電容補償在配電系統的應用

李偉廣

摘 要：隨著國家經濟的發展和人民生活水平的提高，在城市中民用建筑也不斷興起，這使城市的用電量增長也非常快。但由于這些民用建筑場所內大多使用的都是單相電感性負荷，并且其還伴有自身功率因數低的情況，導致滯后無功功率在電網中所占的比重較大。因此，通常在低壓供配電系統中裝設電容器無功補償裝置，來確保無功功率在電網中有效地降低，并能充分地利用有功功率，以及使功率因數提高，最終使供電系統的供電效率和電壓質量能夠有效地提高，進而做到降低配電線路的成本，減少線路損耗及節約電能的目的。

關鍵詞：電容補償；功率因數；配電系統；應用

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A

隨著我國經濟的迅猛發展，人們生活水平的提高，促使各種大型民用建筑如雨后春筍般不斷涌現出來，如此多的建筑所使用的用電量是非常驚人的，再加上城市原有用電量，很容易導致電網中無功功率的增加。因此為了能夠充分利用有用功率，減少線路損耗和成本，可采用在配電系統中安裝電容補償裝置的方法，來解決現有的問題。本文主要通過對無功自動補償的方式和安裝位置進行分析。

1.無功功率補償方式分析

1.1 三相電容自動補償

三相平衡回路中無功的電流是相同的，在對其進行無功補償的時候，首先采集功率因數，可以在任何一相中取得，并且依據采集的檢測結果，對三相同時進行投切，這樣一來，就能夠保證三相中任何一相的電壓質量了。如果三相的負載出現不平衡的時候，每相中流過的無功電流也不同，當負載的不平衡非常大的時候，三相中無功電流差別也會非常的大。所采集的單相功率因數就不能正確代表其他的兩相會出現過補償或補償不足的等情況。

1.2 分相電容自動補償

一般分相電容的自動補償主要是在三相負載出現了嚴重的不平衡從而產生的誤差過大，導致了整個供電系統出現欠補償和過補償的情況，影響整個供電系統的穩定的時候，我們可以采取分相電容自動補償的方式。分相電容自動補償能夠采集三相功率因數的信號，進而能夠讀取到每一相的信號，并根據讀取到的信號分析每相負載因數的大小，最終確定每相所需要補償的功率情況，如此，既不會影響到其他的相的運作，也不會有欠補償或過補償的現象發生。系統中各種用電設備都能夠進行正常的工作。

1.3 集中補償

集中補償具有一定的局限性，集中補償只能夠集中在變電所，并且也只能夠對系統前端進行相關的補償，而對下一級的各個分支的電路是沒有補償作用的。但是，集中補償的方式也有其自身的優勢，采用集中補償的方式，接線簡單，運行維護工作量小，使無功就地平衡，不會出現下級配電線路無功電流過大的情況。從而有利于功率因數穩定。集中補償的方式比較適用于一些需要的無功電流比較小的建筑。

1.4 個別補償

采用個別補償最好的效果就是對單臺用電設備進行補償或者對單個的用電設備進行補償。個別補償的方式比較適用于較小的建筑中，對于一些大型的公共場所采用個別補償的方式維護起來是非常麻煩的，因此，對于一些大型的公共場所一般不采用個別補償的方式。個別補償若是運用大焊接車間等工業的廠房中，就比較的合適。通過個別補償的方式能夠比較有效地提高單臺設備的功率因數。

1.5 分組補償

分組補償主要在供電比較集中的位置上進行補償。采用分組補償的方式能夠比較好地解決系統的無功補償，并且還能夠有效地利用電容器，從而可以使整個配電干線的截面相應地減小，而且整個線路的損耗也會降低。能夠很好的解決由于集中補償導致的線路無功電流過大的情況，也會解決配電線路截面過大的情況，并且也能夠解決個別補償導致的投資成本大過大，安裝過于分散的問題。由此看來，采用分組補償方式的綜合效益較高。

2.如何選擇補償級數

由于建筑增多，用電量的增大，在實際用電過程中，欠補償或過補償的情況時有發生，其中因負荷性質欠補償為感性，無功功率會有很大的增加，導致設備的效率低下，進而使用戶的負擔加大，這種情況一旦出現的范圍較大，就會使電網的安全運行受到影響。對于這樣的情況就要對選擇的補償級數進行考慮了，也就是電容器的分組數，其精度是隨著數量的增多而越高，但這樣既會加大成本，又會增大補償柜的體積，非常不利于安裝。

然而因負荷性質為容性的過補償情況，會使用戶的電壓升高，進而會威脅到線路和設備的安全，以及電容器的自身安全等，情況非常嚴重。而我國規定電容器在電壓超過1.1倍的電容額定電壓時就必須退出運行，否則設備過熱的情況就很容易發生，甚者還會使其壽命縮短或立即燒毀。

經過以上分析，對補償容量的選定要根據變壓器及負荷情況來進行決定，且為了提高精度最后兩組采用小容量的補償（但不能低于6組），如此就不會發生欠補償或過補償的情況了。

此外，為了精確地控制電容的投入及退出，可在生產過程中加入手動或自動的控制裝置，進而達到滿足功率因數的要求。

3.無功率補償方式在配電系統中應用分析

由于集中補償的方式和個別補償的方式在配電系統中應用時存在著很大的局限性，因此，本文主要介紹三相和分相電容自動補償以及分組補償在配電系統中的應用。下面就對其進行具體地分析。

3.1 分相和三相電容自動補償在配電系統中分析

對于分相和三相電容自動補償可以通過一個實例來進行說明。例如：某個高層建筑物，主要的用電設備是空調機組、水泵、照明燈等。空調機組，水泵以及風機均采用三相負荷。照明燈則一般采用的是單相負荷。在進行相關設計的前期，可以通過將低壓用電設備和電容器組進行相應的并聯實現自動補償。但是在實際的應用過程中，所用的用電設備不能正常使用或燒壞的情況會常常發生，對建筑中人員的正常工作影響非常大。針對這一情況進行了現場測試，發現低壓回路中的三相負荷存在著非常大的不平衡。三相電流最大相差高達900A。對于出現的這種問題，一般采用分相電容自動補償是比較合適的。通過分相電容補償的方式能夠實現電容器組補償不平衡的無功電流。因此，采用分相補償的方式能夠對每相的功率因數都能夠進行分別的補償，并使其他相都不會有過補償和欠補償的情況發生。

3.2 分組補償在配電系統中分析

對于分組補償在配電系統中我們也可以用一個實例來進行相關的分析。比如：在某個轎車焊接的車間中，有兩條焊接的生產線，其主要的是懸掛點焊機，兩相為380V，其功率因數0.5，總計33000kV。可以考慮采用分組補償的方式，來對每條生產線的母線槽接入的位置設置相關的分相電容補償，其補償量700kVar，通過分組補償的方式共計1300kVar而變電所內的補償數值為600kVar，補償后功率因數為0.92，通過進行相關的計算，每條焊接生產線都需要2100A的母線槽進行供電。采用分組補償的方式對轎車焊接車間來進行供電，不但能夠有效減少配電干線的截面，而且也會相應地降低損耗，最終達到降低經濟成本的目的。

結語

在實際的運用過程中，對各種電容補償方式的優勢以及劣勢要全面地進行了解，同時對其還要根據各個場所實際的應用情況，來選擇最佳的電容補償的方式，進而對用電設備進行相應的無功補償，對此不但能夠使其適應任何場所的實際用電需求，而且還能夠促進整個供電系統的穩定和安全運行。

參考文獻

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