低压补偿电容器柜控制电路（手动+自动方案）

1、毕业设计（论文）题 目 低压补偿电容器柜控制 电路（手动+自动方案） 专 业 电气工程与自动化 i目 录 摘要.abstract.前言.第1章 无功补偿的概念.1 1.1 无功补偿的原理.1 1.2 无功补偿的作用.2 1.3 无功补偿补偿的方式.3 1.4 功率因数指标.4第2章 电容器无功补偿的原理.5 2.1 电容器无功补偿的原理.5 2.2 补偿容量的计算.5 2.3 电容器无功补偿装置的选择应注意的问题.6 2.3.1 控制器的选型.6 2.3.2 电容器投切开关的选型.7 2.3.3 电容器的选型.8第3章 低压补偿电容器柜控制电路的设计.10 3.1 问题提出.10 3.2 方案

2、分析.11 3.3 低压无功补偿装置的原理.12 3.4 无功补偿装置的主要元件.12 3.4.1 控制器.12 3.4.2 交流接触器.13 3.4.3 电容器.13 3.5 控制策略.14 3.6 装置原理接线图.14 3.7 无功补偿装置的运行维护.15 3.7.1 电容器组的巡视检查.16 3.7.2 运行注意事项.16 3.7.3 常见故障及处理.16结论.18致谢.19参考文献.20附图：a-001,b-001摘 要电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，造成系统中大量无功负荷的存在，加上冲击性负荷的影响，使得电能传送过程出现较明显的功率损耗和电压损耗，这会对用户端

3、的电能质量造成严重的影响，于是实时快速的无功补偿技术成为解决这个问题的关键。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以补偿感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，无功补偿是保持电力系统无功功率平衡、降低损耗、提高供电质量的一种重要手段。无功功率补偿装置是电力供电系统中不可缺少的、非常重要的组成部分。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，提高电网的供电质量。本设计选用了wzk-a型无功功率自动补偿器进行无功功率的补偿，可使功率因数提高，减小主变压器的容

4、量及补偿点以前供电系统中各原件上的功率损耗。 关键词:低压电容补偿器，补偿容量，功率因数，无功功率iiiabstractin the grid power load such as electric motors, transformers, most belong to the perceptual load, resulting in a large number of idle work load in the system, coupled with the impact load, the power loss and voltage loss is appeared in

5、 the transfer process, the customer power caused serious influence quality, so the real-time compensation of wattless power technology has become the key to solve this problem.in the power of installation parallel capacitor and reactive compensation equipment after, can provide the perceptual load c

6、onsumption in the reactive power, reduce the power grid to perceptual load by lines of conveying provide, reactive power, because the reduction in the grid power in reactive power flow, so can reduce the lines and transformer for conveying reactive power caused by electric power, this is the reactiv

7、e power compensation. the reactive power compensation is to keep the store system reactive power balance, reduce loss to the quality of power supply, one important method. reactive power compensation device is electric power supply system of indispensable, very important part. the choice of reasonab

8、le compensation device, can do minimize losses in the power grid, and improve the quality of power supply of power grid. this design choose the wzk-a type of reactive power compensation for automatic reactive power compensation, can make the power factor improvement reduce the capacity of the main t

9、ransformer and power supply system of compensatory point before the power loss of on the original.key words :low voltage capacitor compensator，compensation capacity，power factor ，wattless power前 言目前，我国的电网，特别是广大的低压电网，普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况。导致此现象的主要原因是众多的感性负载用电设备设计落后，功率因数较低。比如我国的电动机消耗的电能占全部发电量的70%，

10、而由于设计和使用等方面的原因我国电动机的功率因数往往较低，一般约为cos=0.70。在这种情况下，采用无功补偿节能技术，对提高电能质量和挖掘电网潜力是十分必要的，世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分。从我国电网功率因数和补偿深度来看，我国与世界发达国家有不小差距。因此大力推广无功补偿技术是非常必要的，并且从以下数据，我们也能看出发展无功补偿所能带来的巨大经济效益。2007年，我国年总发电量为32559亿千瓦时，统计线损率为8.77%，但是这个数字没有包含相当大的110千伏、35千伏、10千伏的输电线损及0.38千伏的低压电网线损。据报道，估计实际的统计线损率约为15%，即2007年全

11、国年线损量约为4800亿千瓦时。全国的理论线损与统计线损基本相一致，其中可变线损约占理论总线损的80%，则年可变线损电量约为3900亿千瓦时。如果当前全国电力网总负荷的当前功率因数cos=0.85，采用无功功率补偿后，把电力网总负荷的功率因数提高到cos=0.95，则每年可以降低线损约为390亿千瓦时，按0.5元每千瓦时计，价值约为185亿元。2007年全国电网的最大负荷利用小时数约为5000小时，则电网的最大负荷约为2亿千瓦，当用无功功率补偿法把功率因数cos=0.85,提高到cos=0.95，全国电网需总补偿容量约为0.58亿千瓦。当前无功功率补偿装置设备主要为电力电容器，假如无功补偿设备

12、每千瓦的平均综合造价为50元，则全国无功补偿装置的总投资约为29亿元。应当指出，节省240亿千瓦时约相当于一座400万千瓦火电厂的年发电量，而建一座400万千瓦的火电厂需综合费用约为300亿元，同时每年需燃烧煤约为1200万吨，每年产生有害物质约为600万吨。由此可见，产生相同的电力，无功补偿的费用约为新建电厂费用10%，而且无功补偿设备的费用仅需两个月的无功功率补偿的将损节电费用即可全部收回。近20年来，世界各地（包括美国、法国、意大利、英国、俄罗斯、日本等国）发生的由电压稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故引起了各国的高度重视。持续了短短72 小时的8.14 美加大停电给

13、美国造成了巨大的经济损失和社会影响，这次事故提醒人们，电网运行要有足够的无功备用容量，无功不能靠远距离传输，在电力市场环境下，必须制定统一的法规以激励独立发电商和运营商从维护整个系统安全性的角度提供充足的无功备用。在我国也曾多次发生电压崩溃事故，如1993 年和1996 年南方电网的几次事故，这些事故都促使人们采取各种措施以维持电网稳定。随着近代电力电子技术的出现和发展，无功补偿技术也随之发展。在第一个工业用晶闸管出现之前，电子半导体由于功率过小，在直流传动，交流传动，电磁合闸，交流不间断电源和无功补偿等领域内一直没有得到应有的推广使用。晶闸管的出现标志着电力电子技术的诞生

14、，并以此为起点，随着半导体制造技术和变流技术的发展，新型的电力电子器件不断问世，由此引发了众多行业的变革，如交流变频调速技术的蓬勃发展。同样电力电子技术对无功补偿技术也带来了新的发展锲机。国家在大力倡导建立节约型社会，从国家到地方已明确的下达了各种节能指标。节能、节电事业正在蓬勃的发展，这是一股强大的潮流。在所有电力节能产品中，首先要提到的就是无功补偿装置，这也是唯一在供电政策以及电力法中提到的节能措施。作为节能降耗的生力军，无功补偿装置在我国有着巨大的潜在市场。2009年，一系列的经济振兴计划给电力电子行业带来了很多机会，主要供方和用方两方面。供方主要是对用户的补贴上，另外，在这个政策的拉动

15、下，企业也降低了成本压力。无功补偿装置在节能降耗领域，趋势是一直向好的。首先是企业降低成本的需求，另一个是外部环境的压力，地方政府的政绩和节能降耗的水平已经挂钩，国家和地方政府补贴能达到30以上。近年来，国内无功补偿市场发展极其迅猛，产品的质量和数量都有了大幅度的提升，相当一部分优势企业已经开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。随着电力工业的快速发展和技术进步，以及节能降损管理的加强等，引发了许多领域对无功补偿的需求。综上所述，无功补偿不仅具有如上所述的节省投资、节省电力、节省燃煤及污染等作用，同时还可以提高电力系统设备的供电能力，改善电压质量，减少用户电费开支，延缓用户的增容改造等作用。i第1

16、章 无功补偿的概念1.1 无功补偿的原理1、无功功率电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的，能量交换率的最大值叫做无功功率。由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。2、功率因素实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差，相位角的余弦cos称为功率因数。它是有功功率与视在功率之比。三相功率因数的计算公式为： 式中：cos功率因数 p

17、有功功率，kw q无功功率，kvar s视在功率，kva功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数三种。在三相对称电路中，各相电压、电流为对称，功率因数也相同。那么三相电路总的功率因数就等于各相的功率因数。3、 无功补偿电力系统中，不但有功功率要平衡，无功功率也要平衡。有功功率、无功功率、视在功率之间的相量关系如图1.1图1.1- 1 -由式cos=p/s可知，在一定的有功功率下，功率因数cos越小，所需的无功功率越大。为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量就需要增加。这样，不仅要增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为了提高电网的经济运行效率，根据电网中的无功类

18、型，人为的补偿容性无功或感性无功来抵消线路的无功功率。无功补偿的作用和原理可用图2.1来解释：图2.1设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为q，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为qc，使电源输出的无功功率减少为q=q - qc，功率因数由cos提高到cos，视在功率s减少到s。1.2 无功补偿的作用线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的，因而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗的变化情况可划分为可变损耗和固定损耗。前者指当电流通过导体和变压器所产生的损耗，包括变压器的铜损和电力线路上的铜损，它与负荷率、电网电压等因素有关，约占电网总损耗的80%85% 。后者指只要接通电源电力

19、网就存在的损耗，包括变压器的铁损，电缆线路、电容器及其他电器上的介质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损，它与电网运行电压和频率有关，占总损耗15%20%。 我国与发达国家相比，线损较大。发达国家的线损约为2%3%，而我国在2006年的线损统计为7.1%，所以线损的解决显得越来越重要。在用户或靠近用户的变电站装设自动投入的并联电容器，以平衡无功功率，限制无功功率在电网中传送，可减少电网的无功损耗，同时还可提高有功功率的输送量。      无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在

20、长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。分析如下：1、提高电压质量 把线路中电流分为有功电流ia和无功电流ir，则线路中的电压损失: 式中： p有功功率，kw q无功功率，kva u额定电压，kv r线路总电阻， x1线路感抗， 因此，提高功率因数后可减少线路上传输的无功功率q，若保持有功功率不变，而r、x1均为定值，无功功率q越小，电压损失越小，从而提高了电压质量。2、提高变压器的利用率，减少投资 功率因数由cos1提高到cos2提高变压器利用率为： 由此

21、可见，补偿后变压器的利用率比补偿前提高s%，可以带更多的负荷，减少了输变电设备的投资。3、减少用户电费支出 （1）可避免因功率因数低于规定值而受罚。 （2）可减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，电费可相应降低。4、提高电力网传输能力有功功率与视在功率的关系式为：p=scos，可见，在传输一定有功功率的条件下，功率因数越高，需要电网传输的功率越小。1.3 无功补偿的补偿方式无功补偿的补偿通常有如下三种方式：1、集中补偿：装设在企业或地方总变电所635kv母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。2、分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的

22、高压或低压母线上。这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。3、就地补偿：装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能改变用电设备的电压质量。无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机之间的供电损耗，所以高压侧的无功补偿不能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电变压器的利用率提高。根据最佳补偿理论，就地补偿的节能效果最为显著。补偿方式的选择为：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；调节补偿与固定补偿相结合，以固定补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。1.4 功率因数指标我国对功率因数的要求：对供电公司的要求：

23、110kv站，功率因数在0.950.98之间。220kv站，功率因数在0.95以上。对用户的要求：100kva以上的变压器，功率因数大于0.9。对农灌的要求：100kva以上的变压器，功率因数大于0.8。第2章 电容器无功补偿的原理2.1 电容器无功补偿的原理电力系统中网络元件的阻抗主要是感性的，需要容性无功来补偿感性无功。 (a) (b) (c)将电容并入rl电路之后，电路如图（a）所示。该电路电流方程为:由图（b）的向量图可知，并联电容后u与i的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压，这种情况称为欠补偿。若电容c的容量过大，使得供电电流的相位超前于电压，这种

24、情况称为过补偿。其向量图如（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这样会：（1）引起变压器二次侧电压的升高。（2）容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗。（3）如果供电线路电压因而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器使用寿命。2.2 补偿容量的计算确定无功补偿容量时，应注意以下两点： 1、在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。2、功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平

25、衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率qc等于感性无功功率ql时，电网只传输有功功率p。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。 电容器的补偿容量与采用的补偿方式、未补偿时的负载情况、电容器的接法有关。1集中补偿和分组补偿电容器容量计算 qc=pav(tg1- tg2) 或 qc=pav×qc 式中：pav最大负荷的日平均功率 1补偿前的功率因数角，可取最大负载时的值 2补偿后的功率因数角，一般取0.900.95 qc电容器补偿率，qc=tg1 - tg2，查表可知(1) 电容器组为星形接法时 式中：ul装设地点的电网线

26、电压v ic电容器组的线电流a c电容器组每相的电容量 (2) 电容器组为三角形接法时2就地补偿电容器容量计算 其中 电动机空载电流 式中 电动机的额定电流a 电动机的自然功率因数 2.3 电容器无功补偿装置的选择应注意的问题2.3.1 控制器的选型无功功率补偿控制器，即无功补偿装置的指挥系统，它首先要对电网的电压、电流量进行采集，通过中央处理器的快速运算，得到电网的有功功率、无功功率、无功电流、功率因数等参数，经计算再根据参数设定值发出投切指令，控制投切开关的动作，从而控制电容器组的投切。同时采样方式的选择、参数的设定、装置器件的保护等均通过控制器来实现。无功补偿控制器的种类很多，有些只能进

27、行一般的控制，不能存储数据和通信，从而不能很好地了解装置的投运情况，如投切前的数据和投切后的数据、电容的投切情况等。为保证无功补偿控制器正常地进行控制、测量、存储、通信和保护，必须注意以下几点：装置时钟必须正确。采样tv变比的正确性。通信波特率的正确性。投切条件的限值设置的正确性。保护条件的限值设置的正确性。控制器是无功补偿装置的核心元件，已经历了十几代产品，目前几乎每一代产品在市场上都有销售。早期的产品只采集一相电流，以功率因数为判据，在负荷较轻时，会造成电容器投切开关的振荡和频繁投切，致使电容器投切开关在短期内损坏。当三相负荷不平衡时，又会造成欠补偿或过补偿现象，不能真正达到节能与稳定电压

28、质量的目的&过补偿时，甚至会对电网安全运行造成不良影响。近几年来，采集三相电压、电流，分相分级采用综合判据来控制投切的控制器开始陆续推向市场，且增加了配电监测功能、该产品设计出发点较好，但大多制造厂家仅仅重视了配电监测的功能，忽视了该产品控制电容器投切这一核心功能&控制产品与检测显示仪表的设计思想与技术侧重点是有根本区别的。控制产品非常重视产品的抗电磁干扰性能，以及在极端环境中工作控制性能的稳定性&而检测显示仪表则讲究体积精巧、外观漂亮、成本低。同类产品大部分因体积太小，散热效果不好，以致于高温季节烧毁控制器的现象时有发生。由于市场的无序竞争，致使产品在设计中为了降低造

29、价，不得不以降低产品的抗电磁干扰性能为代价，采用塑料外壳，使用商业级元件，甚至有些制造厂降低技术标准，割舍一些必要的后备保护功能。电子产品制造过程中元件老化筛选、工艺处理以及成品高温状态通电老化是非常专业的，要求非常严格，一些非正规的厂家根本就没有做这方面的工作。如果这些偷工减料的劣质产品在电网中运行，将会带来严重的后果。无功补偿控制器是无功补偿装置的核心元件，无功补偿装置能不能正常工作，补偿效果如何，与控制器的内在质量关系很大，选型时应首先考虑控制器产品的特点，将可靠性放在第一位，在满足控制可靠性前提下再选外观、价格，否则将得不偿失。2.3.2 电容器投切开关的选型投切开关是低压无功补偿装置

30、中最容易损坏的关键元器件，投切开关目前有三代产品，分别是交流接触器、晶闸管和复合开关。其中，交流接触器存在投切产生涌流和频繁投切容易烧坏触头的缺点，但其长期运行不发热；晶闸管存在投切产生谐波和长期运行发热烧坏的缺点，但其投切无浪涌且响应速度快；复合开关基本工作原理是将晶闸管与接触器并接，使复合开关在接通和断开的瞬间具有晶闸管过零投切的优点，而在正常接通期间又具有接触器无功耗的优点，同时可扩展很多的保护功能。所以选用复合开关是以后发展的主要趋势。要保证复合开关长期、可靠的运行，选用时必须注意以下几点：复合开关的额定电流必须与投切的电容的额定电流匹配。复合开关的接线端子过流要满足额定电流。复合开关

31、的端子的接线必须牢固可靠。电容器投切开关是无功补偿的另一个重要器件，早期多采用接触器，在投入过程中涌流大，严重时，会发生触头熔焊现象。投切过程中有电弧，存在触头烧蚀现象，加上控制器质量不好，会产生投切振荡，更加快了接触器损坏的速度&近些年来，一些制造厂开始用可控硅作为电容器投切开关。可控硅可以在电压过零时投入，电流过零时切除，涌流小，无电弧。但其存在两个问题(一是可控硅运行中自身发热，尤其是户外运行的补偿装置，很难在夏季炎热天气中正常运行，节能效果也不好)另外一个问题是，可控硅在电压非过零时误触发，可控硅电流上升率过大也会使其损坏。事实证明，单独用可控硅作为投切电容器的开关是不太理想的

32、。具体投切开关的选型要针对所设计的补偿装置，只有这样才能最大发挥所选投切开关的性能。如果电网电压波动不大，负载较平稳，动态补偿要求不太高不需要快速反应，则选择接触器投切便可。对于投切开关的涌流保护则加电抗器便可。本设计投切开关选型为切换电容器接触器（cjx4型），是专用于低压无功补偿设备中投入切除并联电容器组，以调整系统的功率因素。切换电容器接触器带有抑制浪涌装置，能有效地抑制接通电容器组的合闸涌流对电容的冲击和开断时的过电压。其结构设计为正装式，灭弧系统采用封闭式自然灭弧。接触器的安装既可采用螺钉安装又可采用标准卡轨安装。2.3.3 电容器的选型补偿装置要长期、可靠运行，必须选用质量良好的电

33、容器，电容器接入电力系统中使用，总是在满载荷下运行，仅在电压或频率波动时，载荷才有变动。 在运行中如果电压、电流和温度超过了规定的限度，就会缩短电容器的寿命；同时选用时还要考虑电容器的体积、重量等。电容器在正常运行中，必须注意以下几点：采用的投切开关的额定电流必须与电容的额定电流匹配。电容器与投切开关的连接线必须满足额定电流的需要。固定在电容器上的连接线必须可靠牢固的连接。低压无功补偿装置中已基本淘汰了油浸式电容器，被干式电容器所代替。三角形接法的电容器投切过程中因存在过电压冲击，损坏击穿的概率较高，冲击过电压对于具有可控硅器件的复合开关来讲，也具有较大的影响。所以最好采用星形接法的电容器，这

34、种具有零线引出抽头的电容器，可将电容器电压限制在相电压范围之内。如果控制器及投切开关配合，再将谐波涌流限制好，电容器的使用寿命会大大延长。低压无功自动补偿装置及其元件制造厂家非常多，各种层次的产品质量相差甚远，成本差别极大。无功补偿装置选好了，使用寿命很长，确实能起到节能、稳定电压质量的目的，既有明显的经济效益，又有很好的社会效益。如果选型不好，监管不严，会危及电网的安全运行、所以，低压无功补偿装置要统一规划，统一标准，加强监管，强调实用性，兼顾长远发展，除了节能降耗外，还要为用电管理，配网自动化建设打好基础，确实让无功补偿装置发挥更好的作用。第3章 低压补偿电容器柜控制电路的设计3.1 问题

35、提出安达公司拟建一座降压变电所，装设一台主变压器。现在根据设备数量及生产性质得知变电所低压侧有功计算负荷为240kw,无功计算负荷为550 kvar。而国家标准规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因素不得低于0.9；其它工厂，功率因素不得低于0.85。如果达不到上述要求则必须采取人工补偿措施。因此供电设计时考虑无功功率补偿时，就应该按此最大负荷时功率因数来计算。为了使工厂变电所高压侧的功率因数不低于0.9，需要在低压侧装设并联电容器补偿，需装设多少补偿容量？以及如何实现。并考虑补偿前后工厂变电所所选主变压器容量的变化是研究该项目的主要任务。 分析：(1)、补偿前应选变压器的容量及功率因数值

36、变电所低压侧的视在计算负荷为 s30(2)=kva=600kva这时低压侧的功率因素 cos(2)=240/600=0.4主变压器的功率损耗 pt0.015s30(2)=0,015×600=9kw qt0.06s30(2)=0.06×600=36kvar变电所高压侧的计算负荷 p30(1)=240kw+9kw=249kw q30(1)=550kvar+36kvar=586kvar s30(1)=kva=636.7kva工厂的功率因数为cos=p30(1)/s30(1)=249/636.7=0.39变电所容量选择应满足的条件为sn.ts30(2)，因此在未进行无功补偿时，变压

37、器容量应选为630kva。 (2)、无功补偿容量按规定变电所高压侧的功率因数不得低于0.9，而面前只有0.39，因此需要进行无功功率的人工补偿.低压侧补偿后的功率因数应高于0.9这里取cos=0.92为使低压侧功率因数由0.39提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量应为qc=240×(tancos-10.4tancos-10.92)=187.82kvar 取qc=190kvar(3)、补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 s30(2)=kva=432.67kva因此主变压器容量可改选为500kva，主变压量降低，直接导致投资成本降低，而且会使运行成本

38、降低，因为供电局基本收费是根据变压器容量的大小进行的。主变压器的功率损耗 pt0.015s30(2)=0.015×432.67kw=6.49kw qt0.06s30(2)=0.06×432.67kvar=25.96kvar变电所高压侧的计算负荷 p30(1)=240kw+6.49kw=247kw q30(1)=(550190)kvar+25.96kvar=386kvar s30(1)=kva=274kva主变压器容量选300kva。无功补偿后，工厂的功率因数达到 cos= p30(1)/ s30(1)=0.9这一功率因数可以满足要求 (4)、无功补偿前后比较计算负荷在无功补

39、偿后减少容量为 s30(1) s30(1)=637kva274kva=363kva主变压器容量在补偿后减少量为 sn.tsn.t =630kva300kva=330kva 由此可看出利用电容补偿柜不仅会减少投资和减小变压器容量，而且由于提高了功率因数，还会减少运行成本。3.2 方案分析由上述分析得知，需要电容总体补偿量为190kvar。按国家电力部分的相关规范规定，容量较大的配电变压站设计补偿方案时，分步电容容量不应大于30kvar。因此考虑按200kvar的电容容量配备，用10个20kvar三相电容量分步补偿，为了防止温度过高引起工况变差，考虑散热问题。根据供电系统的特点和技术要求，负载较平

40、稳，动态补偿要求不太高，这里采用接触器投切的方法，具有动态无功补偿的功能，可以连续频繁投切电容器租而不影响开关和电容器的寿命；采用计算机组数字化控制技术，实时监测无功功率，动态跟踪补偿，使功率因数始终保持在预先设定的cos左右，智能控制器按先投入先切出、后投入后切出的原则实时自动切投。3.3 低压无功补偿装置的原理主要由接触器、断路器、补偿电容器、自动补偿器等组成。补偿器报据实时过程中的电压、电流相位变化（即cos的值），自动进行电容补偿器的投入或切除，补偿cos的值设置为0.92左右。补偿装置快速、准确地抵消电网中的感性无功电流，从而提高了功率因数，保证了用电质量。提高了供电设备的供电能力，

41、井减小了电路中的损耗。本装置由10路(20kvar)容量的电容器组成。采用了报据无功功率和电网电压大小的综合控制策略，有自动投切容器组的补偿装置的控制回路。本系统选择了优先满足电压的原则，即先根据电网电压值的高低来决定是否投切电容器，在电压合格的范围内再根据无功功率的大小来控制电容器的投切。这时，在电压变化很大的特殊情况下，电容器仍然能够适当动作以保持合格的电压；在电压合格的范围内，电容器又能根据无功功率大小进行合适的补偿。这样一来，在电压与无功功率的相互配合下，补偿器既能进行无功功率的平衡，又能反映电压的频繁变化，大大提高了控制的可靠性和灵活性。同时，在电压上下限附近设置了回差区间。当电压超

42、限又立即跳至回差区时电容器不会动作，这样有效地防止了投切振荡。其中无功功率控制是指根据测得的电压、电流和功率因数等参数，计算出应该投入的电容容量，然后在电容组合方式中选出一种接近但又不会过补偿的组合方式，电容器投切一次到位，如果计算值小于最小一组电容器的容量（下限值），则应保持补偿状态不变，只有当所需容量大于或等于下限值时，才执行相应的投切。3.4 无功补偿装置的主要元件3.4.1 控制器wzka型无功功率自动补偿控制器是低压配电系统中自动平衡补偿无功功率的专用仪器。其功能特点有：1、 两套检测控制系统，大电流负荷按功率因素控制，小电流负荷按无功电流控制， 使之控制更为合理准确。2、 输出电路

43、为先投入先切出，后投入后切除的循环工作方式。3、 过电压保护电力电容器，切除值400v450v之间可任意调整并有灯光提示。4、 具有手动投入、切除功能，可对整机进行模拟检验。5、 超低负荷小电流自动切出功能。6、 电敏度调整，用户总负荷变化时，可改变投、切值。3.4.2 切换电容器接触器本装置的切换电容器触器选型为cjx463/3，主要用于交流50hz(或60hz),供低压无功功率补偿设备投入或切除低压并联电容器之用。换电容器接触器带有抑制浪涌装置，能有效地抑制接通电容器组的合闸涌流对电容的冲击和开断时的过电压，特别适用于带有微机控制的无功功率自动补偿电容器柜中。其原理接线图见附图a001。结

44、构特点：切换电容接触器由cjx2接触器、转换触头组成和六根电阻线组成，主触头分上下两层，上触头有三相转换主触头，每对主触头两侧分别串入一根限流电阻线，然后与下转换触头对应并联。当接触器通过线圈工作电压us后，接触器铁心吸合，带动转换触头组支架及三对转换主触头。由于转换主触头开距小于接触器主触头，转换主触头先于接触器主触头闭合，接通电阻，抑制涌流数毫秒后主触头接通，接触器开始正常工作。在转换主触头支架先下运动到位时，永磁铁心与衔铁分开，转换主触头随之分断，返回到原始位置。切换电容器接触器是利用小开距的转换主触头先接通电阻，以抑制合闸涌流，用接触器的大开距主触头来分断电容电流并抑制分闸电弧重燃过电

45、压的产生，从而实现电容器组的正常可靠切换。正常工作条件：1、周围空气温度-5+40,24小时的平均值不超过+35。2、安装地点：海拔不超过2000m。3、空气相对温度在最高温度为+40时，不超过50%，在较低温度下可以有较高的相对湿度,最湿月的月平均最低温度不超过25。该月的月平均最大相对温度不超过90%；由于温度变化发生在产品上的凝露情况必须采取措施。4、接触器应安装和使用在无显著摇摆、冲击和振动的地方。5、接触器应按正常位置安装，安装面与垂直面倾斜度不超过±30，安装可采用镙钉安装或卡装在35或75安装轨上。3.4.3 电容器本装置采用bsmj自愈式低电压并联电容器，选型为bms

46、j0.4203，主要用于低压电网提高功率因素，减小无功损耗，改善电压质量。电容器特征：单元为矩形、椭圆形或圆柱形金属外壳，全密封结构，体积小、重量轻；电性能优异、功率因数损耗小，具有自愈性，使用寿命长；该类的容器内部具有内熔丝，温度感应器，机械防爆等装置，安全可靠，维护方便。3.5 控制策略本装置根据电网电压和无功功率的大小综合控制，电压是线路无功功率的敏感参数，以电压为检测量，这种控制方式简单、可靠。首先，本系统选择优先满足电压的原则，既先根据电网电压值的高低来决定是否投切电容器，在电压合格的范围内在根据无功功率的大小来控制电容器的投切。这是，在电压变化很大的特殊情况下，电容器仍然能够适当动

47、作以保持合格的电压；在电压合格范围内，电容器又能根据无功功率大小进行合适的补偿。这样一来，在电压与无功功率的相互配合下，补偿器既能进行无功功率的平衡，又能反映电压的频繁变化，大大提高了控制的可靠性和灵活性。同时，在电压上下限附近设置了回差区间。当电压超限又立即跳至回差区间时电容器不会动作，这样有效的防止了投切震荡。本装置采用自动+手动控制方案，其工作方法如下。手动工作，将开关置于手动位置：1、 将投入/切除开关至于投入位置，cos表指针向滞后方向偏转，投入指示灯亮，输出指示灯依次发亮。2、 将投入/切除开关置于切除位置，cos表指针向超前方向偏转，切除指示灯亮，输出指示灯依次熄灭。自动工作，将

48、开关置于自动位置：1、 观察cos表，如此时为之后，则cos表指针应向滞后方向偏转，控制器分布投入电容器直至电网功率因素接近cos=1。2、 如无电容器投入，功率因素表指示为滞后，但控制器上的cos表指针却向前方偏转，此时可将控制器上的电压信号对调（改变电压相位）。也可将控制器上电流信号线对调（改变电流相位）即可正常工作。3.6 装置原理接线图用一个低压电容器补偿柜作为装置，采用10路20kvar的电容器，主要接线见图b001。电容的投切全部由自动补偿器自动控制，通过电压、电流、功率因素测量回路进行测量，送至处理器，通过程序计算出无功补偿量，然后发出电容器投切控制信号，自动完成无功补偿。主回路

49、：合上刀熔开关和断路器，无功功率补偿控制器根据进线柜电压和电流的相位差输出控制信号自动控制交流接触器闭合和断开，从而控制电容器的投入和切除。也可通过人工控制交流接触器闭合和断开，从而控制电容器的投入和切除。控制回路：电流信号i取自总进线柜电流、互感器二次侧，如电压信号取a相c相，电流信号取b相，电压信号取b相c相，电流信号取a相，电压信号取a相b相，电流信号取c相。2sa为转换开关，当打到自动时3与4，5与6分别接通接入电压信号，此时电容器的投切由自动补偿仪控制（wzk-a功率因数设置到0.95）。当手动控制时，打到1时投入1步电容器容量为20kvar，接通10时投入10步电容器此时容量为20

50、0kvar。为了观察和检测的需要我们还做了电压和电流的功率因素的测量回路，（见图hq-y011）电压中转换开关1sa打到左时接入a、b相，此时电压表显示uab。打到中间时接入b、c相，此时电压表显示ubc。打到右边时接入a、c相，此时电压表显示uac。本装置设置的指示灯主要用在电容断开时消耗电容中的电流，防止过电流。由于电容器发热较大，需加散热装置，wk1和wk2在达到一定温度时，自动闭合，启动轴流风机。补偿电容器的接线方式为接法。由于20kvar电容器的额定电流为30.3a，热继电器选jr16-63/3（2845a），接触器选cfx4-63/3，主触头额定电流为63a，主电路熔断器选rt14-63/40a。3.7 无功补偿装置的运行维护3.7.1 电容器组的巡视检查1、 日常巡视检查 电容器组的日常巡视检查由变电所运行值班人员进行。有人值班时，每班检查一次；无人值班时，每周检查一次。夏季应在室温最高时进行，也可在系统电压最高时进行。日常巡视检查项目：（1） 检查三相电流是否平衡，各种仪表