低压电容补偿柜的最佳安装位置分析

李志庚

(天津泰达水业有限公司 天津300457)

1 关于电容补偿柜安装位置的介绍

在低压配电系统中常采用电容无功补偿柜提高系统回路的功率因数，并降低系统在电流中的有效值。电容补偿柜在原理上相当于产生容性无功电流的发电机，其无功补偿的原理是把具有容性功率的负荷装置和感性功率的负荷装置并联在同一低压系统的母排上，能量在这 2种负荷间相互转换，在输出一定有功功率的情况下，使供电系统的损耗降低。但在配电室中，无功电容补偿柜的电气安装位置有 2种选择，第一种可以安装于母排最前端(即靠近变压器侧)，另一种可以安装于母排最末端(远离变压器侧)。至于何种电气安装位置较佳，需要通过比较这2种不同的电气安装位置对于补偿柜母排的容量、使用环境及改善效果的差异，得出无功电容补偿柜位于配电室中最佳的安装位置，为低压配电系统提供最佳化且经济的补偿方案。

2 制作成本的经济性分析

2.1 安装于靠近变压器侧

由图1可以看出，电容补偿柜与其他负载出线柜的接线方式为并联，根据并联电路的电流规律可知，若电容补偿柜安装于靠近变压器侧，那么所有负载的运行电流都将流经补偿柜内的母排，因此母排容量需考虑所有负载同时运行时峰值电流的载流量，并留出余量，由此导致母排所需的容量较大，制作成本相应增加。

图1 电容补偿柜安装于靠近变压器侧Fig.1 Installation of capacitor compensation cabinet near transformer side

2.2 安装于远离变压器侧

如图 2所示，同样根据并联电路的电流规律，若电容补偿柜安装于远离变压器侧，那么流经补偿柜内母排的运行电流仅为本柜自身运行产生的电流，因此母排的容量可适当减小(含余量)，母排的制作成本相对安装于靠近变压器侧有所减小。

图2 电容补偿柜安装于远离变压器侧Fig.2 Installation of capacitor compensation cabinet far away from transformer side

因此，从设备投资角度来讲，将电容补偿柜安装于母排最末端为最经济的安装方案。

3 使用环境比较

电容补偿柜在运行过程中会大量放热，如果得不到很好的降温就会对电容器的绝缘造成一定影响，容易引发电气火灾。因此，电容补偿柜的安装位置应考虑环境温度的影响，确保电容补偿柜运行时的热量能够得到很好的扩散，以延长电容器的使用寿命，同时也保证了补偿柜内电气设备的良好绝缘，防止发生电气火灾事故。

3.1 安装于靠近变压器侧

由于电容补偿柜的安装位置非常接近发热量最大的变压器，且由上文可知，补偿柜内的母排流过相对较大的电流，也会产生较高的温度，变压器所带负荷的运行电流间接提高了补偿柜内的温度。

电容器在正常额定功率下工作时，其周围环境温度一般为 40～-25℃；其内部介质的温度应低于65℃，最高不得超过 70℃，否则会引起热击穿，或是引起鼓肚现象，长期温度过高会严重影响电容的耐压。电容器外壳的温度介于介质温度与环境温度之间，不应超过 55℃。因此，应保持电容器室内通风良好，确保其运行温度不超过其允许值。

运行中的变压器和电容补偿柜都是发热量较大的热源，两者应尽可能互相远离，这样可以使产生的热量得到很好的扩散，提高了两者的运行可靠性和安全性。

3.2 安装于远离变压器侧

将电容补偿柜安装于母排的最末端，因其距变压器较远且补偿柜内的母排电流仅为补偿电流，这相对于变压器的运行电流减小很多，故相对于前者，补偿柜内会产生较低的损耗及温度。

综合比较这2种电气安装位置，显然安装于远离变压器侧时，电容补偿柜的运行环境相对安全。

4 对于低压配电系统功率因数的影响

功率因数是衡量和测量电力设备效率高低的重要参数，当功率因数较低时，无功功率就会变大，这样一来就将设备的利用率降低了，从而增加了线路供电损失，这是不被允许的。从理论计算上来讲，根据公式 功 率因数 = 有 功功率 P / 视在功率 S 可知，低压配电系统功率因数的计算只与2个参数有关，一是变压器容量的大小 S(视在功率)，二是所有负载的有功功率的大小P(有功功率)，这2个参数直接决定了无功补偿装置的容量。所以无论电容补偿柜安装于变压器的近端或远端，其对系统的功率因数的改善、降低系统在电流及谐波治理中的补偿效果皆相同，因此电容补偿柜的安装位置不影响补偿柜对低压配电系统的改善效果。

5 总 结

综合上述比较结果：将补偿柜安装于远离变压器侧，母排所须容量最小且最经济；将补偿柜安装于远离变压器侧，补偿柜的运行环境相对更安全；补偿柜无论安装于变压器的近端或远端，对低压配电系统的改善效果没有影响。

因此电容补偿柜安装于远离变压器侧时为最经济且最佳的配置方式，既能减少投资费用，又能获得更安全的运行环境，一举多得。电容补偿柜是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。尽管设计安装并联电容补偿柜已经非常普遍，电容补偿柜的运行管理困难及电容器安全运行的问题也应受到重视。