电容补偿装置设计选用

1、(下 转 第 77页 广西轻工业GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY机械 与 电 气2011年 8月 第 8期 (总第 153期 【 作者简介 】 孟科 (1976- , 男 , 安 徽蚌埠 人 , 工程师, 研究方向:电 网 谐 波 治 理与 电容 补 偿 。1引 言电 容 补 偿 装 置 几 乎 是 所 有 工 程 中 都 要用 到 的 电 气 设备 , 随 着 现 代 化 工 程 建 设 的进展, 配电系 统中 非 线 性 负 载 的广 泛 使 用, 产生的大 量 谐 波 电 流 和 无功 电 流 注入 电 网 , 导致 配电系 统 供 电电压 和 电 流

2、的 严 重 畸 变 , 威胁 电 网 的 安 全 运 行和 电 气 设备 的正 常 使 用, 尤 其 对 配电系 统中的 无功功 率 补 偿 系 统 造 成 严 重 的 损 害 , 轻者 电 容 器 组 使 用 寿命 大大 缩 减 , 重 者 电 容 器 柜 发生 爆炸 , 危 急 整个配电系 统的 安 全 运 行 。 因此 电 容 补 偿 装 置 选 择 是 电 气 设 计 师 应 掌握 的 知 识 和技 能 , 合理 选 用 电 容 补 偿 装 置 应 从 补 偿 容 量 与 补 偿 方 案 的 选 择 综合 考 虑 设 计 , 现 就根据 多 年的 设 计 及 现 场 事 故 分 析 经

3、验 对 如 何 合理 选 择 电 容 补 偿 装 置 作 如 下 探讨 。2补偿 容量的 选 择我国 供 电 营 业规 则 规 定:容 量 在 100kVA 及 以 上 高 压 供 电 的 客 户 , 最大 负 荷 时 的 功 率 因 数 不 得 低 于 0.9, 如 达 不 到 要 求, 则必 须 进行 无功 补 偿 。 而 一 般 情况 下 , 由 于用 户 的大 量 负 荷 均 为 感 性 负 荷 , 使 得 功 率 因 数 偏 低 , 达 不 到 上述 要求, 因此 需要 采 用 无功 补 偿 措 施 来 提高 功 率 因 数 。 图 1所 示 为 功 率 因 数 提 高与 无功功 率

4、 和 视 在 功 率 变化 的 关 系(有 功功 率 固 定 不 变 条件 下 。 当 功 率 因 数由 cos 1提高 到 cos 2时 , 无功功 率 Q c1和 视 在 功 率 S c1将分 别减 小 为 Q c2和 S c2(P c 不 变 条件 下 , 从 而使 负 荷 电 流 相 应减少 。 这 就 可使 供 电系 统的 电能 损 耗 和 电压 损失 降 低 , 并 可 选 用 较 小 容 量 的 电 力 变 压 器 、 开 关 设备 和 较 小 截 面 的 电 线 电 缆 , 减 小 投 资 和 节 约 有 色 金 属 。 要 使 功 率 因 数由 cos 1提高 到 cos 2

5、, 通 常 需 设置 人 工 补 偿 装 置 。 由 图 1可 知 , 最大 负 荷 时 的 无功 补 偿 容 量 Q N 应 为 :Q N =Qc 1-Q c 2=Pc (tan 1-tan 2 。 按 此 公式计算 出 的 无功 补 偿 容 量 为最大 负 荷 时所 需的 容 量 , 当 负 荷 减少时 , 补 偿 容 量也 应 相 应 减少 , 以 免 造 成 过 补 偿 。 因此 , 无功 补 偿 装 置 通 常 装 设 无功功 率自 动 补 偿 控 制 器 , 针 对 预 先 设定 的 功 率 因 数目 标值 , 根据 负 荷 的 变化 投 切 电 容 器 组 数 , 使 瞬 时 功

6、 率 因 数 满足 要求 。如 某 10kV 变 电 所 低 压 侧 (0.38kV 的 计 算 负 荷 为 800kW +580kvar 。 若 欲 使 低 压侧 功 率 因 数 达 到 0.92, 则 需 在 低 压侧 进行 补 偿 , 其 计算 结果 如下:(1 计算 补 偿 前 的 视 在 功 率 及 功 率 因 数 视 在 计 算 功 率 :Sc =P c+Qc姨 =姨 =988(kVA 功 率 因 数 :cos 1=Pc/Sc =800/988=0.81(2 确 定 无功 补 偿 容 量 无功 补 偿 容 量:Q N=Pc(tan 1 tan 2=800×kvar(3 选

7、 定电 容 器 组 数 及 每 组 容 量由上述计算 结果 选 用 补 偿 容 量 为 240kvar (每 组 按 qN =20kvar 选 定 的 电 容 器 组 即 可 满足 要求 。需 安 装 的 电 容 器 组 数 :n =QN/qN=240/20=12从 a c 的 计算 来 看 ,我 们 在 选 择 电 容 器 的 补 偿 容 量 的 过 程 中, 没 有 牵 涉 到电压这个 参数 , 而实际上 电 容 器 的 实际 补 偿 容 量 是与 系 统 额 定 工 作 电压有 关 的, 这 可 从电 容 器 的 计算公式中 看 出 。交 流 电 容 器 的 额 定 容 量 或 额 定

8、无功功 率 公式 为 :Q =2fCnUn 2式 中 :Q 电 容 器 的 额 定 容 量 (kvar ; Cn 额 定电 容 (F ; Un 额 定电压 (kV ; f 频 率 (H z 。由上述 交 流 电 容 器 的 额 定 容 量 的 计算公式可 以 知道 , 电 容 器 的 补 偿 容 量 与 电压 的 平方 成正 比 关 系 。 这 样 我 们 再回 到 上述 事 例 , 如 我 们 选 择 的 电 容 器 型 号 为 BSMJ-0.415-20-3, 那么 在 系 统 电压 为 0.38kV 时 , 电 容 器 的 实际 补 偿 容 量 仅 为 16.77kvar ,仅 为 电

9、容 器 额 定 容 量 的 83.8%; 如 选 用的 电 容 器 型 号 为 BSMJ-0.45-20-3, 那么 在 系 统 电压 为 0.38kV 时 , 仅 为 电 容 器 额 定 容 量 的 66.8%,电 容 器 的 实际 补 偿 容 量 仅 为 13.77kvar 。 这 样 在 最大 负 荷 情况 下 , 无功 补 偿 容 量 严 重 不 足 , 这也 是 很 多 用 户 在 进行 无功 补 偿 后 功 率 因 数 仍 达 不 到 要求的 原 因 。因 而 , 我 们 在 进行 无功功 率 补 偿 的 容 量 计算 时 , 要 根据 系电 容 补偿 装置 设 计 选用孟 科(中

10、 粮 生物 化 学 (安 徽 股份 有限公司, 安 徽 蚌埠 233010【 摘要 】 随 着 配 电 系统 中 非线 性 负 载 的广 泛 使 用,产生的大 量 谐 波 电 流 和 无 功 电 流注 入 电 网 , 导 致 供 电电 压 和 电 流 的 严 重 畸 变 , 威 胁 电 网 的 安 全 运 行和 电 气 设备 的 正 常 使 用。 因 此 , 应 综合考 虑 电容 补 偿 容 量和 补 偿 方 案 的 设计 , 合 理 选用 电容 补 偿 装 置 。【 关键词 】 电容 补 偿 装 置 ; 设计; 电 网 【 中图分类号 】 T M 761【 文献标识码 】 A【 文章编号 】

11、 1003-2673(201108-73- 0173(上 接 第 73页 统 运 行 电压 和 所 选 用的 电 容 器 额 定电压 进行 修 订 计算 , 算 出 实 际 需要的 无功功 率 补 偿 容 量 , 其 计算公式 如下:QN 实际 =Un 电 容 2/Un系 统 2×QN3补偿 方 案 的 选 择由 于 非 线 性 负 载 越来越 多 的 使 用, 配电系 统中的 谐 波 污染 也越来越 严 重 , 由 于 谐 波 电 流 通 过电 容 器 组 时 会 使 其 过 负 荷 ; 严 重 时 发生 谐 振 , 甚 至烧 毁 电 容 器 组 。 为 防 止 此 类 现象 的发

12、生, 确 保 用于提高 功 率 因 数 的 电 容 器 组 可 以正 常 运 行, 我 们 在 进行 无功功 率 补 偿 系 统 设 计 时 尤 其 要 注意 。 施 耐 德 公 司 针 对 低 压配 电系 统中的 谐 波 污染 程 度 的不 同 ,提 供 了 不 同 的 无功 补 偿 方 案 , 其 选 型 原则如 图 2, 可 供 我 们 在 设 计 时 参 考 。4结论为 了 减少 与 避免 大 量 谐 波 电 流 和 无功 电 流 注入 电 网 , 我 们 在 电 力 系 统 设 计 中 应 充 分 考 虑 电 力 电 容 装 置 选 用的合理 性 , 在 容 量 选 择 上 不 仅

13、考 虑 电 网 的 额 定 补 偿 需求 量 , 还 应 综合 考 虑 电 网 电压 与 电 容 器 的 额 定电压 之 间的 关 系 , 以 上 是 根据 本公 司 多 年的 现 场 运 行 经验 分 析 提 出 的, 可 供 同 行 们 在 以 后 的 设 计 及 选 型 时 参 考 。参 考 文 献1G B 50227-95 并 联 电容 器 装 置 设计 规 范 S . 北京:中 国 计划出 版 社, 1995.2G B /T 20993 高 压 直 流 输 电 系统 用 直 流 滤 波 电容 器 S . 北京:中 国 标准 出 版社, 2008.3G B /T 14549-93 电

14、能 质 量 ·公 用 电 网 谐 波 S . 北京:中 国标准 出 版 社, 19934D L/T 628-1997 集 合 式 高 压 并 联 电容 器 订货 技术 条件 S . 北京:中 国 电 力 出 版社, 1998.5G B 3983. 2 高 电 压 并 联 电容 器 S . 北京:中 国标准 出 版社, 1984. 6翁 双 安. 供 电 工程 M. 北京:机械 工业 出 版社, 2004.了 熔 丝 作 为 保 护 。 通 电 后 , 尽 快 (1-2秒 内 记录 下 U 、 I 值 , 用 下 列 计算 电 容 量:C=3180I/U式 中, C 被测 电 容 的

15、电 容 量 , (f ; I 电 流表读 数 , (A ; U 电压 表读 数 , (V 。电容 量 的 测 量应注意 , 上式仅使 用于工 频 50Hz 的 电 源 。 如 果测 出电 容 量比电 容 器 额 定值 低 20%以 上 , 则电 容 已 失效 , 应 予 以 更 换 。 如:现 在 很 多 的 家 中 使 用的 2.2KW 豆浆 机 , 当 轻 负 荷 时 能 运 转 , 稍 加 负 荷 即 停 机 , 无力 。 取 下 启 动 电 容 良 好 , 但 测 运 转 电 容 c 时 , 表 针 摆 幅 很 小 , 再 用 电 容 表 测容 量 时 只 有 容 量 不 够 , 说

16、明 电 容容 量 减 小 。 更 换 运 转 电 容后 , 豆浆 机 就 能 正 常 工 作 。 2. 1.3电容 的 简 便 测 试在 检 修 现 场 没 有 适 合 仪 表 时 , 可 用 试 灯 对 电 容 器 进行 简便 测 试 。 例如 , 可 把 电 容两 端 串 入 直 流 白 炽 灯 回 路 :电 容 完 好时 , 刚 接入时 灯 应 最 亮 , 随着 充 电电 流 减 小 , 灯 逐 渐 变 暗 直 至 熄 灭 ; 电 容 击 穿 , 等会一直 亮 ; 电 容 断 线 则 灯 一直 不 亮 。 也 可 把 电 容 直接接入 合 适 的 直 流 电 源 1-2秒 , 然后 用

17、螺丝 刀 短 接 它 的 两 端 , 完 好 的 电 容应 有 “ 啪啪 ” 的 放电 声 , 甚 至 能观 察 到 火 花 。 对 接 壳 (接 地 的 电 容 , 可 用 交 流 白 炽 灯 回 路 与 它 的 外 壳 和 一个 端 钮 串 联 , 若 灯 亮 则 说 明 电 容接 壳 。2. 1. 4也 可 用 兆欧 表 (250V 级 来 进 行 检测摇 动 手 柄 , 如 指 针 指 在 无 穷 大处, 表示 电 容 器 内 部 断 路 ; 如 指 针 指 在 零 处, 表示 电 容 器 内 部 短 路 。 还可 做 电 容 器 的 通 地 试 验 , 方法 是 :把 兆 欧 表 的 接 线 柱 分 别接 于 电 容 器 的 接 线 端 子 和 外 壳 。 摇 动 手 柄 , 如 指 针 指 在 零 处, 表示 电 容 器 内 部 通 地 。3结 束 语总 之 , 电 机 不 能 工 作 的 故 障 不是 千篇 一 律 的