论无功电容补偿在低压配电系统中的应用

论无功电容补偿在低压配电系统中的应用

杨鹏1郭建刚2

杨鹏1郭建刚2

（1宝鸡先行电力电气有限责任公司;2国网陕西省电力公司宝鸡供电司2）

摘要：随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，出现大量的居住楼盘、高档商场、宾馆等民用建筑，使用电量快速增长。但是，这些民用建筑场所内使用的多为单相电感性负荷，因其自身功率因数较低，在电网中滞后无功功率的比重较大。为降低电网中的无功功率，提高功率因数，保证有功功率的充分利用，提高系统的供电质量，减少线路损耗，降低电器成本，节约电能，通常在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置。

关键词：无功电容补偿；低压配电系统；应用

一、分相自动补偿的必要性

无功自动补偿按性质分为三相电容自动补偿和分相电容自动补偿。三相电容自动补偿适用于三相负载平衡的供配电系统。因三相回路平衡，回路中无功电流相同，所以在补偿时，调节无功功率参数的信号取自三相中的任意一相，根据检测结果，三相同时投切可保证三相电压的质量。三相电容自动补偿它适用于大量使用的三相用电设备的厂矿企业。

但民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的另两相要么过补偿，要么欠补偿。这种情况下用传统的三相无功补偿方式，不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿，补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。

据有关资料介绍，某地综合楼是集商场、银行、办公、车库、宾馆为一体的一类高层建筑，总建筑面积3.2万平方米。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等，其中照明灯具均为单相负荷，功率因数在0.45~0.75之间。低压有功计算负荷2815kW，其中，照明用电有功负荷1086.5kW，其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率3182KVAR，若整体功率因数补偿到0.92，需补偿1982KVAR，补偿后无功功率1200KVAR。原设计采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿，工程竣工投入使用后，经常出现仪器、灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况，影响正常经营和工作。经现场测试，发现低压馈线回路三相负荷不平衡，差距很大，电流差异大，最大相电流差为900A；三相母线电压有的高达260V，有的低到190V，通过分析是三相电容自动补偿造成的结果。

该装置的控制模块和数据采集模块采用新型单片机和大规模集成电路，开关模块采用大功率晶闸管，实现电容器组的零电压投入和零电流切除，无合闸浪涌电流冲击，无火花和谐波干扰。产品特点如下：

①实现了控制模块的数化和自能字化，开关执行单元无触点，确保了控制精度和运行的可靠性；

②全自动分组、分级按需补偿；

③可灵活设定过压、欠压、欠流延时等参数，具有完善的越限报警和过压、欠压、缺相、缺零、谐波越线保护缩闭功能，保证系统安全运行；

④实时数字式测量、显示电网中的主要参数：功率因数、电压、电流、谐波电压及电流、有功功率及电度、无功功率及电度等；

⑤带有谐波分析，测量总的谐波失真（THD)以及1-31次谐波电压及电流，为治理谐波提供准确的数字依据；

二、分组电容自动补偿的应用

在低压电网中大量的用电设备为电感性，尤其是在大面积、大开间的商场、办公楼等日常生活和办公场所，大都会采用发光效果好的荧光灯进行人工照明。荧光灯具有光效好、寿命长、无污染等特点，属绿色光源。目前，民用建筑工程中大量使用电感型镇流器荧光灯，它具有成本低、寿命长、维修工作量少、投资少等优点，但其启动时间长，功率因数低，自身损耗大，加大了供配电系统电网的电损，即补偿后设备利用率提高了29.35%。在选用型号及截面相同的电缆时，减少了线路损耗根据公式：线损P=12R，则△P=2R-2Rη=X100%=X100%=50.08%，即补偿后线路损耗降低了50.08%。

三、分组补偿的可行性

下面结合工程应用举例说明分组补偿的可行性。某地新华书店大楼由商场、书店营业厅、餐饮、宾馆、地下车库办公室组成，属一类高层，功能较复杂，其中1-6层为书店营业厅，单层面积约2800平方米（标准层，每层均相同），其照明采用电感类荧光灯，功率因数较低。（电源方案设计时只在变电所采用集中补偿柜）1-6层配电照明箱由变配电所采用一回路供电开关为1250A，空气绝缘母线槽选用一段1250A，每层配电照明箱进线开关选用250A；如果每层进行分组电容补偿比在变配电所设集中补偿柜电容器总容量要高出20%左右。不但减少了开关和线路的投资，这部分费用相对于电容器的投资要高许多。每层在配电照明箱处设电容补偿并不增加配电箱的数量，只需将配电照明箱的尺寸加大，电容器装于箱内。

结语

根据各层配电照明箱的设置分组装设电容补偿的方式较好地解决了集中补偿与个别设备补偿造成的线路中无功电流大，线路电压低，功率因数低问题。减少了线损，提高了用电质量。对于大型商场、写字楼等大量使用低功率因数设备的民用建筑在设计时应根据具体情况采用分组设置电容补偿方式比较合理，使宝贵的电能得到充分利用。

参考文献

[1]李志平.有关电容补偿装置的安装调试与运行维护的探讨[J].企业技术开发.2013(15)

[2]宋磊.电容补偿装置设计选用点滴谈[J].军民两用技术与产品.2014(07)

作者简介

杨鹏，男，1979年10月，宝鸡先行电力电气有限责任公司，现从事电力设备的研发推广工作。

郭建刚，男，1979年8月，国网陕西省电力公司宝鸡供电公司，现从事营销部客户工程管理工作。