低壓電容補償柜的最佳安裝位置分析

李志庚

(天津泰達水業有限公司 天津300457)

1 關于電容補償柜安裝位置的介紹

在低壓配電系統中常采用電容無功補償柜提高系統回路的功率因數，并降低系統在電流中的有效值。電容補償柜在原理上相當于產生容性無功電流的發電機，其無功補償的原理是把具有容性功率的負荷裝置和感性功率的負荷裝置并聯在同一低壓系統的母排上，能量在這 2種負荷間相互轉換，在輸出一定有功功率的情況下，使供電系統的損耗降低。但在配電室中，無功電容補償柜的電氣安裝位置有 2種選擇，第一種可以安裝于母排最前端(即靠近變壓器側)，另一種可以安裝于母排最末端(遠離變壓器側)。至于何種電氣安裝位置較佳，需要通過比較這2種不同的電氣安裝位置對于補償柜母排的容量、使用環境及改善效果的差異，得出無功電容補償柜位于配電室中最佳的安裝位置，為低壓配電系統提供最佳化且經濟的補償方案。

2 制作成本的經濟性分析

2.1 安裝于靠近變壓器側

由圖1可以看出，電容補償柜與其他負載出線柜的接線方式為并聯，根據并聯電路的電流規律可知，若電容補償柜安裝于靠近變壓器側，那么所有負載的運行電流都將流經補償柜內的母排，因此母排容量需考慮所有負載同時運行時峰值電流的載流量，并留出余量，由此導致母排所需的容量較大，制作成本相應增加。

圖1 電容補償柜安裝于靠近變壓器側Fig.1 Installation of capacitor compensation cabinet near transformer side

2.2 安裝于遠離變壓器側

如圖 2所示，同樣根據并聯電路的電流規律，若電容補償柜安裝于遠離變壓器側，那么流經補償柜內母排的運行電流僅為本柜自身運行產生的電流，因此母排的容量可適當減小(含余量)，母排的制作成本相對安裝于靠近變壓器側有所減小。

圖2 電容補償柜安裝于遠離變壓器側Fig.2 Installation of capacitor compensation cabinet far away from transformer side

因此，從設備投資角度來講，將電容補償柜安裝于母排最末端為最經濟的安裝方案。

3 使用環境比較

電容補償柜在運行過程中會大量放熱，如果得不到很好的降溫就會對電容器的絕緣造成一定影響，容易引發電氣火災。因此，電容補償柜的安裝位置應考慮環境溫度的影響，確保電容補償柜運行時的熱量能夠得到很好的擴散，以延長電容器的使用壽命，同時也保證了補償柜內電氣設備的良好絕緣，防止發生電氣火災事故。

3.1 安裝于靠近變壓器側

由于電容補償柜的安裝位置非常接近發熱量最大的變壓器，且由上文可知，補償柜內的母排流過相對較大的電流，也會產生較高的溫度，變壓器所帶負荷的運行電流間接提高了補償柜內的溫度。

電容器在正常額定功率下工作時，其周圍環境溫度一般為 40～-25℃；其內部介質的溫度應低于65℃，最高不得超過 70℃，否則會引起熱擊穿，或是引起鼓肚現象，長期溫度過高會嚴重影響電容的耐壓。電容器外殼的溫度介于介質溫度與環境溫度之間，不應超過 55℃。因此，應保持電容器室內通風良好，確保其運行溫度不超過其允許值。

運行中的變壓器和電容補償柜都是發熱量較大的熱源，兩者應盡可能互相遠離，這樣可以使產生的熱量得到很好的擴散，提高了兩者的運行可靠性和安全性。

3.2 安裝于遠離變壓器側

將電容補償柜安裝于母排的最末端，因其距變壓器較遠且補償柜內的母排電流僅為補償電流，這相對于變壓器的運行電流減小很多，故相對于前者，補償柜內會產生較低的損耗及溫度。

綜合比較這2種電氣安裝位置，顯然安裝于遠離變壓器側時，電容補償柜的運行環境相對安全。

4 對于低壓配電系統功率因數的影響

功率因數是衡量和測量電力設備效率高低的重要參數，當功率因數較低時，無功功率就會變大，這樣一來就將設備的利用率降低了，從而增加了線路供電損失，這是不被允許的。從理論計算上來講，根據公式 功 率因數 = 有 功功率 P / 視在功率 S 可知，低壓配電系統功率因數的計算只與2個參數有關，一是變壓器容量的大小 S(視在功率)，二是所有負載的有功功率的大小P(有功功率)，這2個參數直接決定了無功補償裝置的容量。所以無論電容補償柜安裝于變壓器的近端或遠端，其對系統的功率因數的改善、降低系統在電流及諧波治理中的補償效果皆相同，因此電容補償柜的安裝位置不影響補償柜對低壓配電系統的改善效果。

5 總 結

綜合上述比較結果：將補償柜安裝于遠離變壓器側，母排所須容量最小且最經濟；將補償柜安裝于遠離變壓器側，補償柜的運行環境相對更安全；補償柜無論安裝于變壓器的近端或遠端，對低壓配電系統的改善效果沒有影響。

因此電容補償柜安裝于遠離變壓器側時為最經濟且最佳的配置方式，既能減少投資費用，又能獲得更安全的運行環境，一舉多得。電容補償柜是減輕變壓器、供電系統和工業配電負荷的最簡便、最經濟的方法。盡管設計安裝并聯電容補償柜已經非常普遍，電容補償柜的運行管理困難及電容器安全運行的問題也應受到重視。