低压配电系统中电容柜的应用研究吉开泉

低压配电系统中电容柜的应用研究吉开泉

吉开泉

（佛山市劲能电力工程有限公司广东佛山528000）

摘要：随着国家经济的发展，人们的生活水平不断提高，大量高楼大厦拔地而起，城市用电量与日俱增。但是，由于这些民用建筑大多数使用感性电荷，自身功率因数低，为了保证电网中功率利用率提高，减少线路损耗，提升供电质量，就需要保证电容柜的正常使用。本文将探究低压配电系统中电容柜的应用，旨在促进人们的用电质量。

关键词：低压配电系统；电容柜；应用措施

前言

电容柜全称为电容补偿柜，由于在目前的大多数电力系统中，负载类型为干性复杂，并且随着科技的提升，各个电力企业对于电力电子设备应用更为广泛，降低了电网功率因数。从而导致设备利用率降低，不仅让电压质量有所损坏，增加了电路的消耗，还会让设备使用年限降低，投入成本增大。因此，需要在低压配电系统中接入电容补偿柜，减少企业损失。

一、低压配电系统中电容柜应用规范

在电容柜规范选择中，工作人员主要有两种规范可以参考，其一就是《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》（），其二则是《1000V及以下交流电力系统用自愈式并联电容器》（），符合国际电工委员会的相关要求，而自《低压自愈式电容器》规范则是指单个电容器元件，而《低压无功补偿》更加适用于成套的低压装置电容器，不仅电容器（自愈式及浸油式）具有一定的要求，对于柜子中其他部件也存在要求，如防护等级、爬电距离等[1]。并且，此两种规范有一处不同，即电容器放电需求不同，在中，电容器断点后需要将额定峰值3min降低至50V以下，而另一个规范中则是降低至75V以下。本文更加倾向于75V直流以下，在安全角度而言，其相当于30V交流电，50V交流则是在正常环境下存在的安全电压，由于不同规范要求，电容柜出现参数不同，前期自愈式补偿电容器均存在放电电阻，为了更加统一，目前基本均为3min降低至50V以下。（如图1所示）

图1电容补偿柜

二、低压配电系统中电容柜重要性

1.重要性

电网在运行工程中，根据无功补偿性质，可将其大致划分为分相电容自动补偿及三相电容自动补偿。而三相电容自动补偿中，主要是为了在三相负载平衡电力系统中应用，由于三相回路平衡性更强，无功电流在各个回路中数值大致相同。所以，利用电容柜进行配电系统的无功补偿，保持三相一致，则能提高三相电压中配电质量。在厂矿企业中更多的应用三相电器设备，三相电容自动补偿在此方面应用较多[2]。而民用建筑中更多的是使用单项感性负载，尤其是在暖通空调、照明等设备中，由于负荷变化具有较大的随机性，很容易让三相荷载出现不平衡现象，低压系统中尤其明显。由于在务工功率补偿过程中，信号取样来自于三相中任意一相，另外两相荷载就会出现欠补偿或者过补偿情况，欠补偿会让此相补偿电流迅速增加，电气设备如短路器等则会因为电流迅速增加产生过热情况，若是情况严重，则会导致电气设备烧坏；过补偿会导致此相电压出现迅速升高，保护元器件电器设备会由于电压过大损坏。由此可知，在三相电容补偿中，无论是欠补偿还是过补偿情况，都会让低压配电系统出现损坏情况，影响了整个电网的安全运行。需要在低压配电系统中安装电容过，实现无功补偿，减少线路中存在的电力损耗情况，从而达到降低企业运营成本、节能提效等目的，促进经济效益及社会效益的提升。

2.应用原理

应用电容柜的原理主要会通过对无功功率参数的调节，在三相每一相中都获取信号，并依据感性负荷在每一相中的功率因数大小等进行补偿，让三相之间不会出现干扰情况，就不会出现过补偿或欠补偿现象[3]。

三、低压配电系统中电容柜无功补偿

1.补偿容量

依据以往的电网运行经验，可以了解电容柜补偿容纳量主要是变压器额定容量的25%左右，在特殊情况下，补偿量可以达到45%左右。补偿容量主要是根据电力负荷与补偿后功率因数的提高后数值确定，其计算公式为：

而补偿方式主要有三种，即分相补偿、三相共补、混合补偿。

分相补偿经常应用与大量民用建筑之中，对于本文上述中出现的过补偿及欠补偿问题，若是使用传统三相补偿的方式，不仅不能节能增效，反而会增加资源的浪费，不能有效进行系统之中的无功补偿，更是容易在补偿过程中由于欠补偿及过补偿等问题为电网的安全运行造成较大的负担。因此，可以根据现有的建筑使用功能区划分，在集中用电、电气设备功率因数低的配电箱位置可以安装电容柜。

三相补偿更加适用于三相负载平衡的低压配电系统之中。三相回路具有平衡性，补偿过程中对无功功率参数在三相中任意一相选取，经过实验检测，若是想要保证三相电压质量，需要三相中同时投切。

混合补偿主要应用于超过60Kva补偿容量之中，不仅能够让三相之间保持平衡，还能有效降低成本。

2.补偿侧

在电容器安装中，其理想位置就是哪里有无功功率就安装在哪里，方面进行无功补偿，但是，在实际低压配电系统中，很难做到这种方式，主要是由于各种负载及变压器在运行过程中都会有无功产生，不能全部安装。因此，选择更加重要的位置进行电容器的安装，主要在电负荷、变电站、用户测电容以及配电线路这个位置进行电容集中补偿。电力系统而言，高压侧与低压侧都可以进行电容补偿，但是，若是将电容补偿安装在高压侧，尽管也能满足电力企业对功率因数的需求，但是，并不能在此基础上进行分支线路的电容补偿，导致低压配电系统中无功电流提高，但是配电开关容量及输电线路横截面电流不能减小，低压系统供电质量没有保证。而无功补偿在低压侧，可以明显看到线路及变压器电量消耗减小，负荷端端电压提高，提升用户经济效益。通常情况下低压配电系统，其功率因数大于0.9，若是功率因数低，就需要将电容柜安装在低压配电系统中，从而让功率因数提高。目前，主要是在低压配电系统中无功补偿，使用并联电容柜方式，减少输电线路及变压器的资金成本，还能让电力系统输出能力有所提高。

3.补偿级数

在低压配电系统实际应用中，用户侧容易出现欠补偿或过补偿现象，欠补偿电荷属于感性，会导致用户侧无功功率提升，降低电器设备的效率，大大增加了用户侧用电成本，若是大规模在电网系统中出现，则会让电网系统稳定性受到影响。而过补偿符合属于容性性质，会导致用户侧电压升高，危害线路安全。国家规程中规定，若是输电线掉牙高于电容额定电压1.2倍时，就需要退出低压系统运行中，否则会出现过热情况，让设备使用年限降低。所以，对于电容柜的选型，就需要充分考虑补偿级数，其本质是电容器分组数，分组数量越多，则精准度越高。但是在电容柜补偿级数增加够，则会让其体积也越来越大，对于电容柜的安装会有一定的影响，需要充分考虑电负荷情况，使用两组补偿让其精度提高。

如，在低压配电系统中，具有大量的感性设备，尤其是在民用建筑中，会选择具有良好照明效果的荧光灯，目前主要使用电感性镇流器荧光灯，但是，其具有启动时间长、功率因数在0.55左右，消耗较大的功率等缺陷，而在低压侧安装电容柜，其功率因数提升至0.95，设备利用率在原有的基础上提高30%，大大提高了社会及经济效益。可见，在低压配电系统中安装电容柜，具有积极效果。

四、电容规定日常维护保养

1.日常维护

需要工作人员按时检查，关注电容柜工作灯正常、三相电流表平衡性、功率因数是否接近1等。若是出现功率因数在0.95之上，电流表指针偏差较大（10%），就表明此相中电容已经损坏，需要着重观察电容器外壳，是否有漏油、膨胀、异响、火花等情况，及时找出并更换。利用红外线温度测试仪测量母排、电容器、控制器最热点，记录温度，尤其是在天气较热的时期。工作人员定期检测三相电流，补偿电流值若是有大于5%的偏差情况，则表明电容器老化，需要进行更换。每一季度都需要进行一次全面的电容柜停电检查，特别注意螺丝节点接触情况，断路器是否烧焦等异常。

2.注意事项

2.1在处理故障电容器过程中，需要先将电容器组中的隔离开关、断路器等断开，在放电电阻放电之后，才能让工作人员进行维护。并且，由于有部分电荷不能放尽的情况出现，还需要在进行以此人工放电，直到没有放电声或放电火花出现即可。

2.2电容器组在断电之后1min之内不能重新介入，若是自动接入则没有问题。

2.3电容器绝缘表面及套管需要实施清理，维持无放电痕迹、无破损的现象。而电容器外壳需要保持清洁、无渗油、不变形，其上不能堆放杂物。

2.4当电容器运行后，过一段时间就需要试验其耐压程度。

2.5电容器跳闸，但熔断器熔丝没有断裂，需要在放电3min后检查电容器各部分情况。

2.6电容器跳闸不能强行送电，原因没有查明之前也不能更换熔丝进行送电。

结语

综上所述，在低压配电系统中，电容柜的实际应用以无功补偿为基础，所以，为保证低压配电系统的正常运行，在实际操作过程中，需要对电容器绝缘、清洁、质检等多角度进行完善，在保证电容柜安全、有效运行的基础上，提高低压配电系统的运行效果。

参考文献：

[1]汤继东.低压电容补偿柜有关问题[J].电气工程应用，2018（01）：17-23.

[2]张申，赵东亮，李红梅.电容柜在低压配电系统中的应用分析[J].科技创新导报，2018，15（18）：50+52.

[3]孔令俊.无功补偿技术在低压配电系统中的应用[J].中国高新技术企业，2015（04）：66-67.