智能低压配电系统无功补偿柜的设计

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1、智能低压配电系统无功补偿柜的设计摘要：无功功率补偿即为无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。关键词：无功补偿柜；设计中图分类号：S611文献标识码：A1无功补偿的基本原理在电力系统中，电动机及其它有线圈（绕组）的设备是负载的主要形式，我们称为感性负载

2、。这类负载将消耗一部分电功率来建立线圈磁场，额外的增加了电源的负担，功率因素COSΦ就是反映总电功率中有功功率所占的比例。从理论公式P=COSΦ可以看出，功率因素的降低，为了维持有功功率，电流将增大，使线路的损耗加大，增加了电压损失，降低了供电的质量，不利于提高用电的效率。因此，在供电系统中，增加无功补偿设备，提高供电网络的功率因数，对电网降损节电，安全可靠的运行有着极为重要的意义。我国大部分供电公司规定用户的功率因素必须大于0.9。7无功补偿最基本的形式就使提高感性负载的功率因数，也就是用适当容量的电容器与感性负载并联，这样就可以

3、使电感中的磁场能量与电容器的电场能量进行交换，从而减少电源与负载问能量的互换，感性负载两端并联一个适当电容器后，可以有效提高功率因数，使功率因数COSΦ尽量接近1。2低压配电网无功补偿分类2.1随机补偿随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。随机补偿的优点：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等

4、。2.2随器补偿7随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。3.3跟踪补偿跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，

5、将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上的补偿方式。这种补偿方法适用于100kVA以上的专用配变用户，它可以替代随机、随器这两种补偿方式，并且补偿效果很好。跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。3目前无功功率补偿柜设计上的存在的问题73.1目前无功功率补偿柜的设计，基本上是假设负荷侧性质为线性状态来设计生产的，不能完全适应各种负荷性质的需要。取样信号一般都取线电压和相电流之间的相位差，电容柜投切仅以电压为约束条件，功率因数为投切阀值是不完善的，缺乏电容器投切后电压及无功变化的动态

6、预算，作为反馈信号输入到控制器，避免产生投、切振荡的闭环技术措施。没有考虑到投、切时电容产生的浪涌电流，交流接触器极易拉弧。以谐波污染为主要原由的配电网络，控制器没有设定约束条件，仅以过压作为保护条件，不能满足现行电网中的各种运行情况。3.2电容器的选型不当，相当一部分无功功率补偿柜仍然选用的是油浸式的电容，没有预充电电阻，电容器内部没有安全保险；在电路设计中，忽视对电容器的保护，相当一部分补偿柜仍然采用的是空气开关，使电容出现故障时不能及时切断回路，导致短路事故的发生，发生火灾，甚至导致整个配电柜烧毁。3.3无功功率补偿柜的柜体设

7、计存在严重缺陷，不重视通风设计，导致电容器长期运行在规定温度以上，使电容器的使用寿命大幅降低；柜内存在的母排，开关、接触器、电容、电感等器件没有有效的隔离，当电容爆炸（任何好的保护都有可能失效）时会产生大量的电尘团，导致故障的扩大，甚至发生电气火灾。4改进PFC柜设计的探讨针对目前市场上无功功率补偿柜在设计上存在的问题，本文主要从电容器的选型/保护及柜体的设计等方面提出改进的思路。4.1电容器的选择（1）选择至少可以承受100In的浪涌电流和电压高一个等级的电容（比如用440V电容取代400V电容），像FRAKO电容，可以承受200

8、―300In的浪涌电流。7较高的电压等级和耐浪涌电流的能力，可以使电容在谐波存在的情况下，寿命更长。（2）选择节能（能耗在0.2～0.5w/Kvar）环保型的干式电容，由于采用了自愈式和分段薄膜技术，电容器带有预充电电阻，内置保险，可