电容补偿在配电系统的应用

李伟广

摘 要：随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，在城市中民用建筑也不断兴起，这使城市的用电量增长也非常快。但由于这些民用建筑场所内大多使用的都是单相电感性负荷，并且其还伴有自身功率因数低的情况，导致滞后无功功率在电网中所占的比重较大。因此，通常在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置，来确保无功功率在电网中有效地降低，并能充分地利用有功功率，以及使功率因数提高，最终使供电系统的供电效率和电压质量能够有效地提高，进而做到降低配电线路的成本，减少线路损耗及节约电能的目的。

关键词：电容补偿；功率因数；配电系统；应用

中图分类号：TM761 文献标识码：A

随着我国经济的迅猛发展，人们生活水平的提高，促使各种大型民用建筑如雨后春笋般不断涌现出来，如此多的建筑所使用的用电量是非常惊人的，再加上城市原有用电量，很容易导致电网中无功功率的增加。因此为了能够充分利用有用功率，减少线路损耗和成本，可采用在配电系统中安装电容补偿装置的方法，来解决现有的问题。本文主要通过对无功自动补偿的方式和安装位置进行分析。

1.无功功率补偿方式分析

1.1 三相电容自动补偿

三相平衡回路中无功的电流是相同的，在对其进行无功补偿的时候，首先采集功率因数，可以在任何一相中取得，并且依据采集的检测结果，对三相同时进行投切，这样一来，就能够保证三相中任何一相的电压质量了。如果三相的负载出现不平衡的时候，每相中流过的无功电流也不同，当负载的不平衡非常大的时候，三相中无功电流差别也会非常的大。所采集的单相功率因数就不能正确代表其他的两相会出现过补偿或补偿不足的等情况。

1.2 分相电容自动补偿

一般分相电容的自动补偿主要是在三相负载出现了严重的不平衡从而产生的误差过大，导致了整个供电系统出现欠补偿和过补偿的情况，影响整个供电系统的稳定的时候，我们可以采取分相电容自动补偿的方式。分相电容自动补偿能够采集三相功率因数的信号，进而能够读取到每一相的信号，并根据读取到的信号分析每相负载因数的大小，最终确定每相所需要补偿的功率情况，如此，既不会影响到其他的相的运作，也不会有欠补偿或过补偿的现象发生。系统中各种用电设备都能够进行正常的工作。

1.3 集中补偿

集中补偿具有一定的局限性，集中补偿只能够集中在变电所，并且也只能够对系统前端进行相关的补偿，而对下一级的各个分支的电路是没有补偿作用的。但是，集中补偿的方式也有其自身的优势，采用集中补偿的方式，接线简单，运行维护工作量小，使无功就地平衡，不会出现下级配电线路无功电流过大的情况。从而有利于功率因数稳定。集中补偿的方式比较适用于一些需要的无功电流比较小的建筑。

1.4 个别补偿

采用个别补偿最好的效果就是对单台用电设备进行补偿或者对单个的用电设备进行补偿。个别补偿的方式比较适用于较小的建筑中，对于一些大型的公共场所采用个别补偿的方式维护起来是非常麻烦的，因此，对于一些大型的公共场所一般不采用个别补偿的方式。个别补偿若是运用大焊接车间等工业的厂房中，就比较的合适。通过个别补偿的方式能够比较有效地提高单台设备的功率因数。

1.5 分组补偿

分组补偿主要在供电比较集中的位置上进行补偿。采用分组补偿的方式能够比较好地解决系统的无功补偿，并且还能够有效地利用电容器，从而可以使整个配电干线的截面相应地减小，而且整个线路的损耗也会降低。能够很好的解决由于集中补偿导致的线路无功电流过大的情况，也会解决配电线路截面过大的情况，并且也能够解决个别补偿导致的投资成本大过大，安装过于分散的问题。由此看来，采用分组补偿方式的综合效益较高。

2.如何选择补偿级数

由于建筑增多，用电量的增大，在实际用电过程中，欠补偿或过补偿的情况时有发生，其中因负荷性质欠补偿为感性，无功功率会有很大的增加，导致设备的效率低下，进而使用户的负担加大，这种情况一旦出现的范围较大，就会使电网的安全运行受到影响。对于这样的情况就要对选择的补偿级数进行考虑了，也就是电容器的分组数，其精度是随着数量的增多而越高，但这样既会加大成本，又会增大补偿柜的体积，非常不利于安装。

然而因负荷性质为容性的过补偿情况，会使用户的电压升高，进而会威胁到线路和设备的安全，以及电容器的自身安全等，情况非常严重。而我国规定电容器在电压超过1.1倍的电容额定电压时就必须退出运行，否则设备过热的情况就很容易发生，甚者还会使其寿命缩短或立即烧毁。

经过以上分析，对补偿容量的选定要根据变压器及负荷情况来进行决定，且为了提高精度最后两组采用小容量的补偿（但不能低于6组），如此就不会发生欠补偿或过补偿的情况了。

此外，为了精确地控制电容的投入及退出，可在生产过程中加入手动或自动的控制装置，进而达到满足功率因数的要求。

3.无功率补偿方式在配电系统中应用分析

由于集中补偿的方式和个别补偿的方式在配电系统中应用时存在着很大的局限性，因此，本文主要介绍三相和分相电容自动补偿以及分组补偿在配电系统中的应用。下面就对其进行具体地分析。

3.1 分相和三相电容自动补偿在配电系统中分析

对于分相和三相电容自动补偿可以通过一个实例来进行说明。例如：某个高层建筑物，主要的用电设备是空调机组、水泵、照明灯等。空调机组，水泵以及风机均采用三相负荷。照明灯则一般采用的是单相负荷。在进行相关设计的前期，可以通过将低压用电设备和电容器组进行相应的并联实现自动补偿。但是在实际的应用过程中，所用的用电设备不能正常使用或烧坏的情况会常常发生，对建筑中人员的正常工作影响非常大。针对这一情况进行了现场测试，发现低压回路中的三相负荷存在着非常大的不平衡。三相电流最大相差高达900A。对于出现的这种问题，一般采用分相电容自动补偿是比较合适的。通过分相电容补偿的方式能够实现电容器组补偿不平衡的无功电流。因此，采用分相补偿的方式能够对每相的功率因数都能够进行分别的补偿，并使其他相都不会有过补偿和欠补偿的情况发生。

3.2 分组补偿在配电系统中分析

对于分组补偿在配电系统中我们也可以用一个实例来进行相关的分析。比如：在某个轿车焊接的车间中，有两条焊接的生产线，其主要的是悬挂点焊机，两相为380V，其功率因数0.5，总计33000kV。可以考虑采用分组补偿的方式，来对每条生产线的母线槽接入的位置设置相关的分相电容补偿，其补偿量700kVar，通过分组补偿的方式共计1300kVar而变电所内的补偿數值为600kVar，补偿后功率因数为0.92，通过进行相关的计算，每条焊接生产线都需要2100A的母线槽进行供电。采用分组补偿的方式对轿车焊接车间来进行供电，不但能够有效减少配电干线的截面，而且也会相应地降低损耗，最终达到降低经济成本的目的。

结语

在实际的运用过程中，对各种电容补偿方式的优势以及劣势要全面地进行了解，同时对其还要根据各个场所实际的应用情况，来选择最佳的电容补偿的方式，进而对用电设备进行相应的无功补偿，对此不但能够使其适应任何场所的实际用电需求，而且还能够促进整个供电系统的稳定和安全运行。

参考文献

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