電容柜在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張樹

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、科技均實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，與此同時(shí)，支撐國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的電力需求也越來越大。低壓配電系統(tǒng)（例如普通電動(dòng)機(jī)和變壓器）中的功率負(fù)載經(jīng)常會(huì)將其稱之為感應(yīng)負(fù)載。感應(yīng)負(fù)載主要是為低壓電力裝備實(shí)現(xiàn)無功功率提供支持。能夠保證低壓配電系統(tǒng)持久、無波動(dòng)的運(yùn)行具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，因此有必要在電網(wǎng)中安裝無功功率補(bǔ)償裝置，例如電容器柜，以便當(dāng)感應(yīng)負(fù)載提供的無功功率不足時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)電能實(shí)現(xiàn)完全的利用。而本文以電容器柜為研究對(duì)象，將其在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用作為文章的研究?jī)?nèi)容，其研究結(jié)果具有很重要的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電容柜;低壓;配電系統(tǒng);應(yīng)用;分析

近年來，全國(guó)人民的生活水平隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高也到達(dá)了一個(gè)新的高度。尤其是，大型建筑如雨后春筍般的出現(xiàn)，以工業(yè)集群，高端辦公樓和商務(wù)酒店等為代表，其大量的建筑導(dǎo)致電力消耗出現(xiàn)急速的增加。在大型建筑群中感應(yīng)負(fù)載作為最常用的電力設(shè)施被使用。因?yàn)楦袘?yīng)負(fù)載較低的功率，導(dǎo)致了無功功率大量的出現(xiàn)在低壓配電的系統(tǒng)中。無功功率的大量使用導(dǎo)致了功率因素的降低，無法保證有用功的使用，所以通常需要將電容器柜安裝在，在低壓配電系統(tǒng)中，旨在補(bǔ)充工作期間的無用功。

1 低壓配電系統(tǒng)加裝電容柜的必要性

一般情況下，無功功率的自動(dòng)補(bǔ)償根據(jù)其性質(zhì)可將其分為兩種，即三相電容器自動(dòng)補(bǔ)償和分相電容器自動(dòng)補(bǔ)償。其中，三相電容器自動(dòng)補(bǔ)償被廣泛用于三相載荷均衡的配電網(wǎng)絡(luò)中。使用在均衡網(wǎng)絡(luò)的原因在于三相電路電力供應(yīng)較穩(wěn)定，并且每條電路中都有等量的無功電流。所以，電容器柜中進(jìn)行無功功率補(bǔ)充時(shí)，其三條回路維持一致時(shí)，就可以對(duì)三相電壓的電能質(zhì)量進(jìn)行等量的維持，而三相電容器自動(dòng)補(bǔ)償一般會(huì)選擇在三相電氣設(shè)備使用量比較大的工廠以及礦山中。在民用建筑中，由于其用電特點(diǎn)以及生活需求，一般選擇單相的感應(yīng)負(fù)載作為主要的供電方式，尤其是家用燈管以及空調(diào)等常用的設(shè)備負(fù)載的變量較大，規(guī)律性較弱，如果采用三相供電，會(huì)導(dǎo)致電路的負(fù)載不平衡，而在低壓配電系統(tǒng)表現(xiàn)的更加強(qiáng)烈。因?yàn)橛脕硌a(bǔ)充無功功率的采樣信號(hào)一般來源于三相中的任何一相，所以未進(jìn)行采樣的其他兩相被過度補(bǔ)充或補(bǔ)充不足，一旦出現(xiàn)過度補(bǔ)充現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致過度補(bǔ)充的那一相的電壓急劇上升，這樣就會(huì)引起過電壓導(dǎo)致電氣設(shè)備的控制以及保護(hù)的部件損壞;當(dāng)發(fā)生補(bǔ)充不足時(shí)，補(bǔ)充相的電流線中的其電能將連續(xù)增加，并且由于電流的瞬時(shí)上升，線路和斷路器等電氣設(shè)備的溫度將會(huì)急劇上升，一旦溫度超過安全范圍，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，持續(xù)下去，將會(huì)燒毀電氣設(shè)備。

通過以上的分類情況，分析可得，采用以往的補(bǔ)充功率的方法不僅不可以達(dá)到節(jié)能的目的，而且還會(huì)造成更多的電能浪費(fèi)，并且不能有效地補(bǔ)充電路中的無功功率，因此可以看出，在低壓配電系統(tǒng)一旦產(chǎn)生不良情況，如過度補(bǔ)充或補(bǔ)充不足的現(xiàn)象時(shí)會(huì)影響電網(wǎng)的供電穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行?，F(xiàn)在為了解決過度補(bǔ)充以及補(bǔ)充不足等問題，有必要在低壓配電系統(tǒng)中安裝電容器柜，并通過電容器柜進(jìn)行理想的無功補(bǔ)償，從而大幅度降低功率，減少運(yùn)營(yíng)線路中電力的損耗，節(jié)約低壓線路運(yùn)行成本，節(jié)約電能進(jìn)而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

2電容柜補(bǔ)充容量及補(bǔ)充側(cè)確定

基于低壓配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行，由數(shù)據(jù)顯示其電容器柜的無功功率的補(bǔ)充容量一般可達(dá)到變壓器額定容量四分之一，在特定的場(chǎng)景下有時(shí)會(huì)達(dá)到二分之一。電容器柜一般情況下包括三種補(bǔ)充模式，分別為：三相共補(bǔ)、分相補(bǔ)充以及融合補(bǔ)充。而三相電容器通用補(bǔ)充法主要用于三相電氣負(fù)載平衡的低壓配電系統(tǒng)中。該系統(tǒng)中三相電路一致維持平衡的狀態(tài)，并且各個(gè)電路中的電流均一致，因此，在執(zhí)行電容補(bǔ)充時(shí)，通常從三相的任何相位獲取用于調(diào)節(jié)無功功率的電信號(hào)，一般來講，三相共補(bǔ)可以保證系統(tǒng)的平穩(wěn)持久的運(yùn)行。分相補(bǔ)充法通常用于民用建筑中，主要是為了維持居民的家庭用電。

在低壓配電系統(tǒng)中，電容器最理想的位置就是只作用在需要的地方，但這種要求是在實(shí)際中是很難滿足的。因?yàn)樵陔娋W(wǎng)中不管是變壓器或各種負(fù)載其在工作期間均會(huì)有無功功率出現(xiàn)。在實(shí)際操作中，電容補(bǔ)充裝置的安裝一般選擇在以下位置進(jìn)行：在電網(wǎng)的開端電站進(jìn)行補(bǔ)充，在負(fù)載消耗的位置進(jìn)行補(bǔ)充，在用戶端進(jìn)行補(bǔ)充以及配電線路補(bǔ)充。對(duì)于電力系統(tǒng)，可以在高壓端以及低壓端執(zhí)行無功功率補(bǔ)充。當(dāng)選擇在高壓之前執(zhí)行電容補(bǔ)充，盡管電源設(shè)備可以滿足功率因數(shù)，但還是不可以選擇支路執(zhí)行補(bǔ)充，這是因?yàn)槿绻x擇在支路補(bǔ)充就會(huì)導(dǎo)致線路中的無功電流變大，并且無法減小傳輸線路的橫截面，因此不能確保整個(gè)低壓系統(tǒng)的電能質(zhì)量。低壓端的無功功率的補(bǔ)充，不僅可以顯著降低變壓器和線路的功耗，而且可以將變壓器以及線路效率與利用率變大，并增加負(fù)載端的電壓。

3電容柜補(bǔ)充系列選擇

在電容的實(shí)際補(bǔ)充應(yīng)用過程中，在用戶端也會(huì)經(jīng)常發(fā)生補(bǔ)充過度以及補(bǔ)充不足的情況，因此，因?yàn)檫^度補(bǔ)充的負(fù)載是屬于電容性的，因此毫無疑問就會(huì)增加用戶端的電壓，會(huì)對(duì)用戶端的設(shè)備和線路造成威脅，甚至還會(huì)對(duì)電容器柜本身構(gòu)成潛在的安全危害。國(guó)家以及行業(yè)的相關(guān)法律規(guī)定中明確的講了，當(dāng)傳輸線電壓大于電容器額定電壓的1.1倍時(shí)，必須將電容器柜隔出配電系統(tǒng)，不然的話就會(huì)出現(xiàn)設(shè)備過熱的現(xiàn)象，降低電氣設(shè)備的年限，溫度達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)有燒壞設(shè)備的危險(xiǎn)。一般而言，補(bǔ)償不足的負(fù)載屬于電感性，這樣會(huì)導(dǎo)致用戶端的無功功率增加，大大降低電氣設(shè)備的效率。如果在電網(wǎng)系統(tǒng)中大規(guī)模使用，就會(huì)大幅度的提升用戶端的電力成本，假設(shè)發(fā)生此類情況，將不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。因此，在選擇電容器柜時(shí)，必須將補(bǔ)償水平作為選擇的依據(jù)。補(bǔ)償系列實(shí)質(zhì)上是電容器的數(shù)量。電容器的數(shù)量越多，就會(huì)越精準(zhǔn)。但是電容器柜的數(shù)量決定了電容器柜的體積，體積過大會(huì)影響電容器柜的安裝。將實(shí)際運(yùn)行情況作為基礎(chǔ)，結(jié)合變壓器以及電氣負(fù)載的現(xiàn)象，能夠通過兩項(xiàng)補(bǔ)充方法，在高精度的前提下，有效的避免補(bǔ)充過度以及補(bǔ)充不足。

在系統(tǒng)中選擇的大多數(shù)設(shè)備都是感應(yīng)設(shè)備，尤其是在城市的購(gòu)物中心，辦公樓和住宅樓中。通常，具有更好的發(fā)光效果的熒光燈被用于照明，因?yàn)闊晒鉄艟哂虚L(zhǎng)壽命和良好的光效率，且屬于綠色能源的一種。不難發(fā)現(xiàn)，在低壓配電系統(tǒng)中安裝電容器柜可有效提高功率因數(shù)，大幅度增強(qiáng)低壓配電系統(tǒng)的效率，并增加變壓器的有功容量，從而大大滿足對(duì)綠色電力的需求。

4結(jié)論

結(jié)合全文，可知，電容器柜作為低壓配電系統(tǒng)中補(bǔ)充無功功率的重要裝置，不僅可以提高低壓系統(tǒng)的功率，使其能夠降低過度補(bǔ)充、補(bǔ)充不足的出現(xiàn)，從而可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而大大的降低了輸電的成本，降低了過程中的損失，可以滿足客戶對(duì)穩(wěn)定的電流的需求，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益，并且有利于環(huán)保發(fā)電輸電線路的廣泛普及。

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