中壓電容補償對供電系統的影響

【摘要】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，通常在供電系統中裝設電容器無功補償裝置。本文主要通過設計工作中所遇到的具體工程對無功自動補償的方式和安裝位置作出了分析和比較。得出電壓補償對供電系統的影響。

【關鍵詞】供電系統；電容補償；電壓調節；應用

【中圖分類號】U223.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0033-01

隨著國家經濟的發展和人民生活水平的提高，大量的高層樓房、高檔商場、賓館、辦公樓等民用建筑在城市中拔地而起，使城市用電量快速增長。但是，在這些民用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，通常在供電電系統中裝設電容器無功補償裝置。

1 無功自動補償按性質分為三相電容自動補償和分相電容自動補償

三相電容自動補償主要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。

在民用建筑中大量使用的是單相負荷，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。

據有關資料介紹，某地綜合樓是集商場、銀行、辦公、車庫、賓館為一體的一類高層建筑，總建筑面積3.2萬m²。主要用電設備有空調機組、水泵、風機及照明燈具等，其中照明燈具均為單相負荷，功率因數在0.45～0.75之間。低壓有功計算負荷2815kW，其中，照明用電有功負荷1086.5kW，其它負荷基本為空調、風機、水泵、電梯等三相負荷。補償前無功功率3182kvar，若整體功率因數補償到0.92，需補償1982kvar，補償后無功功率1200kvar。原設計采用低壓配電室并聯電容器組三相集中自動補償，工程竣工投入使用后，經常出現儀器、燈具等用電設備燒壞或不能正常使用等情況，影響正常經營和工作。經現場測試，發現低壓饋線回路三相負荷不平衡，差距越大，電流差也越大，最大相電流差為900A；檢測母線電壓，三相母線電壓有的高達260V，有的低到190V。通過分析是三相電容自動補償造成的結果。

對于三相不平衡及單相配電系統采用分相電容自動補償是解決上述問題的一種較好的辦法，其原理是通過調節無功功率參數的信號取自三相中的每一相，根據每相感性負載的大小和功率因數的高低進行相應的補償，對其它相不產生相互影響，故不會產生欠補償和過補償的情況。

2 電容補償的使用：智能三相自動無功補償

該裝置的控制模塊和數據采集模塊采用新型單片機和大規模集成電路，開關模塊采用大功率晶閘管，實現電容器組的零電壓投入和零電流切除，無合閘浪涌電流沖擊，無火花和諧波干擾。產品特點如F：

（1）實現了控制模塊的數字化和智能化，開關執行單元無觸點，確保了控制精度和運行的可靠性；

（2）全自動分相、分級按需補償；

（3）可靈活設定過壓、欠壓、欠流延時等參數，具有完善的越限報警和過壓、欠壓、缺相、缺零、諧波越限保護縮閉功能，保證系統安全運行；

（4）實時數字式測量、顯示電網中的主要參數：功率因數、電壓、電流、諧波電壓及電流、有功功率及電度、無功功率及電度等；

（5）帶有諧波分析，測量總的諧波失真（THD）以及1～31次諧波電壓及電流，為治理諧波提供準確的數字依據；

（6）采用“自愈式”電容器，具有使用壽命長、可靠性強、溫升小、無需專門散熱裝置等優點；

（7）具有數據采集功能和標準的通信接口（RS232），可實現遠程實時監測和計算機聯網管理；

（8）采用模塊化結構設計，易于維護和升級。

從上述產品的功能可以看出，智能三相自動無功補償能自動檢測各相負載的功率因數，同時自動分相投入各相所需的電容補償量，以使各相的無功功率補償達到最佳狀態，對于大量使用單相用電負荷，易產生三相不平衡的用電單位如住宅小區、賓館、飯店、大型商場等民用建筑的配電系統有改善功率因數、提高電網效率、改善電壓質量、節約用電、增大變器有功容量等顯著效果，較大程度滿足了“電網綠化”的要求。2分組電容自動補償的應用在低壓電網中大量的用電設備為電感性，尤其是在大面積、大開間的商場、辦公樓等日常生活和辦公場所，大都會采用發光效果好的熒光燈進行人工照明。熒光燈具有光效好、壽命長、無污染等特點，屬綠色光源。目前，民用建筑工程中大量使用電感型鎮流器熒光燈，壓它具有成本低、壽命長、維修工作量少、投資少等優點，但其啟動時間長，功率因數低，約為0.5～0.6，自身損耗大，加大了供配電系統網絡損耗，造成了能源的浪費。

通過電容補償的方式來解決大面積商場、辦公樓的感性負荷功率因數低的問題是目前設計中常用的方法。

結語：在目前補償電容器技術和制造質量、自動投切裝置有了很大提高的前提下，筆者認為在這類民用建筑的配電系統中分組設置補償電容，即根據建筑使用功能分區，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。

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