低压电容器补偿柜设计

黔南民族职业技术学院

机电工程系

毕业设计书

题目：低压电容器补偿柜设计

姓名：

专业：机电设备维修与管理

班级：高职机管班

指导教师：

设计完成日期 2011年 10 月 12 日

摘要

本设计主要介绍低压电容器补偿柜的设计过程、原则、方法等，对于广大厂矿企业来说功率因数的高低是关系到电能质量和电网安全、经济运行的一个重要问题，应予充分重视。设计中讨论了影响电力系统功率因数的几个重要因数，提出了相应的解决措施，并结合实际情况，对利用并联电容器进行无功补偿来提高电网的功率因数进行了探讨。电力系统的发展与组成，功率因数及无功补偿和低压电容器补偿柜的设计,根据设计任务书的要求、设备的概述及技术参数等，最终选择满足设计任务书的方案。

关键词：电网无功补偿功率因数

目录

第一节电力系统 (1)

1-1电力系统的概述 (1)

1-2对电力系统运行的基本要求 (2)

1-3电力系统的电压等级负荷 (3)

1-4电力系统的组成 (5)

第二节功率因数的概念 (10)

2-1功率因数的定 (10)

2-2提高自然功率因数的方法 (12)

2-3采用人工补偿装置提高功率因数 (13)

第三节低压电容器补偿柜的设计 (19)

3-1功率因数及无功补偿的计算 (19)

3-2设备的选择 (22)

3-3致谢 (27)

3-4参考文献 (28)

第一章电力系统

1-1电力系统的概述

一、电力系统的基本概念

电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。

电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。

动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。

总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。

年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（kWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。

最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。

额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为

50Hz。

最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。

二、电力系统的发展概况

1882年，英国建成第一座发电厂，原始线路输送的是低压直流电。

同年，法国人德普列茨提高了直流输电电压，被认为是世界上第一个电力系统。

1892年，第一条三相交流输电线路在德国运行，三相交流输电是输送功率、输电电压、输电距离日益增大。

目前，大电力系统不断涌现，甚至出现全国性和国际性电力系统。

我国已建成华东、华北、华中、东北、西北、华南六个跨省电力系统，独立的省属电力系统还有山东、福建、海南、四川、和台湾系统。

三、电力线路接线图

地理接线图:按比例显示电力系统中各发电厂和变电所相对地理位置，它反映电力线路的路径和相互的联接，但不能全显示各个元件的连接情况。

电气接线图:显示系统中各个电力元件之间的电器联系，但不能反映发电厂和变电所的相对地理位置。

1-2对电力系统运行的基本要求

根据电能生产、输送、消费的特殊性，对电力系统运行有如下三点要求。

一、保证可靠持续供电

根据用户对电可靠性的要求，将负荷分为三个等级：

第一级负荷

第二级负荷

第三级负荷

电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停电。

二、保证良好的电能质量

良好的电能质量有三个指标：电压质量、频率质量、波形质量。

电压偏移：一般不超过用电设备额定电压±5%。

频率偏移：一般不超过±0.2、0.5Hz。

波形畸变频：指各次谐波有效值平方和的方根与基波有效值的百分比。

三、提高系统运行的经济性

电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗以及电厂的厂用电率和电力网的网损率等。

环境保护问题也将成为对电力系统运行的基本要求。

联合电力系统是由若干单一系统互联组成，它容易满足对电力系统运行的基本要求，但同时又必须在技术上采取措施，以满足电力系统稳定性的要求。

1-3电力系统的电压等级负荷

一、电力系统的电压等级

电力系统电压等级的确定主要从电力系统输送电能的经济性，生产产品的系统性和经济性两个方面考虑。

说明：

用电设备的容许电压偏移一般为±5%

沿线路的电压降落为10%

在额定负荷下，变压器内部的电压降落为5%

电力线路平均额定电压，是指电力线路首末端所接电气设额定电压的平均值，即

U av =(U

N+

1.1U

N

)\2=1.05U

N

用电设备的额定电压：与线路的额定电压相同。

发电机的额定电压：同步发电机往往接在线路始端，因此,其额定电压比电力线路的额定电压高5%。

变压器的额定电压：一次侧相当于用电设备，其额定电压等于线路的额定电压；

二次侧相当于发电机，其额定电压较线路额定电压高10%。

注意：①当一次侧直接和发电机相连时，其额定电压等于发电机额定电压；

②当变压器漏抗较小，或二次侧直接与用电设备相连的厂用变压器，

其额定电压可以只比线路电压高5%。

电力线路的额定电压与输送功率和输送距离的关系

500

、330、220

kV 一般用于大电力系统的主干线；

110kV 用于中、小电力系统的主干线及大电力系统的二次网络；

35kV 用于大城市或大工企业内部的网络，并广泛用于农村网络；

10kV 是最常用的低一级配电电压；

6kV 用于负荷中高压电动机占很大比重的网络；

3kV 仅限于工企业内部网络。

二、电力系统的负荷

电力系统的总负荷：指系统中各个用电设备消耗功率的总和。它们可分为动

力负荷和照明负荷。

综合用电负荷：指工业、农业、交通运输、市政生活等各方面消耗的功率之

和。

供电负荷：指电力系统的综合用电负荷加上电力网的功率损耗，即发电厂供

出的负荷。

发电负荷：指发电负荷再加上发电厂厂用电，即发电机发出 的功率。

电力负荷曲线：指某一段时间内负荷随时间变化的规律的曲线。

有功功率(无功功率)日负荷曲线：表明系统有功功率或无功功率负荷在一天24

小时的变化规律。

用途：制定各发电厂发电负荷计划及系统调度运行的依据。

额定

电压(kV) 输送功率(kW) 输送距离(km) 额定电压

(kV)

输送功率(kW) 输送距离(km) 3 100～1000

1～3 60 3500～30000 30～100 6 100～1200

4～15 110 10000～50000 50～150 10 200～2000

6～20 220 100000～50000 100～300 35

2000～10000 20～50

注意：无功功率与有功功率最大负荷不一定同时出现。

有功功率年最大负荷曲线：表示一年内每月最大有功功率负荷变化的曲线。

用途：作为扩建发电机组，新建电厂以及安排全年发电设备检修计划的依据。

年持续负荷曲线：由一年中系统负荷按其数值大小及持续时间顺序由大到小排列面成的曲线。

用途：可靠性估算和电网规划与运行的能量损耗计算。

持续负荷曲线，计算系统负荷全年小号电量W

8760pdt

W=∫

最大负荷小时数 Tmax

8760pdt /Pmax

Tmax=W/Pmax=∫

其中pmax为最大负荷

1-4 电力系统的组成

一、电力系统的类型

火电：锅炉－汽轮机－发电机

水电：水库－水轮机－发电机

核电：核反应堆－汽轮机－发电机

其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等

二、系统构成

电力系统的主体结构有电源（水电站、火电厂、核电站等发电厂），变电所（升压变电所、负荷中心变电所等），输电、配电线路和负荷中心。各电源点还互相联接以实现不同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经济性。输电线路与变电所构成的网络通常称电力网络。电力系统的信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益的基础上，实现电能生产与消费的合理协调。

根据电力系统中装机容量与用电负荷的大小，以及电源点与负荷中心的相对位置，电力系统常采用不同电压等级输电（如高压输电或超高压输电），以

求得最佳的技术经济效益。根据电流的特征，电力系统的输电方式还分为交流输电和直流输电。交流输电应用最广。直流输电是将交流发电机发出的电能经过整流后采用直流电传输。

由于自然资源分布与经济发展水平等条件限制，电源点与负荷中心多处于不同地区。由于电能目前还无法大量储存，输电过程本质上又是以光速进行，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就成为制约电力系统结构和运行的根本特点。

三、电力系统的规划

电能是二次能源。电力系统的发展既要考虑一次能源的资源条件，又要考虑电能需求的状况和有关的物质技术装备等条件，以及与之相关的经济条件和指标。在社会总能源的消耗中，电能所占比例始终呈增长趋势。信息化社会的发展更增加了对电能的依赖程度。以美国为例,1920～1970年期间,电能占能源总消耗的比例由11％上升到26％，90年代将超过40％。为满足用户对电能不断增长的需要，必须在科学规划的基础上发展电力系统。电力系统的建设不仅需要大量投资，而且需要较长时间。电能供应不足或供电不可靠都会影响国民经济的发展，甚至造成严重的经济损失；发电和输、配电能力过剩又意味着电力投资效益降低，从而影响发电成本。因此，必须进行电力系统的全面规划，以提高发展电力系统的预见性和科学性。

制定电力系统规划首先必须依据国民经济发展的趋势（或计划），做好电力负荷预测及一次能源开发布局，然后再综合考虑可靠性与经济性的要求，分别作出电源发展规划、电力网络规划和配电规划。

在电力系统规划中,需综合考虑可靠性与经济性,以取得合理的投资平衡。对电源设备，可靠性指标主要是考虑设备受迫停运率、水电站枯水情况下电力不足概率和电能不足期望值；对输、变电设备，可靠性指标主要是平均停电频率、停电规模和平均停电持续时间。大容量机组的单位容量造价较低，电网互联可减少总的备用容量。这些都是提高电力系统经济性需首先考虑的问题。

电力系统是一个庞大而复杂的大系统，它的规划问题还需要在时间上展开，从多种可行方案中进行优选。这是一个多约束条件的具有整数变量的非线性问

题，远非人工计算所能及。60年代以来出现的系统工程理论，以及计算技术的发展，为电力系统规划提供了有力的工具。

四、电力系统的研究与开发

电力系统的发展是研究开发与生产实践相互推动、密切结合的过程，是电工理论、电工技术以及有关科学技术和材料、工艺、制造等共同进步的集中反映。电力系统的研究与开发，还在不同程度上直接或间接地对于信息、控制和系统理论以及计算技术起了推动作用。反过来，这些科学技术的进步又推动着电力系统现代化水平的日益提高。

从19世纪末到20世纪20、30年代，交流电路的理论、三相交流输电理论、分析三相交流系统的不平衡运行状态的对称分量法、电力系统潮流计算、短路电流计算、同步电机振荡过程和电力系统稳定性分析、流动波理论和电力系统过电压分析等均已成熟，形成了电力系统分析的理论基础。随着系统规模的增大，人工计算已经远远不能适应要求，从而促进了专用模拟计算工具的研制。20世纪20年代，美国麻省理工学院电机系首次研制成功机械式模拟计算机──微分仪，后来改进成为电子管、继电器式模拟计算机，以后又研制成直流计算台和网络分析仪,成为电力系统研究的有力工具。50年代以来,电子计算机技术的发展和应用，使大规模电力系统的精确、快速计算得以实现，从而使电力系统分析的理论和方法进入一个崭新的阶段。

电能是二次能源。电力系统的发展既要考虑一次能源的资源条件，又要考虑电能需求的状况和有关的物质技术装备等条件，以及与之相关的经济条件和指标。在社会总能源的消耗中，电能所占比例始终呈增长趋势。信息化社会的发展更增加了对电能的依赖程度。以美国为例,1920～1970年期间,电能占能源总消耗的比例由11％上升到26％，90年代将超过40％。为满足用户对电能不断增长的需要，必须在科学规划的基础上发展电力系统。电力系统的建设不仅需要大量投资，而且需要较长时间。电能供应不足或供电不可靠都会影响国民经济的发展，甚至造成严重的经济损失；发电和输、配电能力过剩又意味着电力投资效益降低，从而影响发电成本。因此，必须进行电力系统的全面规划，以提高发展电力系统的预见性和科学性。

制定电力系统规划首先必须依据国民经济发展的趋势（或计划），做好电力负荷预测及一次能源开发布局，然后再综合考虑可靠性与经济性的要求，分别作出电源发展规划、电力网络规划和配电规划。

在电力系统规划中,需综合考虑可靠性与经济性,以取得合理的投资平衡。对电源设备，可靠性指标主要是考虑设备受迫停运率、水电站枯水情况下电力不足概率和电能不足期望值；对输、变电设备，可靠性指标主要是平均停电频率、停电规模和平均停电持续时间。大容量机组的单位容量造价较低，电网互联可减少总的备用容量。这些都是提高电力系统经济性需首先考虑的问题。

在电力系统的主体结构方面，燃料、动力、发电、输变电、负荷等各个环节的研究开发，大大提高了电力系统的整体功能。高电压技术的进步，各种超高压输变电设备的研制成功，电晕放电与长间隙放电特性的研究等，为实现超高压输电奠定了基础。新型超高压、大容量断路器以及气体绝缘全封闭式组合电器，其额定切断电流已达100千安，全开断时间由早期的数十个工频周波缩短到1～2个周波,大大提高了对电网的控制能力,并且降低了过电压水平。依靠电力电子技术的进步实现了超高压直流输电。由电力电子器件组成的各种动力负荷，为节约用电提供了新的技术装备。

从19世纪末到20世纪20、30年代，交流电路的理论、三相交流输电理论、分析三相交流系统的不平衡运行状态的对称分量法、电力系统潮流计算、短路电流计算、同步电机振荡过程和电力系统稳定性分析、流动波理论和电力系统过电压分析等均已成熟，形成了电力系统分析的理论基础。随着系统规模的增大，人工计算已经远远不能适应要求，从而促进了专用模拟计算工具的研制。20世纪20年代，美国麻省理工学院电机系首次研制成功机械式模拟计算机──微分仪，后来改进成为电子管、继电器式模拟计算机，以后又研制成直流计算台和网络分析仪,成为电力系统研究的有力工具。50年代以来,电子计算机技术的发展和应用，使大规模电力系统的精确、快速计算得以实现，从而使电力系统分析的理论和方法进入一个崭新的阶段。

从19世纪末到20世纪20、30年代，交流电路的理论、三相交流输电理论、分析三相交流系统的不平衡运行状态的对称分量法、电力系统潮流计算、短路电流计算、同步电机振荡过程和电力系统稳定性分析、流动波理论和电力系统

过电压分析等均已成熟，形成了电力系统分析的理论基础。随着系统规模的增大，人工计算已经远远不能适应要求，从而促进了专用

电力系统示意图图1

从19世纪末到20世纪20、30年代，交流电路的理论、三相交流输电理论、分析三相交流系统的不平衡运行状态的对称分量法、电力系统潮流计算、短路电流计算、同步电机振荡过程和电力系统稳定性分析、流动波理论和电力系统过电压分析等均已成熟，形成了电力系统分析的理论基础。随着系统规模的增大，人工计算已经远远不能适应要求，从而促进了专用模拟计算工具的研制。20世纪20年代，美国麻省理工学院电机系首次研制成功机械式模拟计算机──微分仪，后来改进成为电子管、继电器式模拟计算机，以后又研制成直流计算台和网络分析仪,成为电力系统研究的有力工具。50年代以来,电子计算机技术的发展和应用，使大规模电力系统的精确、快速计算得以实现，从而使电力系统分析的理论和方法进入一个崭新的阶段。

在电力系统的主体结构方面，燃料、动力、发电、输变电、负荷等各个环节的研究开发，大大提高了电力系统的整体功能。高电压技术的进步，各种超高压输变电设备的研制成功，电晕放电与长间隙放电特性的研究等，为实现超高压输电奠定了基础。新型超高压、大容量断路器以及气体绝缘全封闭式组合电器，其额定切断电流已达100千安，全开断时间由早期的数十个工频周波缩短到1～2个周波,大大提高了对电网的控制能力,并且降低了过电压水平。依靠电力电子技术的进步实现了超高压直流输电。由电力电子器件组成的各种动力负荷，为节约用电提供了新的技术装备。

超导电技术的成就展示了电力系统的新前景。30万千瓦超导发电机已经投入试运行，并且还继续研制容量为百万千瓦级的超导发电机。超导材料性能的改进会使超导输电成为可能。利用超导线圈可研制超导储能装置。动力蓄电池和燃料电池等新型电源设备均已有千瓦级的产品处于试运行阶段,并正逐步进入工业应用,这些研究课题有可能实现电能储存和建立分散、独立的电源，从而引起电力系统的重大变革。

第二节功率因数的概念

2-1功率因数的定义

在交流电路中，电压与电流之间的相位差(φ)的余弦叫做功率因数，用符号，COSφ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值

．对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压COSφ=P/S

1

和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为

P=U*I*COS?中的COSφ=1；但是当负载为干性或容性时，COSφ<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P=V*I*COSφ，因为I=P/VCOSφ，所以Pl=R*P/V/ COSφ（V是负载端电压的有效值）。由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数COSφ会降低输电线上的功率损耗！

在实际中，提高功率因数意味着：

（一）、提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。

（二）、可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当COSφ=0.5时的损耗是COSφ=1时的4倍。

（三）、能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。

（四）、可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。

（五）、因发电机的发电容量的限定，故提高COSφ也就使发电机能多出有功功率。

在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。

2-2提高自然功率因数的方法

按《评价企业合理用店技术导则》规定：“企业应在提高自然功率数的基础上，合理装置无功补偿设备，企业的功率因数应达到0.9以上。”也就是说为了提高企业的功率因数，首先应当提高自然功率因数，其次采用人工补偿装置提高功率因数。

提高企业的自然功率因数，从根本上降低电气设备需要的无功功率，可以节省新的投资，所以是首先应当采取的积极办法。提高自然功率因数的方法：

一、正确选择异步电动机的容量

企业的运行经验表明，异步电动机一般在负荷达到额定负荷时功率因数最高，而空载时功率因数最低。因此，所选的异步电动机的额定功率应当尽量接近于所拖动的机械负荷。将运行中的轻负荷电动机予以更换，选用合适的电动机代替，选择合适的电动机容量，使其平均负荷率接近其最佳值。

二、将轻负荷电动机改变接线

在实际运行中，当异步电动机在轻负荷运行时，可以调换为较小容量的电动机。由于各种原因而无法用小容量异步电动机调换时，可采用降低异步电动机电压的方法来减小其取用的无功功率。降低异步电动机电压的方法一般是改变电动机的内部接线，使异步电动机各绕组所承受的电压降低，从而减小异步电动机所取用的无功功率。

三、限制异步电动机的空载

企业异步电动机在工作中都可能有较长时间的空载运转，异步电动机空载运转电流较大，而且功率因数很小，因此若能够将空在运行的异步电动机从供电线路上切除，就可以减小无功功率，提高功率因数。

四、提高异步电动机的检修质量

在企业中，异步电动机检修质量的好坏，对其效率和功率因数有很大影响，因此，检修时一定要保证质量，防止空气间隙增加，以免增大励磁电流，降低功率因数和效率。另外要防止在重新绕制电动机线圈时，使线圈匝数减少，否则将导致磁路中磁通量增加，从而使电动机需要的无功功率和空载电流增加，功率因数减小。

五、变压器的合理使用

更换轻负荷的变压器，提高功率因数。企业在低负荷时间内，尽量将负荷集中在一台或数台变压器上，使每台变压器在最佳负荷率下运行。同时停运多余的变压器，以便减少需用的无功功率和降低有功功率损耗。

当企业中有多台车间变压器时，可以用低压联络线将变压器二次侧连接起来，以便在轻负荷时将部分轻载变压器切除，减少有功损耗和无功损耗，提高功率因数。

当企业中的变电所有多台变压器并联运行时，可以考虑变压器的经济运行，根据负荷的大小，决定投入运行的变压器台数。负荷较大时，投入运行的变压器台数多些；负荷较小时，投入运行的变压器台数少些，以使变压器的损耗最少。当然，在不影响供电可靠性的前提下，才能考虑变压器的经济运行。

2-3 采用人工补偿装置提高功率因数

工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不规定的工厂功率因数时，则需要考虑增设无功功率补偿装置。移相电容器是一种常用的无功补偿装置。

移相电容器与同步补偿机相比，因无旋转部分，所以它具有安装简单、运行维护简单及有功损耗小（一般越占无功容量的0.2％-0.5％）等优点。所以，在电力系统中，尤其是在工业企业的供电电网中，得到十分广泛的应用。

移相电容器的缺点是，使用寿命短，损坏后不便修复。另外，移相电容器的无功出力与电压的平方成正比。这样当系统电压降低，需要更多的无功功率进行补偿以提高系统电压时，而电容器却因电压低了出力。反之，若系统不需要补偿无功功率时，电容器仍然向电网补偿电容器无功功率，使负载电压过分提高，这也是它的一个缺点。

一、并联电容器的接线

无功补偿的并联电容器大多数采用Δ形联结，只有少数容量较大的高压电容器组除外。而低压并联电容器绝大多数是做成三相的，且内部连成三角形。

三个电容为C的电容器接成Δ形，容量为Q

C(Δ)=3WCU2

L

,式中的U

L

为三相线路的

线电压。如果三个电容器为C的电容器接成Y形，则容量为Q

C(Y)=3WCU

P

2,式中的U

P

为

三相线路的相电压，由于U=3U

P ,因此Q

C(Δ)

=3Q

C(Y)

.这是并联电容器采用Δ形联结的

一个优点。另外，电容器采用Δ联结时，任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿;而内采用Y形联结，一相断线时，断线的一相将失去无功补偿。

但是也必须指出，电容器采用Δ形联结时，任一电容器击穿短路时，将造成三相线路的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸。这对高压电容器特别危险。如果电容器采用Y形联结，情况就完全不同了。图2（a）为电容器Y形联结时正常工作时的电流分布，图2（b）为电容器Y形联结时而A相电容器击穿短路时的电流分布和向量图

（a）(b)

图2 三相线路中电容器Y形联结时的电流分布

(a)正常时的电流分布；(b)A相电容器击穿短路时的电流分布和向量图

如图2（a）所示，电容器正常工作时

I A =I

B

=I

C

=U

P

/X

C

(1)

式中，X

C

=1/WC;

U

P

—相电压

如图2(b)所示，当A相电容器击穿短路时

I 1A =3I

1B

=3U

AB

/X

C

=3U

P

/ X

C

=3I

A

(2)

有上式可知，电容器采用Y形联结，在其中一相电容器击穿短路时，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，因此相对比较安全，所以GB50053-1994<<10kV以下变电所设计规范》规定：高压电容器组宜结成中性点不接地星形，容量较小时（450kvar 及以下）宜结成三角形。低压电容器组应结成三角形。

并联电容器在供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿三种方式如图3所示。

二、高压集中补偿

高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6-10kV母线上。这种补偿方式只能补偿6-10kV母线以前线路上的无功功率，而母线后的厂内线路的无功功率得不到补偿，所以这种补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差。但这种补偿方式的投资较少，便于集中运行和维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的无功补偿，一满足工厂总功率因数的需求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用相当普遍。

图3是接地在变电所6-10kV母线上的集中补偿的并联电容器组接线图。这里的电容器组才用三角形联结，装在成套电容器柜内。为了防止电容器被击穿时引起相间短路，所以三角形联结的各边，均接有高压熔断保护。

图3 并联电容器在供电系统中的装设位置和补偿效果由于电容器从电网上切出时有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，这对人生是很危险的，因此必须装设放电装置。图4中的电压互感器TV一次侧绕组就是用来放电的。为了确保可靠放电，电容器组的放电回路中不得装设熔断器和开关。

图4 高压集中补偿的电容器组接线图

按GB50053-1994规定，室内高压电容器装置宜设置在单独房间内。当电容器容量较小时，可设置在高压配电房内，但与高压电容器配电装置的距离不应小于1.5m。

三、低压集中补偿

低压集中补偿是将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿变电所低压母线以前包括变压器及其前面高压线路和电力系统的无功功率。由于这种补偿方式能使变电所主变压器的视在功率减小，从而可选较小容量的主变压器，因此比较经济。特别是供电部门对工厂的电费制度通常实行的是两部电费制（一部分是按每月实际用电量计算电量，称为电度电费，另一部分是按装用的变压器的容量计算电费，称为基本电费），主变压器容量减小，基本电费就减少了，可使工厂的电费开支减少，所以这种补偿方式在工厂中应用非常普遍。

低压电容器柜一般安装在低压配电室内，与低压配电屏并联装设。只在电容器柜较多时才考虑单设一房间。

图4是低压集中补偿的电容器组接线图。这种低压电容器组，都采用三角形连接，通常利用200V、15-25W的白炽灯的灯丝电阻来放电（也可采用专用的电阻来放电），这些放电白炽灯同时作为电容器组正常运行的指示灯。

四、单独就地补偿

单独就地补偿，又称个别补偿或分散补偿，是将并联电容器组装设在需要

行无功补偿的各个用电设备旁边。这种补偿方式能够补偿安装部位以前的所有高低压线路和变压器中的无功率，所以其补偿范围最大，补偿效果最好，应于优先采用。但是这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的用电设备停止工作时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。这种单独就地补偿方式特别适于负荷平稳、经常运转而容量较大的设备如大型感应电动机、高频电炉等采用，也适用于容量虽小但数量多且长时间稳定运行的设备如荧光灯等采用。对于供电系统中高压侧和低压侧基本无功功率的补偿，仍宜采用高压集中补偿和低压集中补偿的方式。