智能低壓配電系統無功補償柜的設計分析

智能低壓配電系統無功補償柜的設計分析

無功功率補償即為無功補償，在電子供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力 供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。

　　1 無功補償基本原理

　　在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，是將電能轉換為其他形式能量（機械能、光能、熱能）的電功率。

　　無功功率比較抽象，它是電路內電場與磁場的交換，在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備，要建立磁場，就要消耗無功功率。無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場，使轉子轉動，從而帶動機械運動，電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產生磁場，在二次線圈感應出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。

　　在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。但是從發電機和高壓輸電線供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。無功補償是把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

　　2 智能低壓配電系統無功補償柜的優點

　　低壓無功補償裝置在現代應用越來越廣泛，在電網端和用戶端都有很好的功效，智能低壓配電系統無功補償柜在現在的電網系統當中占領了重要的地位，不論的工業用電，還是平民用電，都離不開智能低壓配電系統無功補償柜，這主要是因為低壓無功補償柜能夠有效提高用電效率。因此，低壓無功補償柜有許多的優點如下：

　　（1）便于安裝。智能低壓配電系統無功補償柜在安裝時，不受外界環境的影響，所以多地區都便于安裝設備；（2）低投入。智能低壓配電系統無功補償柜的內痔電壓較低，所以不同于高電壓的投入，節省了大量開支；（3）能靈活切換。在智能低壓配電系統無功補償柜線路中電流變化能自動靈活的切換，達到就地平衡。

　　3 低壓配電網無功補償分類

　　3.1 隨機補償

　　隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負荷。

　　隨機補償的優點：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等。

　　3.2 隨器補償

　　隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加。

　　隨器補償的優點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

　　3.3 跟蹤補償

　　跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kV母線上的補償方式。這種補償方法適用于100kVA以上的專用配變用戶，它可以替代隨機、隨器這兩種補償方式，并且補償效果很好。

　　跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。

　　4 智能無功補償柜的補償方式

　　4.1 固定補償與動態補償相結合

　　社會在不斷的發展，人們面臨的負載型也越來越復雜，對于配電系統方面，人們對電網系統的無功要求也越來越高，為了保障人們的需求，必須嘗試新的補償方式。所以，僅僅靠著固定補償已經不能夠滿足用戶的要求了，必須有新的元素加進去，新的動態無功補償技術才能較好地適應負載變化。固定補償與動態補償相結合能夠更加全面的解決人們對于無功補償的要求，這也是一次無功補償的有效配合方式。

　　4.2 三相共補與分相補償相結合

　　目前，人們接觸越來越多的新型電力設備，在用電方面也越來越需要一種無功補償式的電網系統，對于那些新的設備尤其是大量的電力電子、照明等家居設備，都是單相供電的設備，所以，電網中會出現越來越多的三相不平衡情況，為解決這個問題，必須從三相共補方式轉換，因為這種方式已經承載不起這樣多的新型用電設備，但是，如果全部采用單相補償方式的話，就會出現投資較大的現象。因此根據負載情況充分考慮經濟性的共分結合方式在新的經濟條件下日益廣泛應用。

　　4.3 穩態補償與快速跟蹤補償相結合

　　在經過多次嘗試之后，有關證明顯示，穩態補償與快速跟蹤補償相結合的補償方式對于電網系統的發展非常有利，因此，穩態補償與快速跟蹤補償相結合成為了未來發展的一個重要趨勢。這種補償結合方式主要是針對一些大型的鋼鐵、冶金等企業，這些企業的工藝比較復雜，并且用電量很大，所以企業的負載變化很快且會出現較大的波動性，因此，這些大型企業必須進行充分而有效無功補償，這樣，不僅能夠有效的提高功率因數，還能減少能量損耗，同時采用穩態補償與快速跟蹤補償相結合的方式能夠充分挖掘設備的工作容量，充分發揮設備的應用能力，提高工作效率，從而提高總體的產量和質量，達到較大的經濟效益。

　　5 結束語

　　在電力發展快速的現代社會，人們對于電力的功率損耗很是看重，在保證電力系統正常運行時，保證功率損耗達到最低，提高利用率已經成為現代電力系統發展的方向。本文在討論了對于無功補償的方法方案后，對于智能低壓配電系統無功補償柜的研究設計就更加確定了研究目的。社會在發展，電力系統也在不斷更新，智能低壓配電系統無功補償柜對于電力的發展有著極其重要的意義。