浅析电容补偿在配电系统的应用

浅析电容补偿在配电系统的应用

摘要：随着我国经济发展以及人民生活水平提升、城市民用建筑不断崛起、

城市用电量迅速增加。但是因为这些民用建筑场所内部多采用单相电感性负荷且

伴随着本身功率因数较低等问题，致使电网中滞后无功功率占据了很大一部分。

所以一般低压供配电系统都会安装电容器无功补偿装置以保证电网无功功率的有

效减少和有功功率的充分利用。以及使得功率因数得到提升，最终使供电系统供

电效率与电压质量得到有效提升继而达到降低配电线路成本、降低线路损耗、节

约电能等效果。本文对无功管理的意义进行了研究，讨论了无功功率的补偿方式，提出了以下观点，仅供参考。

关键词：电容补偿；配电系统；应用

前言：

伴随着社会的不断进步，最近几年用电需求越来越大这就使用电负荷越来越大。致使以往的供电容量已不能满足加大负荷以后的现实需要，因此需要对供电

容量进行增容处理。但是在对电力柜进行增容处理时需要降低配电网中无功功率

以及促进对应功率因数的提高，为了确保用电设备正常运行和避免用电线路损耗

过大必须要在低压配电系统中设置无功电容补偿装置。

一、强化无功管理意义

第一、可以减少电费成本。低压进相电容器可以对感应电力设备的负载进行

补偿，使功率因数达到最佳。为保证功率因素达到相应值，应根据负载情况合理

布置配套电容器。装完之后如果对功率因素进行优化的话就可以显著降低电费成本。二是减少设备成本。低压进相电容器在功率因素增加后可减少电流量，选用

强电流装置装设该电容器可有效避免电流增加的问题，因此可减少加装配电设备

成本。三是可以促使生产量增加。在对功率因素进行优化后，电压下降或者改变

波动的问题可以得到有效的控制。低压进相电容器接入发动机后因电压升高、转

矩增大而使电压波动的问题得到了控制，保证了电动机平稳、连续地运行有利于

提高产量和品质。最后可以提高配电系统的容量。选用低压进相电容器可以提高

功率因数和减少电线内部电容量，因此可以对配电设备进行负荷控制。选用低压

进相电容器可以使原配电设备不超负荷而使配电系统新增负荷。

二、无功电容补偿装置概述

低压配电系统采用无功电容补偿有利于对配电系统电力线路损耗进行有效管控，减少配电系统线路所造成的电力损失，对电力成本管控具有重要意义。电网

中的功率一般情况下包括无功功率和有功功率两大部分。此处有功功率是指电力

系统本身在运行时直接耗用电能并借助相应电气设备将其转化为各种工作活动所

需要的能源，如机械能、热能和声能。有功功率是指借助于电力设备的基本原理

和形式，保证电能在变换过程中有合理有效的能源配置措施和途径。无功率模式

不需要消耗电能就可以进行实际运行只是将电能转化为工作需求，这种能量结构

并不直接为机械设备提供能源。但是其属于电力系统内设备做功所必需的条件。

因此目前电力工作一般都要靠并联电容器作为无功补偿设备把具有容性功率负荷

和感性功率负荷在同一线路内并联起来，使能量在这两类负荷之间达到互相交换。这样感性负荷所需要的无功功率就可以通过容性负荷所输出的无功功率来进行补偿，即无功电容的补偿原理。

三、无功自动补偿的必要性

无功自动补偿按其性质通常可分为三相电容和分相电容。现阶段配电系统当

中最常见的就是分相电容自动补偿设备。这种设备一般都会按照相关技术标准要

求以及当前工作当中出现的多种无用电流经过相关回路进行处理，使三相电容自

动补偿装置能在三相负载平衡配电系统内使用。由于三相回路是均衡的且回路中

无功电流均匀所以补偿时无功功率参数的调整信号来自三相之一，根据检测结果

三相同时投切可以保证三相电压的质量。三相电容自动补偿通常可以在有三相用

电设备比较多的厂矿企业范围内使用。

民用建筑基本采用单相负荷，而建筑照明、空调等由于负荷变化随机性大会

造成三相负载不平衡。尤其是住宅建筑，其电能使用时三相不平衡问题更为严重。由于调整补偿无功功率时采样信号有可能来自其中任一相，这就造成了没有被探

测到的两相间可能存在着补偿过多或补偿不充分的情况。如果是过度补偿则补偿相电压升高造成控制保护元件等因过电压受损；如属补偿不充分，则补偿相回路电流增大、线路及断路器等装置因电流增大引起发热烧毁。在这种情况下选用以往那种三相无功补偿办法不但达不到节能目的而且还造成电能浪费和配电系统不能得到有效的补偿，在补偿方面存在着过度补偿或者补偿不足的现象。这些现象对于配电系统安全稳定运行也有很大影响。

因此低压配电系统无功电容补偿装置已逐步发展成为十分必要的电气配套设备。该设备的控制模块和数据采集模块借助现代化微电子单机片与大规模集成电路组成的开关结构模式进行设计。而控制活动通常选用大功率晶闸管进行控制，为了保证电容组零电压输入和零电流切除，当前运行时基本选用无合闸浪涌电流器进行控制这样可以较好地预防其他干扰。其具有以下显著特点。第一，确保控制模块数字化、智能化运行，对不同开关进行控制均采用无触点控制有效地提高控制精度和运行稳定性；第二，全自动分相，分级按需补偿；第三，无功电容补偿装置在实际应用时可以根据具体情况设置过电压和欠流延时参数，具有比较完善的电流和电压保护体系是确保配电系统安全平稳运行的一个重要前提条件。

四、无功功率补偿方式分析

（一）三相电容自动补偿

三相平衡回路无功的电流相等，进行无功补偿时先收集功率因数。功率因数可从任一相获得并根据收集检测结果对于三相一次投切。如此可以确保三相任意一相电压质量。若三相负载不平衡时各相所流经无功电流不等，负载不平衡很大时三相无功电流相差很大。收集到的单相功率因数并不能正确地代表其他两相将发生过补偿或者补偿不足。

（二）分相电容自动补偿

通常分相电容自动补偿多发生于三相负载严重不平衡因而误差过大时，造成整个供电系统欠补偿、过补偿。当影响到整个供电系统稳定时，可采用自动补偿分相电容。分相电容自动补偿可以采集三相功率因数信号，然后可以读出各相信号。根据读出的信号对各相负载因数进行分析，最后确定各相需补偿功率情况这