電容補償在低壓配電系統(tǒng)的應用研究

摘 要：伴隨控制技術的不斷發(fā)展和電力電子技術的日益進步，會有更多的無級調節(jié)無功補償裝置應用的生產過程中去，這種裝置能夠對現場需求加以滿足，提高有效、快速的系統(tǒng)無功補償，使得牽引供電系統(tǒng)運行經濟效益和電能質量得到有效提高。

關鍵詞：低壓系統(tǒng)；電容；無功補償

功率因數是衡量企業(yè)供電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設備使用狀況的一個具有代表性的重要指標。企業(yè)應在提高自然功率因數的基礎上，合理裝置無功補償設備，企業(yè)的功率因數應達到0.9以上。為了更好地補償無功功率，應盡可能地進行就地補償，以實現無功功率的就地平衡原則，減少線路的功率損耗和電壓的損耗，提高無功補償的經濟效果。

1.電容補償應用問題

在公用配電變壓器及用戶配電變壓器多采用集中補償方式，將并聯(lián)電容器組安裝在配電變壓器的低壓母線上，一般均采用成套裝置與低壓配電柜一起裝于室內。因此，并聯(lián)電容器組成套裝置均與所選用的配電柜型式相配套，以便于統(tǒng)一安裝及接線。而在實際在應用中會出現以下問題，工業(yè)廠房的供配電系統(tǒng)比民用住宅的供配電系統(tǒng)復雜，對廠房設備不熟悉，用電裝機容量未明確，而對這情況設計人員都以經驗來設計，往往會造成配電變壓器容量過大，導致補償過大，造成設備的浪費，嚴重影響投資成本、運營成本，不能滿足客戶需求。

2.電容補償的作用與方法

2.1電容補償作用

電容在交流電路里可將電壓維持在較高的平均值，可改善增加電路電壓的穩(wěn)定性。對大電流負載的突發(fā)啟動給予電流補償，電力補償電容組可提供巨大的瞬間電流，可減少對電網的沖擊。 電路里大量的感性負載會使電網的相位產生偏差，（感性元件會使交流電流相位滯后，電壓相位超前）。而電容在電路里的特性與電感正好相反，起補償作用。補償無功功率，可以增加電網中的有功功率的比例常數。減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ0.95時，裝1Kvar電容可節(jié)省設備容量0.52KW；反之增加0.52KW，對原有設備而言相當于增大了發(fā)供電設備容量。因此，在一定的有功功率下，當用電企業(yè) cosΦ越小，其視在功率也越大，為滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量也越大，這樣，不僅增加供電投資，降低設備利用率，也將增加線路電損。負載的功率因數低，對電力系統(tǒng)不利，對新建和改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。在電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到的標準：高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為 0.9 以上；其它 100KVA 及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數為 0.85 以上；農業(yè)用電功率因數為 0.80 以上。

2.2電容補償方法

采用并聯(lián)電容器進行無功補償的方式可以有集中補償、分組補償及個別補償等。個別補償：即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。適合用于低壓網絡，優(yōu)點是補償效果好，缺點是電容器利用率低。分組補償：即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。

3.電容補償的對策分析

3.1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）。

三相電容共補償適用于三相負載平衡的供配電系統(tǒng)。因三相回路平衡，回路中無功電流相同，所以在補償時，調節(jié)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(yè)中。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(jié)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(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無功補償方式，不但不節(jié)能，反而浪費資源，難以對系統(tǒng)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(qū)，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。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。

3.2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(guī)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。

4.結束語

電容無功補償柜技術改造項目的實施，極大的提升了供配電系統(tǒng)設備技術性能和技術水平，提高了系統(tǒng)功率因數，節(jié)約了電能，改善了電力品質，提高系統(tǒng)設備使用壽命，為確保廠安全高效生產穩(wěn)定進行發(fā)揮了重要作用。

參考文獻：

[1]王李楊.無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].價值工程，2012

[2]李威震.企業(yè)無功功率補償點的合理選擇[J].電工技術，2013