電容柜在低壓配電系統(tǒng)中的應用研究

張樹

摘 要：進入21世紀以來，我國的經濟、科技均實現(xiàn)了飛速發(fā)展，與此同時，支撐國家基礎建設的電力需求也越來越大。低壓配電系統(tǒng)（例如普通電動機和變壓器）中的功率負載經常會將其稱之為感應負載。感應負載主要是為低壓電力裝備實現(xiàn)無功功率提供支持。能夠保證低壓配電系統(tǒng)持久、無波動的運行具有很大的現(xiàn)實意義，因此有必要在電網中安裝無功功率補償裝置，例如電容器柜，以便當感應負載提供的無功功率不足時進行補充，對電能實現(xiàn)完全的利用。而本文以電容器柜為研究對象，將其在低壓配電系統(tǒng)中的應用作為文章的研究內容，其研究結果具有很重要的價值。

關鍵詞：電容柜;低壓;配電系統(tǒng);應用;分析

近年來，全國人民的生活水平隨著經濟水平的提高也到達了一個新的高度。尤其是，大型建筑如雨后春筍般的出現(xiàn)，以工業(yè)集群，高端辦公樓和商務酒店等為代表，其大量的建筑導致電力消耗出現(xiàn)急速的增加。在大型建筑群中感應負載作為最常用的電力設施被使用。因為感應負載較低的功率，導致了無功功率大量的出現(xiàn)在低壓配電的系統(tǒng)中。無功功率的大量使用導致了功率因素的降低，無法保證有用功的使用，所以通常需要將電容器柜安裝在，在低壓配電系統(tǒng)中，旨在補充工作期間的無用功。

1 低壓配電系統(tǒng)加裝電容柜的必要性

一般情況下，無功功率的自動補償根據其性質可將其分為兩種，即三相電容器自動補償和分相電容器自動補償。其中，三相電容器自動補償被廣泛用于三相載荷均衡的配電網絡中。使用在均衡網絡的原因在于三相電路電力供應較穩(wěn)定，并且每條電路中都有等量的無功電流。所以，電容器柜中進行無功功率補充時，其三條回路維持一致時，就可以對三相電壓的電能質量進行等量的維持，而三相電容器自動補償一般會選擇在三相電氣設備使用量比較大的工廠以及礦山中。在民用建筑中，由于其用電特點以及生活需求，一般選擇單相的感應負載作為主要的供電方式，尤其是家用燈管以及空調等常用的設備負載的變量較大，規(guī)律性較弱，如果采用三相供電，會導致電路的負載不平衡，而在低壓配電系統(tǒng)表現(xiàn)的更加強烈。因為用來補充無功功率的采樣信號一般來源于三相中的任何一相，所以未進行采樣的其他兩相被過度補充或補充不足，一旦出現(xiàn)過度補充現(xiàn)象，就會導致過度補充的那一相的電壓急劇上升，這樣就會引起過電壓導致電氣設備的控制以及保護的部件損壞;當發(fā)生補充不足時，補充相的電流線中的其電能將連續(xù)增加，并且由于電流的瞬時上升，線路和斷路器等電氣設備的溫度將會急劇上升，一旦溫度超過安全范圍，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，持續(xù)下去，將會燒毀電氣設備。

通過以上的分類情況，分析可得，采用以往的補充功率的方法不僅不可以達到節(jié)能的目的，而且還會造成更多的電能浪費，并且不能有效地補充電路中的無功功率，因此可以看出，在低壓配電系統(tǒng)一旦產生不良情況，如過度補充或補充不足的現(xiàn)象時會影響電網的供電穩(wěn)定，嚴重時還會危及整個電網的安全運行。現(xiàn)在為了解決過度補充以及補充不足等問題，有必要在低壓配電系統(tǒng)中安裝電容器柜，并通過電容器柜進行理想的無功補償，從而大幅度降低功率，減少運營線路中電力的損耗，節(jié)約低壓線路運行成本，節(jié)約電能進而達到保護環(huán)境的目的。

2電容柜補充容量及補充側確定

基于低壓配電系統(tǒng)的實際運行，由數據顯示其電容器柜的無功功率的補充容量一般可達到變壓器額定容量四分之一，在特定的場景下有時會達到二分之一。電容器柜一般情況下包括三種補充模式，分別為：三相共補、分相補充以及融合補充。而三相電容器通用補充法主要用于三相電氣負載平衡的低壓配電系統(tǒng)中。該系統(tǒng)中三相電路一致維持平衡的狀態(tài)，并且各個電路中的電流均一致，因此，在執(zhí)行電容補充時，通常從三相的任何相位獲取用于調節(jié)無功功率的電信號，一般來講，三相共補可以保證系統(tǒng)的平穩(wěn)持久的運行。分相補充法通常用于民用建筑中，主要是為了維持居民的家庭用電。

在低壓配電系統(tǒng)中，電容器最理想的位置就是只作用在需要的地方，但這種要求是在實際中是很難滿足的。因為在電網中不管是變壓器或各種負載其在工作期間均會有無功功率出現(xiàn)。在實際操作中，電容補充裝置的安裝一般選擇在以下位置進行：在電網的開端電站進行補充，在負載消耗的位置進行補充，在用戶端進行補充以及配電線路補充。對于電力系統(tǒng)，可以在高壓端以及低壓端執(zhí)行無功功率補充。當選擇在高壓之前執(zhí)行電容補充，盡管電源設備可以滿足功率因數，但還是不可以選擇支路執(zhí)行補充，這是因為如果選擇在支路補充就會導致線路中的無功電流變大，并且無法減小傳輸線路的橫截面，因此不能確保整個低壓系統(tǒng)的電能質量。低壓端的無功功率的補充，不僅可以顯著降低變壓器和線路的功耗，而且可以將變壓器以及線路效率與利用率變大，并增加負載端的電壓。

3電容柜補充系列選擇

在電容的實際補充應用過程中，在用戶端也會經常發(fā)生補充過度以及補充不足的情況，因此，因為過度補充的負載是屬于電容性的，因此毫無疑問就會增加用戶端的電壓，會對用戶端的設備和線路造成威脅，甚至還會對電容器柜本身構成潛在的安全危害。國家以及行業(yè)的相關法律規(guī)定中明確的講了，當傳輸線電壓大于電容器額定電壓的1.1倍時，必須將電容器柜隔出配電系統(tǒng)，不然的話就會出現(xiàn)設備過熱的現(xiàn)象，降低電氣設備的年限，溫度達到一定值時，會有燒壞設備的危險。一般而言，補償不足的負載屬于電感性，這樣會導致用戶端的無功功率增加，大大降低電氣設備的效率。如果在電網系統(tǒng)中大規(guī)模使用，就會大幅度的提升用戶端的電力成本，假設發(fā)生此類情況，將不利于電網系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。因此，在選擇電容器柜時，必須將補償水平作為選擇的依據。補償系列實質上是電容器的數量。電容器的數量越多，就會越精準。但是電容器柜的數量決定了電容器柜的體積，體積過大會影響電容器柜的安裝。將實際運行情況作為基礎，結合變壓器以及電氣負載的現(xiàn)象，能夠通過兩項補充方法，在高精度的前提下，有效的避免補充過度以及補充不足。

在系統(tǒng)中選擇的大多數設備都是感應設備，尤其是在城市的購物中心，辦公樓和住宅樓中。通常，具有更好的發(fā)光效果的熒光燈被用于照明，因為熒光燈具有長壽命和良好的光效率，且屬于綠色能源的一種。不難發(fā)現(xiàn)，在低壓配電系統(tǒng)中安裝電容器柜可有效提高功率因數，大幅度增強低壓配電系統(tǒng)的效率，并增加變壓器的有功容量，從而大大滿足對綠色電力的需求。

4結論

結合全文，可知，電容器柜作為低壓配電系統(tǒng)中補充無功功率的重要裝置，不僅可以提高低壓系統(tǒng)的功率，使其能夠降低過度補充、補充不足的出現(xiàn)，從而可以大大提高系統(tǒng)的運行效率，從而大大的降低了輸電的成本，降低了過程中的損失，可以滿足客戶對穩(wěn)定的電流的需求，能夠產生很好的經濟效益，并且有利于環(huán)保發(fā)電輸電線路的廣泛普及。

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