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(yè)有限公司 天津300457)

1 關(guān)于電容補償柜安裝位置的介紹

在低壓配電系統(tǒng)中常采用電容無功補償柜提高系統(tǒng)回路的功率因數(shù)，并降低系統(tǒng)在電流中的有效值。電容補償柜在原理上相當于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機，其無功補償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β实呢摵裳b置和感性功率的負荷裝置并聯(lián)在同一低壓系統(tǒng)的母排上，能量在這 2種負荷間相互轉(zhuǎn)換，在輸出一定有功功率的情況下，使供電系統(tǒng)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(cè))，另一種可以安裝于母排最末端(遠離變壓器側(cè))。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(huán)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(tǒng)提供最佳化且經(jīng)濟的補償方案。

2 制作成本的經(jīng)濟性分析

2.1 安裝于靠近變壓器側(cè)

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(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，若電容補償柜安裝于靠近變壓器側(cè)，那么所有負載的運行電流都將流經(jīng)補償柜內(nèi)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(yīng)增加。

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

2.2 安裝于遠離變壓器側(cè)

如圖 2所示，同樣根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律，若電容補償柜安裝于遠離變壓器側(cè)，那么流經(jīng)補償柜內(nèi)母排的運行電流僅為本柜自身運行產(chǎn)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(cè)有所減小。

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

因此，從設(shè)備投資角度來講，將電容補償柜安裝于母排最末端為最經(jīng)濟的安裝方案。

3 使用環(huán)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(fā)電氣火災(zāi)。因此，電容補償柜的安裝位置應(yīng)考慮環(huán)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(nèi)電氣設(shè)備的良好絕緣，防止發(fā)生電氣火災(zāi)事故。

3.1 安裝于靠近變壓器側(cè)

由于電容補償柜的安裝位置非常接近發(fā)熱量最大的變壓器，且由上文可知，補償柜內(nèi)的母排流過相對較大的電流，也會產(chǎn)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(nèi)的溫度。

電容器在正常額定功率下工作時，其周圍環(huán)境溫度一般為 40～-25℃；其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)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(xiàn)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(zhì)溫度與環(huán)境溫度之間，不應(yīng)超過 55℃。因此，應(yīng)保持電容器室內(nèi)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(fā)熱量較大的熱源，兩者應(yīng)盡可能互相遠離，這樣可以使產(chǎn)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(cè)

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(nèi)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(nèi)會產(chǎn)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(cè)時，電容補償柜的運行環(huán)境相對安全。

4 對于低壓配電系統(tǒng)功率因數(shù)的影響

功率因數(shù)是衡量和測量電力設(shè)備效率高低的重要參數(shù)，當功率因數(shù)較低時，無功功率就會變大，這樣一來就將設(shè)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(jù)公式 功 率因數(shù) = 有 功功率 P / 視在功率 S 可知，低壓配電系統(tǒng)功率因數(shù)的計算只與2個參數(shù)有關(guān)，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(shù)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(tǒng)的功率因數(shù)的改善、降低系統(tǒng)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(tǒng)的改善效果。

5 總 結(jié)

綜合上述比較結(jié)果：將補償柜安裝于遠離變壓器側(cè)，母排所須容量最小且最經(jīng)濟；將補償柜安裝于遠離變壓器側(cè)，補償柜的運行環(huán)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(tǒng)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(cè)時為最經(jīng)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(huán)境，一舉多得。電容補償柜是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負荷的最簡便、最經(jīng)濟的方法。盡管設(shè)計安裝并聯(lián)電容補償柜已經(jīng)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(yīng)受到重視。