低压电容柜方案设计

低压电容柜方案设计

作者：许红亚

来源：《城市建设理论研究》2013年第14期

摘要：无功补偿是保持电力系统无功功率平衡、降低损耗、提高供电质量的一种重要手段。无功功率补偿装置是电力供电系统中不可缺少的、非常重要的组成部分。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，提高电网的供电质量。

关键词：无功补偿、静态补偿、动态补偿、采样电流

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

在我国现有的电网中，电量运行时会产生多数的感性负荷，不但使得有用功率被消耗，还造成少量的无功功率的浪费。降低了功率因素，随之而来的电网消耗无功增多，加大了线路的损耗程度。

无功补偿可以提高电网的供电质量，使电力系统无功功率处于平衡状态，减小线路的损耗。因此，为了能确保提高电压的稳定性及电力系统的电压水平、这就要求我们对无功补偿进行合理的选择。另外，对无功补偿进行合理选择的另一好处就是能避免大量无功的远距离传输，使得有功损耗一定程度上有所降低，进而提高了设备的使用效率。

二、无功补偿的几种分类

从工作特性上对无功补偿进行分类可分为两种：动态补偿和静态补偿。动态补偿是根据可控硅对电容器的切除及投入进行控制。动态补偿的控制过程是选择电路上的电压和电容器上的电压相等时进行投入及切除操作，由于此时流经电容器及可控硅的电流基本为零，这样做可以有效避免涌流的产生，对电弧和噪音的避免也有一定效果。在无功补偿中采用可控硅进行控制，使得电容器不需要放电就能够重新投入使用，而动态响应时间基本上控制在20ms以内（一个周期），因此动态补偿适用于能够实现快速、准确地自动跟踪补偿装置之中。

而静态补偿主要是采用机械式接触器投切电容器组，其适用范围主要是一些对负载变化要求比较小的场合。

近期有的厂家新研制出了模块化低压智能补偿装置，使低压无功补偿更简单化、标准化。模块化结构即电子电路集成化，将采样、控制、投切、保护和电容等元件集成在标准模块内，刀开关下只有模块(将以往的控制器、接触器、继电器、电容、熔断器等都取消了)。装置投入

后，当欠补时，补偿容量可随时调整，当三相不平衡时可分补，补偿方式可根据负载的变化进行调整。补偿方式更加灵活，可满足不同客户要求。

与动态补偿相比，静态补偿因为其投入成本小，其应用普及程度已经在广大用户中产生了很好的效果。

三、无功补偿方式的选择

无功补偿按性质分为三相电容自动补偿、分相电容自动补偿和三相混合补偿方式。

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即可，三相回路同时投切、可以同时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，是目前应用最广泛的方式。

对于三相不平衡的用电系统，必须采用分相电容自动补偿或三相混合补偿方式。在民用中大量使用的是单相负荷，照明、空调等设备由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负荷的严重不平衡。尤其是在住宅楼的供电系统中，三相不平衡更为严重。分相补偿调节无功功率的采样电流信号分别取自三相中的每一相，根据每一相感性负载的大小和功率的高低进行相应的补偿，对其它相不产生相互影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。因此其补偿方式适用于对于存在有大量使用单相用电负载的场合、并且容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中。

四、低压电容柜的配置方案及元器件的选择

低压电容柜的配置方案可分为静态补偿方案与动态补偿方案。此两种补偿方案只有在分支回路上有所区别，在每个柜中的主要元器件的选择则相同。

1、主要元件的配置(电容柜中必不可少的元件)

(1)主开关的选择：主开关一般采用刀熔开关，其容量的选择为不应小于电容器组额定电流的1．43倍并不宜大于额定电流的1．55倍。

(2)避雷器：应选用无间隙金属氧化物避雷器。

(3)功率补偿控制器：常用的控制回路数有4，6，8，10，12不等。

(4)低压电容器：采用自愈式低压并联电容器，电容器内装放电电阻，能使电容器在断开电源3min内，剩余电压从x/2u降至50V以下，确保操作安全，额定电压可分为400V、

450V、525V及690V等。

(5)另外电容柜还必须具有电流表，功率因素表，投入和切除信号指示(指示灯)，电压表(可选)及手动转换开关(可选)。

2、分回路的配置方案

（1）静态补偿方案的配置

①保护器件建议选用半导体专用的快速熔断器，熔断器熔芯的额定电流按1．75In选择(In 电容器的额定电流)。现在许多地方改用微型断路器作为保护器件，那么其选择应不小于其控制的电容器组电流的1．35倍，应选1．5倍为宜。

②切换电容器用接触器：基本采用CJ19系列，接触器本身带有抑制涌流装置，能有效地减小合闸涌流对电容器的冲击和抑制开断时的过电压。

③热继电器：JR36系列为经常采用的保护器件，其选择是电容器额定电流的1．35倍。

（2）动态补偿方案的配置

①保护器件：与静态补偿方案的配置相同。

②切换电容器用：电容补偿投切开关或动态无功补偿投切调节器。

③随着电力电子技术的广泛应用和发展，供电系统中增加了大量的非线性负荷，如低压小容量家用电器和大容量的工业用整流设备、变频设备，这些非线性负荷的工作会使电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网中有谐波产生，影响补偿装置的正常工作，则在电容器回路中必须串接电抗器，这样才能够抑制高次谐波和限制电容器的合闸涌流，保护电容器组正常运行，提高设备运行的可靠性。其电抗器额定容量大多数情况下取电容器组容量的2％以上就行，如果系统存在3次、5次谐波最好选用6％～7％。

五、补偿方案中应重点注意采样电流的选择

无功自动补偿投切装置工作原理是：装置采集电网中电流、电压，并对其大小、相位进行比较，决定是否投切电容器。

采样电流互感器必须安装在进线柜，也就是此互感器上的电流应能反映电容柜所要补偿的整个线路的负载的变化情况。正常用电中补偿装置电压一经确定，一般不会变化，变化的主要是电流，而此电流选用是否得当，会影响电容补偿装置的正确工作。另外，采样电流互感器所接的相位还必须和电容投切补偿装置所采用的电压相位相配合。这样才能保证装置采集到正确的比对信号，根据负载的实际情况决定是否投切电容器，才能有效地提高负载的功率因数。