浅谈无功电容补偿在低压配电系统中的应用

应用技术　Ｉ■　浅谈无功电容补偿在低压配电系统中的应用　１康中图分类号：ＴＭ９　Ｇ６４　文献标识码：Ａ　艳２王新泉　４５７１７２）　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）３２—０２６４一Ｏ１　（１中原油田采油一厂２中原油田采油六厂随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，大量的居住楼盘、高档商场、　宾馆、办公楼等民用建筑在城市中拔地而起，使城市用电量快速增长。但是，在　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。为保证降低电网中的无功功率，提高功率因　的功率因数，同时自动分相投入各相所需的电容补偿量，以使各相的无功功率　补偿达到最佳状态，对于大量使用单相用电负荷，易产生三相不平衡的用电单　位如住宅小区、宾馆、饭店、大型商场等民用建筑的配电系统有改善功率因数，　提高电网效率、改善电压质量、节约用电、增大变压器有功容量等显著效果，较　数，保证有功功率的充分利用，提高系统的供电效率和电压质量，减少线路损　耗，降低配电线路的成本，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。本文主要通过设计工作中所遇到的具体工程对无功自动补偿的方式　和安装位置作出了分析和比较。　１．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　补偿适用于有大量的三相用电设备的厂矿企业中。　在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，造成末检　测的两相要么过补偿，要么欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压升高，造成　控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏，如果欠补偿，则补偿相的回路电流　增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。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ｍ　。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Ｏ．４５～Ｏ．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３１８２Ｒｖａｒ，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９００　Ａ，检测母线电压。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人和零电流切除，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字化和智能化，开关执行单元无触点，确保了控制　精度和运行的可靠性，　（２）全自动分相、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、谐波越限保护缩闭功能，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（Ｔ　Ｈ　Ｄ）以及ｌ～３　１次谐波电压　及电流，为治理谐波提供准确的数字依据，　（６）采用“自愈式　电容器，具有使用寿命长、可靠性强、温升小、无需专门散　热装置等优点；　从上述产品的功能可以看出，智能三相自动无功补偿能自动检测各相负载　２６４｝科技博览　大程度满足了“电网绿化”的要求　２分相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，约为０．５～０．６，自身损耗大，加大了供配电系统网络损耗，造　成了能源的浪费。　通过电容补偿的方式来解决大面积商场、办公楼的感眭负荷功率因数低的　问题是目前工作中中常用的方法。　我们在工作中常用的的做法有两种：在变配电所设置集中高压或低压补偿　柜，对系统前端进行补偿，虽能满足供电部门对并网功率因数的要求，但对以下　各级分支电路不作补偿，因此低压配电线路中无功电流大，从而造成线路截面　和配电开关容量不能减小，且不能保证整个低压系统的供电质量；另一种做法　是在每台用电设备或每盏照明灯具内设置电容器个别单独进行补偿，这种方式　效果较好，对于厂矿企业使用的单台大容量用电设备比较适用，但对于大型商　场等民用建筑来说，补偿投资成本太大，性价比低，安装分散，造成后期维修量　大、维修困难，且电容器利用率低，实际应用并不理想，所以很少采用。　在目前低压补偿电容器技术和制造质量、自动投切装置有了很大提高的前　提下，笔者认为在这类民用建筑的配电系统中分相设置补偿电容，即根据建筑　使用功能分区，用电较集中、电气设备功率因数较低的配电箱处设置电容补偿　装置较为适宜。　分相补偿可提高设备利用率，减少配电系统容量　根据视在功率公式可知，在有功功率不变的前提下，提高功率因数可降低　无功功率，减小配电系统的容量。　２分相补偿的可行性　下面结合工程应用举例说明分相补偿的可行性。　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２　８　０　０　ｍ　２（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。方案　是只在变电所设集中补偿柜．　１～６层配电照明箱由变配电所采用一回路供电，开关为１　２　５　０　Ａ，空　气绝缘母线槽选用一段１　２　５　０　Ａ，每层配电照明箱进线开关选用２　５　０　Ａ，　分组每层设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２　０％　左右。但减少了开关、供电线路的投资，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，这样也节省了低压配电室内电容补偿柜的占　地面积。　从上述举例可看出，根据各层配电照明箱的设置分相装设电容补偿的方式　较好地解决了集中和个别设置补偿造成的线路中无功电流增大、相应配电线路　截面及开关容量加大和补偿投资成本大，安装分散、后期维修量大、维修困难等　问题。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设计应根　据具体情况采用分组设置电容补偿方式比较合理。