电容补偿在低压配电系统中的应用研究

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、高档商务酒店、办公楼、各种工业产业聚集区等建筑在城市生活中拔地而起，使城市用电量快速增长。但是，在这些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对无功进行补偿。

无功补偿的安装位置，按理论而言，最好是哪里有无功就在哪里补偿，哪样系统中将没有无功电流的流动。但在实际电网当中这是做不到的，因为无论是变压器、输电线路还是各种负载，均会产生无功，所以实际电网中补偿装置的安装位置大体有以下几种：（1）变电站集中补偿；（2）负荷集中地补偿；（3）用户负荷侧补偿；（4）配电线路分散补偿。

对于电力系统而言，在高压侧或低压侧均可进行补偿，在变配电所设置集中对高压侧系统前端进行补偿，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；但是如果在低压侧进行补偿，既可减少变压器、输电线路等的损耗，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的端电压，所以补偿电容器的安装越靠近负载端，对用户而言越可获取较大的经济效益，且供电部门一般要求用户的平均功率因数必须达到0.9以上，如用户的功率因数较低，必须装设无功功率补偿设备，以提高用户功率因数。目前低压系统中广泛采用的是并联电容方法，在低压母线侧进行无功集中补偿，从而大大节省变压器及输电线路的投资，对于已有电网，也能够提高电网的输出能力。

一、补偿容量的确定

根据电网的运行经验可以得出，补偿容量一般为变压器额定容量的20%～30%，特殊情况下可补40%～50%。补偿方式的选择：补偿方式一般分为三相共补，分相补偿也有混合补偿（即前两项合并）。

1.三相电容共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。

2.分相补偿在大量民用建筑中使用，因为民用建筑中大部分是单相负荷，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。所以根据建筑使用功能分区，在用电较集中、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。

3.混合补偿一般在补偿容量超过60Kva时采用。这样即满足三相之间的不平衡，又可降低成本。

二、补偿级数的选择

在实际的生产过程中，用户还是往往会出现过补及欠补情况，其中过补偿因负荷性质为容性，所以会导致用户电压升高，不仅威胁线路和设备安全，也会威胁到电容器自身的安全，我国规定当电压超过1.1倍的电容额定电压时，电容器就必须退出运行，否则将会引起设备过热，缩短其使用寿命甚至可能立即烧毁。

另一种欠偿因负荷性质为感性，会导致用户无功功率增大，设备效率低，从而大大增加用户负担，如果大范围出现此种情况，将会影响电网的安全运行。这样就得考虑到补偿级数的选择，补偿级数即电容器分组数，数量越多，精度越高，但随着补偿级数的增加，成本也相应增大，且补偿柜体积也相应增大，不利于安装。

综合考虑后，我们建议根据变压器及负荷情况选定补偿容量后，最后2组采用小容量补偿以提高精度（但不能低于六组），这样补偿的好处是不会出现过补及欠补情况的发生。

另外我们在生产过程中还会加入手动/自动控制装置来精确控制电容的投入及退出，从而达到满足功率因数的要求。