无功补偿在低压配电系统中应用研究

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1、无功补偿在低压配电系统中应用研究　　【摘要】本文分析了无功补偿装置在低压配电系统中合理的位置选择，分析了其对于系统谐波电流的放大原理及消除方法，为工程配电设计提供理论依据和参考。【关键词】无功补偿就地补偿低压配电系统谐波电流对于一般的工业企业，供电部门对其月平均功率因数是有要求的。比如在400V的系统中，要求用户的月平均功率因数必须达到0.9以上。但是，企业在正常的生产状态下，并非所有的设备都是在满负载运行。空载或轻载运行的用电设备将产生大量的无功功率，使得企业的整个配电系统在没有任何补偿措施的情况下，功率因数远远

2、小于0.9。为满足供电部门对企业供电功率因数的考核要求，通常我们采用并联电容器补偿。对于负荷变化率不快，切换时间要求不高的情况下，可以采用接触器控制电容器的投切，而对于一些冲击性负荷，动态变化快的负荷及三相不平衡的负荷，必须采用晶闸管控制，使得切换时间达到毫秒级，满足补偿的要求。在10/0.4KV的配变电所内，我们一般把低压无功补偿柜设在总进线开关后或在整个配电柜组的末端，补偿信号取自总开关处的互感器。如下图1，2所示。7根据上述图中电流分布，假设所带负载为感性负载，画出总进线开关电流的矢量图，如图3我们可以看出无

3、论对于电容柜在首端还是末端，补偿后总开关处的电流均相同，即：1-1由此我们可以看出电容补偿柜的位置排放顺序对于总开关处总的补偿效果是一样的，两种方式均能对系统进行无功补偿。而对于低压馈线柜内的主母排来说，分析以上两种布置方式，取主母排上流过的最大电流处分析。图1中无功补偿柜在进线开关处时1-2显然此时主母排上最大电流大小即为图3中的而在图2中，无功补偿柜在低压馈线柜的末端，主母排上最大电流段电流1-3从矢量图上看，增加补偿的电容电流后，总电流在数值上比原来减小，即主母排的最大电流比未补偿时候要小。7以上分析可以看出

4、，电容柜的位置选择对于变电所总的补偿效果没有影响。但对于低压配电屏内的主母排来说，把电容柜布置在末端，能使母排得到补偿，减小了母排总电流。这主要是因为用电设备大部分都是感性的负载，而且功率因数一般都小于0.9，因此在馈电的主母排上含有大量的感性无功电流。通过外加无功补偿设备在母排上产生一个容性负载电流。由于容性的电流与感性电流方向相差180°，两者矢量相加在数值上是相减的，因此最终达到减小电流的目的。这也是无功补偿的最基本原理。由此，我们可以得出，在变电所低压馈线端，集中无功补偿柜位于整个低压配电屏末端更有利，这样

5、不仅能完成补偿任务，同时还能减少馈线柜内主母排的电流。7由上节内容我们知道在变电所馈线柜末端增加无功补偿装置可以减小馈线柜主母排电流。那么我们也可以把这种原理运用到变电所外的密集型母线供电系统中。在一些工厂设计中，如焊接、装配、机加工等车间内我们会采用由变电所馈线柜直接引出插接式封闭母线供电，在需要取电的地方采用插接式母线箱供电至各个用电设备。若插接式母线所接负载的功率因数不大的话，在母线上会流过大量的无功电流，而该无功电流不仅增加了线路的损耗，同时也减少了母线实际带负载的能力。运用上节中的分析结果，我们可以把插接

6、式母线看成是低压馈线柜主母排的拓展，如果在母线的负荷末端加上适量的无功补偿，同时取母线进线端互感器的信号，则并联的无功补偿装置将对整根母线的无功电流作补偿。假设所接设备的功率因数为0.6，则母线上1000A的总电流中有功分量仅为600A，若我们能把功率因数补偿到0.9，则母线上1000A的电流有功分量可达到900A，带有效负载的能力就比原来提高了50%。另一方面，在同容量的用电负荷条件下，通过补偿母线无功电流可减少母线的总电流。这种补偿方式可以灵活利用在一些母线供电的扩容改造项目中。假设某一车间改造后所加负载的容量

7、大于车间内母线额定容量，在变压器容量足够的条件下，我们把车间内的母线看成是一个整体的用电设备，在母线首端取信号，在母线的末端接入并联无功补偿装置即对整根母线负载进行无功补偿，这样可以有效降低母线的无功电流。从而既能满足扩容，又能使母线的实际电流小于额定电流，满足安全生产要求。当然，在这种情况下，我们也注意到补偿柜取信号的地点离开补偿柜的实际位置距离很远。笔者曾做过一个项目，就地无功补偿设备离开取信号互感器的位置达到200多米。一开始采用普通1000/5的互感器和1.5mm2的控制电缆，结果造成控制信号衰减导致无功补

8、偿装置无法响应。最后通过采用更高精度电流互感器和放大控制电缆截面的方式才使得设备正常运行，这个在异地取信号的无功补偿中要特别注意。最终，在该项目中达到增容而车间插接式母线不变，减少了整个项目的改造投资。通过上面分析我们知道系统中的无功补偿方式可以有效减少无功电流，降低系统无功损耗。这里我们要强调这里指的无功电流是指系统的基波电流，即在50HZ下的无功电流。而