jí)分支電路不作補(bǔ)償，因此低壓配電線路中無(wú)功電流大，從而造成線路截面和配電開關(guān)容量不能減小，且不能保證整個(gè)低壓系統(tǒng)的供電質(zhì)量；但是如果在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)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(fù)載端的端電壓，所以補(bǔ)償電容器的安裝越靠近負(fù)載端，對(duì)用戶而言越可獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益，且供電部門一般要求用戶的平均功率因數(shù)必須達(dá)到0.9以上，如用戶的功率因數(shù)較低，必須裝設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，以提高用戶功率因數(shù)。目前低壓系統(tǒng)中廣泛采用的是并聯(lián)電容方法，在低壓母線側(cè)進(jìn)行無(wú)功集中補(bǔ)償，從而大大節(jié)省變壓器及輸電線路的投資，對(duì)于已有電網(wǎng)，也能夠提高電網(wǎng)的輸出能力。

一、補(bǔ)償容量的確定

根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以得出，補(bǔ)償容量一般為變壓器額定容量的20%～30%，特殊情況下可補(bǔ)40%～50%。補(bǔ)償方式的選擇：補(bǔ)償方式一般分為三相共補(bǔ)，分相補(bǔ)償也有混合補(bǔ)償（即前兩項(xiàng)合并）。

1.三相電容共補(bǔ)償適用于三相負(fù)載平衡的供配電系統(tǒng)。

因三相回路平衡，回路中無(wú)功電流相同，所以在補(bǔ)償時(shí)，調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三相中的任意一相，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，三相同時(shí)投切可保證三相電壓的質(zhì)量。三相電容自動(dòng)補(bǔ)償適用于有大量的三相用電設(shè)備的廠礦企業(yè)中。

2.分相補(bǔ)償在大量民用建筑中使用，因?yàn)槊裼媒ㄖ写蟛糠质菃蜗嘭?fù)荷，照明、空調(diào)等由于負(fù)荷變化的隨機(jī)性大，容易造成三相負(fù)載的嚴(yán)重不平衡，尤其是住宅樓在運(yùn)行中三相不平衡更為嚴(yán)重。由于調(diào)節(jié)補(bǔ)償無(wú)功功率的采樣信號(hào)取自三相中的任意一相，造成未檢測(cè)的兩相要么過(guò)補(bǔ)償，要么欠補(bǔ)償。如果過(guò)補(bǔ)償，則過(guò)補(bǔ)償相的電壓升高，造成控制、保護(hù)元件等用電設(shè)備因過(guò)電壓而損壞；如果欠補(bǔ)償，則補(bǔ)償相的回路電流增大，線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無(wú)功補(bǔ)償方式，不但不節(jié)能，反而浪費(fèi)資源，難以對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行有效補(bǔ)償，補(bǔ)償過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)、欠補(bǔ)償?shù)缺锥烁菍?duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。所以根據(jù)建筑使用功能分區(qū)，在用電較集中、電氣設(shè)備功率因數(shù)較低的配電箱處設(shè)置電容補(bǔ)償裝置較為適宜。

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

二、補(bǔ)償級(jí)數(shù)的選擇

在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，用戶還是往往會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)及欠補(bǔ)情況，其中過(guò)補(bǔ)償因負(fù)荷性質(zhì)為容性，所以會(huì)導(dǎo)致用戶電壓升高，不僅威脅線路和設(shè)備安全，也會(huì)威脅到電容器自身的安全，我國(guó)規(guī)定當(dāng)電壓超過(guò)1.1倍的電容額定電壓時(shí)，電容器就必須退出運(yùn)行，否則將會(huì)引起設(shè)備過(guò)熱，縮短其使用壽命甚至可能立即燒毀。

另一種欠償因負(fù)荷性質(zhì)為感性，會(huì)導(dǎo)致用戶無(wú)功功率增大，設(shè)備效率低，從而大大增加用戶負(fù)擔(dān)，如果大范圍出現(xiàn)此種情況，將會(huì)影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。這樣就得考慮到補(bǔ)償級(jí)數(shù)的選擇，補(bǔ)償級(jí)數(shù)即電容器分組數(shù)，數(shù)量越多，精度越高，但隨著補(bǔ)償級(jí)數(shù)的增加，成本也相應(yīng)增大，且補(bǔ)償柜體積也相應(yīng)增大，不利于安裝。

綜合考慮后，我們建議根據(jù)變壓器及負(fù)荷情況選定補(bǔ)償容量后，最后2組采用小容量補(bǔ)償以提高精度（但不能低于六組），這樣補(bǔ)償?shù)暮锰幨遣粫?huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)及欠補(bǔ)情況的發(fā)生。

另外我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中還會(huì)加入手動(dòng)/自動(dòng)控制裝置來(lái)精確控制電容的投入及退出，從而達(dá)到滿足功率因數(shù)的要求。