電容補償在低壓配電系統的應用研究

摘 要：伴隨控制技術的不斷發展和電力電子技術的日益進步，會有更多的無級調節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、快速的系統無功補償，使得牽引供電系統運行經濟效益和電能質量得到有效提高。

關鍵詞：低壓系統；電容；無功補償

功率因數是衡量企業供電系統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，以便于統一安裝及接線。而在實際在應用中會出現以下問題，工業廠房的供配電系統比民用住宅的供配電系統復雜，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定性。對大電流負載的突發啟動給予電流補償，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、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供電設備容量。因此，在一定的有功功率下，當用電企業 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；農業用電功率因數為 0.80 以上。

2.2電容補償方法

采用并聯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。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。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。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設備技術性能和技術水平，提高了系統功率因數，節約了電能，改善了電力品質，提高系統設備使用壽命，為確保廠安全高效生產穩定進行發揮了重要作用。

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.企業無功功率補償點的合理選擇[J].電工技術，2013