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電容補償在配電系統(tǒng)的應(yīng)用
隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，大量的居住樓盤、商場、賓館、辦公樓等民用建筑在城市中拔地而起，使城市用電量快速增長。但是，在這些民用建筑場所內(nèi)使用的多為單相電感性負荷，因其自身功率因數(shù)較低，在電網(wǎng)中滯后無功功率的比重較大。為保證降低電網(wǎng)中的無功功率，提高功率因數(shù)，保證有功功率的充分利用，提高系統(tǒng)的供電效率和電壓質(zhì)量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節(jié)約電能，通常在低壓供配電系統(tǒng)中裝設(shè)電容器無功補償裝置。本文主要通過設(shè)計工作中所遇到的具體工程對無功自動補償?shù)姆绞胶桶惭b位置做出了分析和比較。
分相自動補償?shù)谋匾?/p>
無功自動補償按性質(zhì)分為三相電容自動補償和分相電容自動補償。
三相電容自動補償適用于三相負載平衡的供配電系統(tǒng)。因三相回路平衡，回路中無功電流相同，所以在補償時，調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的任意一相，根據(jù)檢測結(jié)果，三相同時投切可保證三相電壓的質(zhì)量。三相電容自動補償適用于有大量的三相用電設(shè)備的廠礦企業(yè)中。
在民用建筑中大量使用的是單相負荷，照明、空調(diào)等由于負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡，尤其是住宅樓在運行中三相不平衡更為嚴重。由于調(diào)節(jié)補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設(shè)備因過電壓而損壞；如果欠補償，則補償相的回路電流增大，線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無功補償方式，不但不節(jié)能，反而浪費資源，難以對系統(tǒng)的無功補償進行有效補償，補償過程中所產(chǎn)生的過、欠補償?shù)缺锥烁菍φ麄€電網(wǎng)的正常運行帶來了嚴重的危害。
對于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)采用分相電容自動補償是解決上述問題的一種較好的辦法，其原理是通過調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的每一相，根據(jù)每相感性負載的大小和功率因數(shù)的高低進行相應(yīng)的補償，對其它相不產(chǎn)生相互影響，故不會產(chǎn)生欠補償和過補償?shù)那闆r。
智能三相自動無功補償能自動檢測各相負載的功率因數(shù)，同時自動分相投入各相所需的電容補償量，以使各相的無功功率補償達到好的狀態(tài)，對于大量使用單相用電負荷，易產(chǎn)生三相不平衡的用電單位如住宅小區(qū)、賓館、飯店、大型商場等民用建筑的配電系統(tǒng)有改善功率因數(shù)、提高電網(wǎng)效率、改善電壓質(zhì)量、節(jié)約用電、增大變器有功容量等顯著效果，較大程度滿足了“電網(wǎng)綠化”的要求。分組電容自動補償?shù)膽?yīng)用在低壓電網(wǎng)中大量的用電設(shè)備為電感性，尤其是在大面積、大開間的商場、辦公樓等日常生活和辦公場所，大都會采用發(fā)光效果好的熒光燈進行人工照明。熒光燈具有光效好、壽命長、無污染等特點，屬綠色光源。目前，民用建筑工程中大量使用電感型鎮(zhèn)流器熒光燈，壓它具有成本低、壽命長、維修工作量少、投資少等優(yōu)點，但其啟動時間長，功率因數(shù)低，約為0．5～0．6，自身損耗大，加大了供配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗，造成了能源的浪費。
通過電容補償?shù)姆绞絹斫鉀Q大面積商場、辦公樓的感性負荷功率因數(shù)低的問題是目前設(shè)計中常用的方法。
我們在設(shè)計中通常的做法有兩種：在變配電所設(shè)置集中高壓或低壓補償柜，對系統(tǒng)前端進行補償，雖能滿足供電部門對并網(wǎng)功率因數(shù)的要求，但對以下各級分支電路不作補償，因此低壓配電線路中無功電流大，從而造成線路截面和配電開關(guān)容量不能減小，且不能保證整個低壓系統(tǒng)的供電質(zhì)量；另一種做法是在每臺用電設(shè)備或每盞照明燈具內(nèi)設(shè)置電容器個別單獨進行補償，這種方式效果較好，對于廠礦企業(yè)使用的單臺大容量用電設(shè)備比較適用，但對于大型商場等民用建筑來說，補償投資成本太大，性價比低，安裝分散，造成后期維修量大、維修困難，且電容器利用率低，實際應(yīng)用并不理想，所以很少采用。
在目前低壓補償電容器技術(shù)和制造質(zhì)量、自動投切裝置有了很大提高的前提下，在這類民用建筑的配電系統(tǒng)中分組設(shè)置補償電容，即根據(jù)建筑使用功能分區(qū)，用電較集中、電氣設(shè)備功率因數(shù)較低的配電箱處設(shè)置電容補償裝置較為適宜。
分組補償可提高設(shè)備利用率，減少配電系統(tǒng)容量
視其功率Ｓ＝，由此可知在有功功率不變的前提下，提高功率因數(shù)可降低無功功率，減小配電系統(tǒng)的容量。
當(dāng)功率因數(shù)由0．65提高到0．92時，設(shè)備利用率為：
η＝×100%＝×100%＝29．35%即補償后設(shè)備利用率提高了29．35%。
在選用型號及截面相同的電纜時，減少了線路損耗