线路低压无功自动补偿箱的安装分析

陶永军

（北京市京电博源供用电工程安装有限公司，北京 昌平 102200）

本文对线路低压无功自动补偿箱的安装进行分析，明确安装各个环节的要点，减少电能耗损。

1 无功补偿与自动补偿箱选择

低压无功自动补偿箱主要有综合变压器补偿箱、工业冲击性负荷变压器补偿箱两种类型。第一，综合变压器补偿箱的负荷变化速率较低，一般不像低压无功自动补偿箱频繁投切，每天投切5～8 次即可。选择补偿箱时，以带有触点的补偿箱为主，并且考虑其经济性、稳定性，例如将交流接触器当作开关元件，交流接触器投切寿命约为数千次。第二，工业冲击性负荷变压器补偿箱，常在选矿、炼铁等领域应用。因为负荷变化比较快，所以低压无功自动补偿箱投切频率也比较高，每天投切次数约几十次。选择设备时，建议优先挑选大功率可控硅，将其作为开关元件。优势在于没有火花和噪声，无震动，且具有极高的稳定性，抑制冲击性与波动性，可规避负载对于电网电压波动的干扰，保证电能质量，延长无触点开关元件使用寿命，且可控硅投切次数多达十万次。

2 设定低压无功自动补偿箱额定参数

无功补偿装置是由串联补偿装置、同步电机、并联电抗器补偿装置、并联电容器补偿装置、静补装置等组成：（1）串联补偿装置。输电线路上将电容器串联，起到抵消线路电感的作用，一般在长距离高压输电线路中应用，可以加强电网输电性能。由于低压电网电流大，所以无法采用串联补偿装置[1]。（2）同步电机。同步电机处于特殊工况下，当感受到系统电压降低，会自动增加无功输出，提高电压的同时吸收无功，使电力系统始终保持平衡。（3）并联电抗器补偿装置。该装置在超高压电路中比较常用，连接输电线末端与地。（4）并联电容器补偿装置。对于110 kV及以下用户，如果自然功率因数不足，便会选择安装并联电容器补偿装置，达到人工补偿的目的[2]。

低压无功自动补偿箱和电容器补偿装置并联，通常在AC 660 V、AC 380 V电网无功就地平衡中的适用性较高。设计自动补偿箱额定参数，首先需要计算无功补偿箱电容器的容量。最大负荷计算补偿容量为

式中：Q为补偿容量；Pc为最大负荷有功功率；tanφ1为最大负荷功率因数角正切值；tanφ2为目标功率因数角正切值。

提升电压要求计算补偿容量，公式为

式中：Q为补偿容量；ΔU为补偿之后的变电站母线电压升高值；Ub为补偿之前变电站母线电压；XL为变电站送电线路感抗值。

平均负荷计算补偿容量，公式为

式中：Q为补偿容量；Pc为最大负荷有功功率；aaυ为年平均有功负荷系数。

其次需要确定无功补偿箱电容器的额定电压，需要分析电网额定电压，以及并联电容器在连接电网之后引起母线电压升高的情况，串联电抗器使电容器端子电压提升，以及谐波导致电压升高。

3 低压无功自动补偿箱安装要点

3.1 安装线路加装补偿箱

确定补偿综合变压器安装部位。综合变压器的低压负荷具有较高均衡性，一般情况下没有绝对大的无功流量。所以，无功补偿箱采样电流，建议将变压器低压侧出口电流作为基准。组织补偿箱测试，可以得知变压器出口无功需量比较大，在投入了无功容量之后，变压器经过补偿无功，输出电流对比总负荷电流较小[3]。

确定补偿工业冲击性负荷变压器的安装部位。比如选矿使用变压器的负荷具有集中性，所以无功补偿装置采样电流建议选择负荷侧工作电流，优先以冲击负荷就地补偿为主。根据低压无功自动补偿箱安装的实操经验，发现补偿箱测试环节可以确定负荷侧无功需量比较大，在投入无功容量后，补偿负荷需要的无功功率也相对较大，变压器输出电流和补偿之前的总负荷电流相比较小，使得变压器容载比得到提升。

3.2 确定补偿容量与单组容量

选择补偿容量。综合变压器负载率以50%为准，具体可以将变压器自然功率因数设定为0.8进行计算。若变压器容量设定为315 kVA，那么补偿无功需要按照进行计算，得出无功值在变压器容量中的占比是Q/S= 95/315 = 0.3，为30%。为此，综合变压器无功补偿容量以变压器容量25%～30%为准进行设定。选矿与炼铁领域应用的变压器，因为其负载率比较高，部分实际负载率甚至会达到变压器额定容量150%～180%。所以补偿容量需要参考测量负荷电流再行确定，以免选定电流互感器变比小导致电流互感器、补偿箱中的设备出现烧毁现象[4]。

选择单组容量。补偿箱内部所有电容容量的确定，建议以变压器最小负荷为依据确定。当负荷电流I= 50 A 时，自然功率因数可以设定为0.8，需要补 偿 无 功 可 以 根 据 公 式r进行计算。如果每组容量超过Q时，即表示无法投入或是投入之后可能导致过补现象。为此，每组电容容量以15～20 kvar为最佳。

4 低压无功自动补偿箱安装效果

实践表明，自动补偿箱运行状况较好，功率因数得到基本改善，减少运行期间电能的耗损消，提升电能质量，用电成本减少。自动补偿箱具有监测电网数据的功能，用户电力负荷水平发生异常波动，电容器组容量自动增减，与此同时也会自动跟踪补偿无功功率，达到节能降耗的目的。安装线路低压无功自动补偿箱，应提前设定好相关额定参数，同时应结合实际需求选择合适的补偿箱，最大程度地发挥出自动补偿箱优势，减少电能耗损与成本支出，提高电力系统以及相关设备的运行效率。