電容補(bǔ)償在配電系統(tǒng)的應(yīng)用

李偉廣

摘 要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(zhǎng)也非常快。但由于這些民用建筑場(chǎng)所內(nèi)大多使用的都是單相電感性負(fù)荷，并且其還伴有自身功率因數(shù)低的情況，導(dǎo)致滯后無(wú)功功率在電網(wǎng)中所占的比重較大。因此，通常在低壓供配電系統(tǒng)中裝設(shè)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置，來(lái)確保無(wú)功功率在電網(wǎng)中有效地降低，并能充分地利用有功功率，以及使功率因數(shù)提高，最終使供電系統(tǒng)的供電效率和電壓質(zhì)量能夠有效地提高，進(jìn)而做到降低配電線路的成本，減少線路損耗及節(jié)約電能的目的。

關(guān)鍵詞：電容補(bǔ)償；功率因數(shù)；配電系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)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(xiàn)出來(lái)，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(dǎo)致電網(wǎng)中無(wú)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(tǒng)中安裝電容補(bǔ)償裝置的方法，來(lái)解決現(xiàn)有的問題。本文主要通過對(duì)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞胶桶惭b位置進(jìn)行分析。

1.無(wú)功功率補(bǔ)償方式分析

1.1 三相電容自動(dòng)補(bǔ)償

三相平衡回路中無(wú)功的電流是相同的，在對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，首先采集功率因數(shù)，可以在任何一相中取得，并且依據(jù)采集的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)三相同時(shí)進(jìn)行投切，這樣一來(lái)，就能夠保證三相中任何一相的電壓質(zhì)量了。如果三相的負(fù)載出現(xiàn)不平衡的時(shí)候，每相中流過的無(wú)功電流也不同，當(dāng)負(fù)載的不平衡非常大的時(shí)候，三相中無(wú)功電流差別也會(huì)非常的大。所采集的單相功率因數(shù)就不能正確代表其他的兩相會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償或補(bǔ)償不足的等情況。

1.2 分相電容自動(dòng)補(bǔ)償

一般分相電容的自動(dòng)補(bǔ)償主要是在三相負(fù)載出現(xiàn)了嚴(yán)重的不平衡從而產(chǎn)生的誤差過大，導(dǎo)致了整個(gè)供電系統(tǒng)出現(xiàn)欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償?shù)那闆r，影響整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定的時(shí)候，我們可以采取分相電容自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞?。分相電容自?dòng)補(bǔ)償能夠采集三相功率因數(shù)的信號(hào)，進(jìn)而能夠讀取到每一相的信號(hào)，并根據(jù)讀取到的信號(hào)分析每相負(fù)載因數(shù)的大小，最終確定每相所需要補(bǔ)償?shù)墓β是闆r，如此，既不會(huì)影響到其他的相的運(yùn)作，也不會(huì)有欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象發(fā)生。系統(tǒng)中各種用電設(shè)備都能夠進(jìn)行正常的工作。

1.3 集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償具有一定的局限性，集中補(bǔ)償只能夠集中在變電所，并且也只能夠?qū)ο到y(tǒng)前端進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)償，而對(duì)下一級(jí)的各個(gè)分支的電路是沒有補(bǔ)償作用的。但是，集中補(bǔ)償?shù)姆绞揭灿衅渥陨淼膬?yōu)勢(shì)，采用集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功就地平衡，不會(huì)出現(xiàn)下級(jí)配電線路無(wú)功電流過大的情況。從而有利于功率因數(shù)穩(wěn)定。集中補(bǔ)償?shù)姆绞奖容^適用于一些需要的無(wú)功電流比較小的建筑。

1.4 個(gè)別補(bǔ)償

采用個(gè)別補(bǔ)償最好的效果就是對(duì)單臺(tái)用電設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償或者對(duì)單個(gè)的用電設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。個(gè)別補(bǔ)償?shù)姆绞奖容^適用于較小的建筑中，對(duì)于一些大型的公共場(chǎng)所采用個(gè)別補(bǔ)償?shù)姆绞骄S護(hù)起來(lái)是非常麻煩的，因此，對(duì)于一些大型的公共場(chǎng)所一般不采用個(gè)別補(bǔ)償?shù)姆绞?。個(gè)別補(bǔ)償若是運(yùn)用大焊接車間等工業(yè)的廠房中，就比較的合適。通過個(gè)別補(bǔ)償?shù)姆绞侥軌虮容^有效地提高單臺(tái)設(shè)備的功率因數(shù)。

1.5 分組補(bǔ)償

分組補(bǔ)償主要在供電比較集中的位置上進(jìn)行補(bǔ)償。采用分組補(bǔ)償?shù)姆绞侥軌虮容^好地解決系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，并且還能夠有效地利用電容器，從而可以使整個(gè)配電干線的截面相應(yīng)地減小，而且整個(gè)線路的損耗也會(huì)降低。能夠很好的解決由于集中補(bǔ)償導(dǎo)致的線路無(wú)功電流過大的情況，也會(huì)解決配電線路截面過大的情況，并且也能夠解決個(gè)別補(bǔ)償導(dǎo)致的投資成本大過大，安裝過于分散的問題。由此看來(lái)，采用分組補(bǔ)償方式的綜合效益較高。

2.如何選擇補(bǔ)償級(jí)數(shù)

由于建筑增多，用電量的增大，在實(shí)際用電過程中，欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償?shù)那闆r時(shí)有發(fā)生，其中因負(fù)荷性質(zhì)欠補(bǔ)償為感性，無(wú)功功率會(huì)有很大的增加，導(dǎo)致設(shè)備的效率低下，進(jìn)而使用戶的負(fù)擔(dān)加大，這種情況一旦出現(xiàn)的范圍較大，就會(huì)使電網(wǎng)的安全運(yùn)行受到影響。對(duì)于這樣的情況就要對(duì)選擇的補(bǔ)償級(jí)數(shù)進(jìn)行考慮了，也就是電容器的分組數(shù)，其精度是隨著數(shù)量的增多而越高，但這樣既會(huì)加大成本，又會(huì)增大補(bǔ)償柜的體積，非常不利于安裝。

然而因負(fù)荷性質(zhì)為容性的過補(bǔ)償情況，會(huì)使用戶的電壓升高，進(jìn)而會(huì)威脅到線路和設(shè)備的安全，以及電容器的自身安全等，情況非常嚴(yán)重。而我國(guó)規(guī)定電容器在電壓超過1.1倍的電容額定電壓時(shí)就必須退出運(yùn)行，否則設(shè)備過熱的情況就很容易發(fā)生，甚者還會(huì)使其壽命縮短或立即燒毀。

經(jīng)過以上分析，對(duì)補(bǔ)償容量的選定要根據(jù)變壓器及負(fù)荷情況來(lái)進(jìn)行決定，且為了提高精度最后兩組采用小容量的補(bǔ)償（但不能低于6組），如此就不會(huì)發(fā)生欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償?shù)那闆r了。

此外，為了精確地控制電容的投入及退出，可在生產(chǎn)過程中加入手動(dòng)或自動(dòng)的控制裝置，進(jìn)而達(dá)到滿足功率因數(shù)的要求。

3.無(wú)功率補(bǔ)償方式在配電系統(tǒng)中應(yīng)用分析

由于集中補(bǔ)償?shù)姆绞胶蛡€(gè)別補(bǔ)償?shù)姆绞皆谂潆娤到y(tǒng)中應(yīng)用時(shí)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(dòng)補(bǔ)償以及分組補(bǔ)償在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。下面就對(duì)其進(jìn)行具體地分析。

3.1 分相和三相電容自動(dòng)補(bǔ)償在配電系統(tǒng)中分析

對(duì)于分相和三相電容自動(dòng)補(bǔ)償可以通過一個(gè)實(shí)例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。例如：某個(gè)高層建筑物，主要的用電設(shè)備是空調(diào)機(jī)組、水泵、照明燈等?？照{(diào)機(jī)組，水泵以及風(fēng)機(jī)均采用三相負(fù)荷。照明燈則一般采用的是單相負(fù)荷。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的前期，可以通過將低壓用電設(shè)備和電容器組進(jìn)行相應(yīng)的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，所用的用電設(shè)備不能正常使用或燒壞的情況會(huì)常常發(fā)生，對(duì)建筑中人員的正常工作影響非常大。針對(duì)這一情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)低壓回路中的三相負(fù)荷存在著非常大的不平衡。三相電流最大相差高達(dá)900A。對(duì)于出現(xiàn)的這種問題，一般采用分相電容自動(dòng)補(bǔ)償是比較合適的。通過分相電容補(bǔ)償?shù)姆绞侥軌驅(qū)崿F(xiàn)電容器組補(bǔ)償不平衡的無(wú)功電流。因此，采用分相補(bǔ)償?shù)姆绞侥軌驅(qū)γ肯嗟墓β室驍?shù)都能夠進(jìn)行分別的補(bǔ)償，并使其他相都不會(huì)有過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)那闆r發(fā)生。

3.2 分組補(bǔ)償在配電系統(tǒng)中分析

對(duì)于分組補(bǔ)償在配電系統(tǒng)中我們也可以用一個(gè)實(shí)例來(lái)進(jìn)行相關(guān)的分析。比如：在某個(gè)轎車焊接的車間中，有兩條焊接的生產(chǎn)線，其主要的是懸掛點(diǎn)焊機(jī)，兩相為380V，其功率因數(shù)0.5，總計(jì)33000kV。可以考慮采用分組補(bǔ)償?shù)姆绞?，?lái)對(duì)每條生產(chǎn)線的母線槽接入的位置設(shè)置相關(guān)的分相電容補(bǔ)償，其補(bǔ)償量700kVar，通過分組補(bǔ)償?shù)姆绞焦灿?jì)1300kVar而變電所內(nèi)的補(bǔ)償數(shù)值為600kVar，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.92，通過進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，每條焊接生產(chǎn)線都需要2100A的母線槽進(jìn)行供電。采用分組補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)轎車焊接車間來(lái)進(jìn)行供電，不但能夠有效減少配電干線的截面，而且也會(huì)相應(yīng)地降低損耗，最終達(dá)到降低經(jīng)濟(jì)成本的目的。

結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的運(yùn)用過程中，對(duì)各種電容補(bǔ)償方式的優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)要全面地進(jìn)行了解，同時(shí)對(duì)其還要根據(jù)各個(gè)場(chǎng)所實(shí)際的應(yīng)用情況，來(lái)選擇最佳的電容補(bǔ)償?shù)姆绞?，進(jìn)而對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)此不但能夠使其適應(yīng)任何場(chǎng)所的實(shí)際用電需求，而且還能夠促進(jìn)整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]胡國(guó)寧，胡書田.電力系統(tǒng)及自動(dòng)化的分析研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2014（6）：28-29.

[2]李志平.有關(guān)電容補(bǔ)償裝置的安裝調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)的探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013（15）：102-103.

[3]宋磊.電容補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)選用點(diǎn)滴談[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（7）：75+77.