浅析电容补偿在配电系统的应用

浅析电容补偿在配电系统的应用摘要：随着我国经济发展以及人民生活水平提升、城市民用建筑不断崛起、城市用电量迅速增加。

但是因为这些民用建筑场所内部多采用单相电感性负荷且伴随着本身功率因数较低等问题，致使电网中滞后无功功率占据了很大一部分。

所以一般低压供配电系统都会安装电容器无功补偿装置以保证电网无功功率的有效减少和有功功率的充分利用。

以及使得功率因数得到提升，最终使供电系统供电效率与电压质量得到有效提升继而达到降低配电线路成本、降低线路损耗、节约电能等效果。

本文对无功管理的意义进行了研究，讨论了无功功率的补偿方式，提出了以下观点，仅供参考。

关键词：电容补偿；配电系统；应用前言：伴随着社会的不断进步，最近几年用电需求越来越大这就使用电负荷越来越大。

致使以往的供电容量已不能满足加大负荷以后的现实需要，因此需要对供电容量进行增容处理。

但是在对电力柜进行增容处理时需要降低配电网中无功功率以及促进对应功率因数的提高，为了确保用电设备正常运行和避免用电线路损耗过大必须要在低压配电系统中设置无功电容补偿装置。

一、强化无功管理意义第一、可以减少电费成本。

低压进相电容器可以对感应电力设备的负载进行补偿，使功率因数达到最佳。

为保证功率因素达到相应值，应根据负载情况合理布置配套电容器。

装完之后如果对功率因素进行优化的话就可以显著降低电费成本。

二是减少设备成本。

低压进相电容器在功率因素增加后可减少电流量，选用强电流装置装设该电容器可有效避免电流增加的问题，因此可减少加装配电设备成本。

三是可以促使生产量增加。

在对功率因素进行优化后，电压下降或者改变波动的问题可以得到有效的控制。

低压进相电容器接入发动机后因电压升高、转矩增大而使电压波动的问题得到了控制，保证了电动机平稳、连续地运行有利于提高产量和品质。

最后可以提高配电系统的容量。

选用低压进相电容器可以提高功率因数和减少电线内部电容量，因此可以对配电设备进行负荷控制。

选用低压进相电容器可以使原配电设备不超负荷而使配电系统新增负荷。

二、无功电容补偿装置概述低压配电系统采用无功电容补偿有利于对配电系统电力线路损耗进行有效管控，减少配电系统线路所造成的电力损失，对电力成本管控具有重要意义。

电网中的功率一般情况下包括无功功率和有功功率两大部分。

此处有功功率是指电力系统本身在运行时直接耗用电能并借助相应电气设备将其转化为各种工作活动所需要的能源，如机械能、热能和声能。

有功功率是指借助于电力设备的基本原理和形式，保证电能在变换过程中有合理有效的能源配置措施和途径。

无功率模式不需要消耗电能就可以进行实际运行只是将电能转化为工作需求，这种能量结构并不直接为机械设备提供能源。

但是其属于电力系统内设备做功所必需的条件。

因此目前电力工作一般都要靠并联电容器作为无功补偿设备把具有容性功率负荷和感性功率负荷在同一线路内并联起来，使能量在这两类负荷之间达到互相交换。

这样感性负荷所需要的无功功率就可以通过容性负荷所输出的无功功率来进行补偿，即无功电容的补偿原理。

三、无功自动补偿的必要性无功自动补偿按其性质通常可分为三相电容和分相电容。

现阶段配电系统当中最常见的就是分相电容自动补偿设备。

这种设备一般都会按照相关技术标准要求以及当前工作当中出现的多种无用电流经过相关回路进行处理，使三相电容自动补偿装置能在三相负载平衡配电系统内使用。

由于三相回路是均衡的且回路中无功电流均匀所以补偿时无功功率参数的调整信号来自三相之一，根据检测结果三相同时投切可以保证三相电压的质量。

三相电容自动补偿通常可以在有三相用电设备比较多的厂矿企业范围内使用。

民用建筑基本采用单相负荷，而建筑照明、空调等由于负荷变化随机性大会造成三相负载不平衡。

尤其是住宅建筑，其电能使用时三相不平衡问题更为严重。

由于调整补偿无功功率时采样信号有可能来自其中任一相，这就造成了没有被探测到的两相间可能存在着补偿过多或补偿不充分的情况。

如果是过度补偿则补偿相电压升高造成控制保护元件等因过电压受损；如属补偿不充分，则补偿相回路电流增大、线路及断路器等装置因电流增大引起发热烧毁。

在这种情况下选用以往那种三相无功补偿办法不但达不到节能目的而且还造成电能浪费和配电系统不能得到有效的补偿，在补偿方面存在着过度补偿或者补偿不足的现象。

这些现象对于配电系统安全稳定运行也有很大影响。

因此低压配电系统无功电容补偿装置已逐步发展成为十分必要的电气配套设备。

该设备的控制模块和数据采集模块借助现代化微电子单机片与大规模集成电路组成的开关结构模式进行设计。

而控制活动通常选用大功率晶闸管进行控制，为了保证电容组零电压输入和零电流切除，当前运行时基本选用无合闸浪涌电流器进行控制这样可以较好地预防其他干扰。

其具有以下显著特点。

第一，确保控制模块数字化、智能化运行，对不同开关进行控制均采用无触点控制有效地提高控制精度和运行稳定性；第二，全自动分相，分级按需补偿；第三，无功电容补偿装置在实际应用时可以根据具体情况设置过电压和欠流延时参数，具有比较完善的电流和电压保护体系是确保配电系统安全平稳运行的一个重要前提条件。

四、无功功率补偿方式分析（一）三相电容自动补偿三相平衡回路无功的电流相等，进行无功补偿时先收集功率因数。

功率因数可从任一相获得并根据收集检测结果对于三相一次投切。

如此可以确保三相任意一相电压质量。

若三相负载不平衡时各相所流经无功电流不等，负载不平衡很大时三相无功电流相差很大。

收集到的单相功率因数并不能正确地代表其他两相将发生过补偿或者补偿不足。

（二）分相电容自动补偿通常分相电容自动补偿多发生于三相负载严重不平衡因而误差过大时，造成整个供电系统欠补偿、过补偿。

当影响到整个供电系统稳定时，可采用自动补偿分相电容。

分相电容自动补偿可以采集三相功率因数信号，然后可以读出各相信号。

根据读出的信号对各相负载因数进行分析，最后确定各相需补偿功率情况这样既不影响其他相关的运行又不存在欠补偿或过补偿，保障系统内各用电设备均能正（三）集中补偿集中补偿有其局限性，只能以变电所为中心而且只能针对系统前端作有关补偿，不能针对下一阶各支路电路。

但集中补偿方式又具有自身优点。

使用集中补偿布线简单、运行和维护工作量少、使得无功就地均衡、不产生下级配电线路过大无功电流从而利于功率因数的稳定。

在某些所需无功电流相对较低的建筑物中，采用集中补偿方式更为合适。

（四）个别赔偿使用个别补偿的最佳结果是补偿一台用电设备或在较小建筑上使用，而对某些大型公共场所使用个别补偿进行维修就很麻烦。

所以对某些大型公共场所通常不用个别赔偿。

个别补偿如果在使用大型焊接车间和其他行业厂房时使用更为适宜。

采用个别补偿可以较有效改善单台装置功率因数。

（五）分组补偿在供电较为集中的地方大多都会选择使用分组补偿。

通过使用分组补偿的方式能够使系统的无功补偿问题得到很好的解决，同时还能保证电容器的使用效果。

这样不仅可以缩小配电干线截面还可以减少整体的损耗。

通过应用分组补偿可以使线路无功电流过大的问题得到改善同时还能避免安装太分散等问题的发生。

因此可以说分组补偿方式的经济效益和社会效益都比较好。

五、如何选择补偿级数由于建筑的增加和用电量的加大，实际使用电力时经常会出现欠偿或过偿现象。

而这当中因为负荷性质而欠偿是感性的无功功率将大幅提升，造成设备运行效率不高，继而使得用户负担过重。

这一现象一旦发生涉及面大，将使得电网安全运行大打折扣。

针对这种情况就需要考虑所选补偿级数即电容器分组个数，精度随个数增加而提高，但是这既增加成本又增加补偿柜尺寸很不利于安装。

由于负荷性质呈容性过补偿状况将导致用户电压上升，继而威胁线路及设备安全同时也影响电容器本身安全等等形势十分严峻。

而且我国规定当电容器电压高于电容额定电压1.1倍以上时电容器必须退出工作，否则极易出现装置过热现象，更有甚者会导致寿命降低或者马上烧坏。

经上述分析后应根据变压器和负荷情况确定补偿容量的选取并为提高准确性最后2组采用小容量补偿（但不能低于6组）以避免欠补偿或过补偿。

另外为实现对电容输入和退出的准确控制，还可以在制造时增加手动或者自动控制装置，可以实现满足功率因数。

六、无功率补偿方式在配电系统中应用分析由于配电系统采用集中补偿方式与个别补偿方式都有较大局限性，所以主要阐述了配电系统三相与分相电容自动补偿与分组补偿。

现具体分析如下。

（一）分相和三相电容自动补偿在配电系统中的应用分析对分相及三相电容的自动补偿可举例加以阐述。

例如：在某高层建筑物中用电设备以空调机组、水泵和照明灯为主。

空调机组、水泵还有风机都是三相负荷。

照明灯通常使用单相负荷。

在相关设计初期低压用电设备与电容器组对应并联即可达到自动补偿目的。

但在实际应用期间所使用用电设备无法正常使用或者被烧毁的现象将时有发生，这对于建筑内人员正常运行造成了很大的影响。

鉴于此现场试验发现低压回路三相负荷不平衡现象十分严重。

三相电流的最大差值可达900A。

为了解决这类问题就需要使用自动补偿的方式。

电容器组能够补偿不平衡的无功电流，从而有效的实现分享电容补偿。

所以通过使用分相补偿不仅可以有效的补偿相对的功率因数还能够避免各种过度补偿以及欠补偿的问题发生。

（二）分组补偿在配电系统中的应用分析对配电系统的分组补偿可通过例子作有关分析。

比如在某轿车的焊接车间内部有两条焊接生产线，以悬挂点焊机为主要的中心。

这两条焊接线的功率为380V功率因数为0.5一共33000kv。

为了保证各生产线的母线槽能够在相对应的位置建立对应的补偿量700vWar，就需要在各个位置进行有效的连接。

通过进行进一步的数据计算可以得到每条的焊接线需要有2100A母线槽供电。

通过这种分组补偿的方式不仅能够保证轿车焊接车店的用电需求，同时还能有效的减少配电干线截面。

还将相应减小损耗并最终实现经济成本下降。

再比如院门诊综合楼共分1-7层，原设计方案照明、插座分两路供电，开关均设1250A，空气绝缘母线槽设1250A，各楼层照明、插座盒进线开关设为400A。

在配电室集中补偿，按规定功率因数需补偿至0.9,1-7层共需补偿737.19KW。

在施工时考虑使用分组补偿的方法即每层配置照明、插座箱处进行补偿，补偿后功率因素为0.9，每层需补偿131.47KW，共计920.29KW。

1-7层配电照、明插座柜采用单回路供电，开关设置为1600A，空气绝缘母线槽设置为1600A，每层配电箱进线开关设置为250A，这虽补偿容量较大但用电线路、开关等却大大减少而且离用电设备较近，可以较有效地实现无功补偿，成本核算起来较集中补偿节省很多。

（三）就地补偿在配电系统中的应用分析就地补偿通常适用于大型厂矿及其他场所。

如某厂大型电动机功率170kW，距离配电房130m，导线截面50mm2。