无功电容补偿在低压配电系统中的应用

　　摘要：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。
　　关键词：电网；功率因数；并联移相电容
　　1异步电动机对功率因数的影响
　　本厂绝大部分动力负荷都是异步电动机，异步电动机转子与定子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素，而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。因此，我们建议其他专业设计师和业主在选择异步电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标，合理选择异步电动机的型号，规格和容量，使其处于经济运行状态，若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确的合理的选择电动机的容量。其次，要求业主在检修时，要提高异步电动机的检修质量，因为异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
　　2电力变压器对功率因数的影响
　　电力变压器的无功功率消耗，是由于变压器的变压过程是由电磁感应来完成的，是由无功功率建立和维持磁场进行能量转换的。没有无功功率，变压器就无法变压和输送电能。变压器消耗无功的主要成分是它的空载无功功率，提高变压器的功率因数就必须降低变压器的无功损耗，避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。
　　3整流装置对功率因数的影响
　　因全厂大功率注水泵都是通过变频调速来实现注水泵的调压，变频器就是整流设备。单就整流系统而言，其功率因数可达到0．85，但是由于整流系统网侧电流不是正弦波，变频器除向电网吸取基波电流外，还向电网送出谐波电流，严重影响并联电容的运行。尽可能减少谐波分量的产生是消除整流装置对功率因数补偿设备影响的根本办法。因此，应该在部分补偿柜中设置低压调谐电抗电容器组，整个柜由干式电容器、电抗器、HRC熔丝及电容器专用电磁接触器、自动功率因数调整器所组合而成，以自动控制电容器之投入与切离，达到所设定之功率因数并有效抑制谐波电流。因为主要是3-5次谐波电流，因此，可安装相当于电容器容量4％-6％的串联电抗器。我对本厂提高功率因数提出一下的措施建议。
　　3．1提高自然功率因数
　　提高自然功率因数主要是靠提高变压器、电动机负载率、调整负荷结构，使功率因数达到最佳。
　　3．2并联移相电容提高功率因数
　　由于本厂实际生产工艺中没有使用同步电机，所以我们采用并联移相电容器的方式进行功率因数补偿。
　　3．2．1补偿方式的选择
　　根据移相电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿三种方式。
　　高压集中补偿是将高压移相电容器集中装设在变配电所的10kV母线上，这种补偿方式只能补偿10kV母线前(电源方向)所有线路上的无功功率，因此母线后的线路没有得到无功补偿，所以这种补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差。同时，我厂存在整流装置，虽然我们设置了低压调谐电抗电容器组，但仍然不能完全避免谐波分量的产生。如采用高压集中补偿，会对高压电容器的安全运行造成严重影响。
　　低压分散补偿，又称个别补偿。是将移相电容器分散地装设在各个井场或用电设备的附近。这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大，效果也较好。但是这种补偿方式总的设备投资较大，且电容器在用电设备停止工作时，它也一并被切除，所以利用率不高。
　　低压成组补偿是将移相电容器装设在车间变压器的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变压器低压母线前的变压器和厂内高压配电线及前面电力系统的无功功率，其补偿范围较大。由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些，比较经济。同时由于此厂存在谐波源，变压器的存在，也起到了隔离和衰减谐波的作用。有利于低压移相电容器的安全稳定运行。
　　综合以上三种补偿方式的优缺点，根据此厂的实际情况，我建议选择低压成组补偿方式。
　　3．2．2补偿容量的确定
　　对于车间变(配)电所，安装的容性无功量应等于装置所在母线上的负载按提高功率因数所需补偿的容性无功量与变压器所需补偿的容性无功量之和。负载所需补偿的装置容量Kvar(千乏)按下式考虑
　　Qcl=P(tg中1-tg中2)
　　Qcl——负荷所需补偿的容性无功量(Kvar)
　　P——母线上的平均有功负荷功率
　　4)1——补偿前的功率因数角
　　0p2——补偿后的功率因数角
　　变压器所需补偿的装置容量Kvar(千乏)1下式考虑：
　　Oc2=(Uk％／100+10％／100)Se
　　Qc2——变压器所需补偿的容性无功量(Kvar)
　　Uk％——变压器阻抗电压的百分数
　　10％——变压器空载电流的百分数
　　Se——变压器额定容量(kVA)
　　3．2．3低压成组补偿设备的选择
　　电容投切有两种方式：人工投切和自动投切。人工投切对运行人员是件繁重的工作，且难以实现及时准确地操作，影响供电电压质量。因此应采用自动投切方式。可实现电容器的自动投切，采用JKC,系列无功功率自动补偿控制器，这种控制器能随意设定投入门限、投入延时、切除延时、过压门限、过压延时、欠流切除等参数，能自动跟踪功率因数变化合理选择电容组数，还能在功率因数超前时快速切除已投电容。选用电容器BSMJ0．415-18-3型自愈式移相电容器。该电容器的额定工作电压415V，容量18Kvar，三相三角形接法，具有自放电功能，最高过电压110％额定电压，最高过电流130％额定电流。
　　通过对全厂供配电系统安装并联移相电容器组，向电网提供可阶梯调节的容性无功，补偿多余的感性无功，使此厂计算理论功率因数能提高到0．92以上。通过对整厂的优化补偿设计，可以减少供电损耗，节约电费。
　　4结论
　　根据具体工程，调整电容补偿的位置，选择补偿方式。根据具体工程，选择电容补偿的容量，选择自动投切补偿方式。能自动跟踪功率因数变化合理选择电容组数。根据具体工程，在补偿柜中安装串联电抗器，可抑止各次谐波。

《无功电容补偿在低压配电系统中的应用》

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