低压无功补偿的设计原则12页word资料Word格式文档下载.docx

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2．三相电容器放电电阻的计算20

五、谐波对补偿电容器的影响及消除措施23

1．谐波对补偿电容器的影响23

2．串联电抗器感抗值的确定24

3．串联电抗器后电容器的电压计算24

4．电抗器电感值的计算25

六、电容器的保护27

1.电容器的额定电流27

2．电容器回路允许连续运行的最大电流28

3．电容器的保护29

七、电容器的控制设备30

1．控制器30

2．切换电容器的接触器33

附表1：

功率因数由COSφ1补偿到COSφ2每KW功率所需补偿的Kvar35

附表2：

BZMJ0.4-□-3系列电容器参数40

附表3：

BZMJ0.42-□-3系列电容器参数41

附表4：

BKMJ10.4-□-3系列电容器参数42

附表5：

BZMJ20.4-□-3系列电容器参数

BZMJ30.4-□-3系列电容器参数43

附表6：

BKMJ10.44-□-3系列电容器参数44

附表7：

BZMJ20.44-□-3系列电容器参数

BZMJ30.44-□-3系列电容器参数45

附表8：

BCMJ0.46-□-3系列电容器参数46

低压供配电系统无功功率的补偿

1．为什么要对低压供配电系统的无功功率进行补偿

众所周知，由于交流感应电机和各种气体放电灯的广泛应用，低压供配电系统中存在大量的无功功率。

使低压网络的功率因数很低。

如果不采取有效措施对无功功率进行补偿，提高系统的功率因数，是既不合理又不经济。

这是因为：

（1）由于大量的无功负荷得不到补偿，网络中存在大量的无功感性电流，使系统中的电气设备和线路截面得不到有效的充分利用。

（2）使系统中的电气设备和线路上的有功损耗增大。

（3）使线路上的电压降和电压波动增大，因而降低了供电电压的质量，减小了功率的输出。

由于上述原因，应对低压供配电系统中的无功功率进行补偿。

在电容器中，电流近似超前电压90°

，故电容器的功率可视为纯无功功率。

电容器的这一性质，被广泛用来改善系统的功率因数。

其方法，就是把电容器并联到系统上。

其接线原理见图1-1。

2．并联补偿的原理

系统的负荷可视为具有集中参数为电感L和电阻R的串联电路。

当没有电容器补偿时，电网供给负荷的电流为I1，其滞后电压U的相位角为φ1（见图1-2）。

I1可分解两个分量：

一个是与电压U同相位的Ia（有功电流），另一个是滞后电压U90°

的IL1（无功电流）。

有功电流Ia与电压U的乘积（Pa=UIa=UI1cosφ1）就是负荷从电网吸收的有功功率；

无功电流IL1与电压U的乘积（PL=UIL1=UI1sinφ）就是负荷从电网吸收的无功功率。

负荷从电网吸收的总功率（视在功率）S=。

由图1-2可以看出φ1越大，功率因数cosφ1越低，负荷从电网吸收的无功功率PL也越大。

如果在负荷两端并联电容器C之后，电容器支路的电流IC超前电压90°

，电源供给的电I2是负荷和电容器两个支路电流之和（I2=I1+IC）），而负荷电流I1的无功分量IL1和IC相位正好相差180°

，所以IL和IC在数量上是相减。

这样就把负荷的无功电流补偿了。

补偿后的无功电流为IL2=IL1+IC，功率因数角为φ2。

3．补偿方式

对低压网络而言，分集中补偿和就地补偿。

集中补偿：

对用电设备分散而且单台容量不大，一般采用集中补偿。

通常选用成套的无功功率补偿柜与其他的低压配电柜成排安装在低压配电室内。

就地补偿：

有下列情况之一的可采用就地补偿。

（1）对单台设备容量较大（15KW以上）、供电线路较长的长期连续运转的风机水泵等用电负荷可采用TBBX无功就地补偿装置。

（2）对采用动力变压器供电（未采用专用变压器供电）的容量较大的工频感应电炉，应采用就地补偿方式进行无功补偿。

（3）大功率的气体放电灯，一般都采用就地补偿，电容器和镇流器安装在一个小箱内，一般与灯具成套供货，电容器镇流器箱需安装在灯具处。

二、补偿容量的计算

1．补偿后功率因数值的确定

对一般的供配电而言，要求补偿后cosФ值是一个值得研究的问题。

如果要求补偿后的cosФ值为0.95～1，这时电容器需要的容量增加的非常快，必将增加电容器的投资。

反之，如果补偿后的cosφ值取的太小，虽然减少了电容器的投资，因网络中的无功电流的增大，必使电能损耗增加，也可能引起载流导体截面的增大，开关容量和供电设备容量的增大，从而也可能增加投资。

因此补偿后的cosφ值定为多大合适，需经过技术经济比较后才能得出正确的结论。

由于电容器制造技术的发展，目前国内生产的电容器体积小、重量轻、价格也低，在一般情况下，补偿后的cosφ值不应低于0.95。

对工频感应电炉而言，补偿后的cosφ值有其特殊的要求。

如采用电容器电抗器做相平衡的单相电炉，补偿后cosφ值应为1；

对V形接线的两相电炉，超前相的cosφ值应补偿到超前0.866，滞后相的cosφ值应补到滞后0.866。

2．补偿容量的计算

如果已知负荷的有功功率P和补偿前的功率因数cosφ1，现将功率因数提高到cosφ2，所需补偿的无功功率Q可按下式计算：

………（2-1）

或Q=P（……（2-2）

上式中：

P—负荷的有功功率，千瓦；

—补偿前负荷的自然功率因数；

—补偿后负荷要求达到的功率因数；

—与相应的正切；

“+”—呈容性，为过补偿状态；

“-”—呈感性，为欠补偿状态。

如果要求补偿达到=1，

则补偿容量为：

………（2-3）

或Q=P………（2-4）

为了快速计算出电容器所需要的无功功率，可以利用附表1。

表中左起纵列第一项为补偿前的及其相应的值，上面横列为补偿后所要求达到的及其相应的值。

其余栏里为将提高到时1千瓦有功功率所需要的无功功率。

例题1：

某车间变压器的负荷计算，其有功功率为768千瓦，自然功率因数=0.73。

要求经电容器补偿后功率因数≥0.95，试求所需电容器的无功容量？

题解：

当功率因数补偿到0.95时：

从附表1中查出，1千瓦有功功率所需的无功功率为0.607千瓦。

所需无功总容量为Q=768×

0.607=466.176千瓦。

例题2：

某工程有一台工频感应紫铜保温炉，设有两个感应器，每个感应器的有功功率为100千瓦，自然功率因数为0.3，采用V形接线三相380伏供电，试求每一个感应器并接电容器的补偿容量？

超前相感应器的有功功率P=100千瓦，自然功率因数为=0.3。

要求补偿后的功率因数超前0.866。

因此超前相的补偿电容器容量为：

=100（3.180+0.577）

=100×

3.757=375.7千乏

滞后相的补偿电容器容量为：

=100（3.180-0.577）

2.603=260.3千乏

三、电容器的选择

1．电容器使用的技术条件

（1）BZMJ型油浸自愈式并联电容器

电容器符合以下技术标准：

（a）我国标准GB12747-91；

（b）国际电工委员会标准IEC831-1.2；

（c）日本工业标准JISC4901-1988。

主要技术特点：

（a）该电容器采用日本指月公司的专有技术和关键设备由无锡康达电力电容器厂生产。

（b）电容器适用于工频额定电压为660伏及以下的交流系统与负载并联，以提高系统的功率因数。

（c）该电容器以金属化聚丙稀薄膜作电极和介质，因而产品具有自愈性，并同时具有重量轻、体积小、损耗低等优点。

（d）电容器内部装有过压力保护装置和放电电阻，其可靠性和安全性较高。

（e）采用无毒的植物油浸渍。

主要结构：

（a）电容器由芯子、过压力保护装置和箱壳三部份组成，内部接线见图3-1。

（b）芯子中的三相电容器单元，可根据不同的规格要求，分别联结成全并联、三角形和星形。

每相电容器单元两端并接放电电阻。

（c）过压力保护装置串接在芯子和接线端子之间，并固定在箱内壁上。

（d）箱壳材料按额定容量的大小分马口铁和薄钢板两大类。

出线端子设在箱顶，根据用户的特殊要求装设防尘罩。

安装脚和接地端子设在箱壳底部。

适用环境：

（a）温度：

最高+45℃，最低-25℃（户内外）。

（b）海拔高度：

不超过2019米。

（c）相对湿度：

不大于85%。

主要运行参数：

（a）介质损失：

不大于0.0012。

（b）容差：

标称容量的0～+15%，相间不平衡不大于108%。

（c）试验电压：

相间1.75倍额定电压，10秒；

相地间3000伏，10秒。

（d）过负荷：

允许过电压：

不大于1.1倍额定电压。

允许过电流：

不大于1.3倍额定电流。

（e）放电：

断电后，1分钟内使放电至50伏以下。

（2）BKMJ型自愈干式并联电容器

（a）我国标准GB12747；

（b）国际电工委员会标准IEC831-1.2。

（a）该电容器采用ABB公司全部技术（专利）和主要设备由锦州电力电容器有限责任公司金属化电容器厂生产。

（b）电容器适用于频率50/60HZ，电压≤2KV的交流系统与负载并联，以提高系统的功率因数。

（c）采用银锌边缘加厚的梯形镀膜，使电容器具有良好的自愈性和电容稳定性。

（d）独特的喷金工艺使电容器具有良好的耐涌流能力。

（e）特殊设计的元件熔丝保护（专利），使击穿元件可靠地退出运行。

（f）独特的浸渍工艺，使电容器不但具有干式的结构，而且具有油浸电容器的优点。

（g）绝缘无毒的矿物颗粒填充物，使电容器避免爆炸、燃烧和污染环境的可能。

（a）环境温度：

最高+50℃，最低-25℃（户内），-40℃（户外）；

（a）损耗：

介质采用聚丙烯薄膜；

损耗＜0.5W/KVAr；

（b）电容偏差：

0-+10%；

相间2.15倍额定电压，10秒；

相地间3000伏，10秒。

允许过电压1.1倍额定电压，每24小时中8小时（系统电压调整及波动）

允许过电流1.3倍额定电流连续运行

最大负荷1.35倍额定容量稳定运行（由过电压及谐波引起）

（e）放电电阻：

断电后，电压525伏及以下的电容器1分钟内使放电至50伏。

2．电容器型号的选择

在选择电容器型号时，首先应了解各种型号电容器的技术特点、运行参数、对环境的要求，然后结合工程的具体情况，根据电压、工作频率、相数等需要，从产品样本中，查出具体的型号，根据“民用建筑电气设计规范”（JGJ/T16）4.9.13条的要求，设置在民用主体建筑中的低压电容器应采用非可燃性油浸式电容器或干式电容器。

3．电容器的容量计算

电容器的容量按下式计算：

千克………（3-1）

式中：

Un—额定电压，千伏；

—工作频率，周/秒；

c—标称电容，微法（1微法=10-6法）

由上式可以看出，电容器的容量与电容器电压的平方成正比。

由于电网的电压往往与电容器的额定电压不相等，因此电容器的输出容量和额定容量也不相等。

在实际使用电压下，电容器的输出容量可按下式计算：

……………………（3-2）

U—实际使用电压，千伏。

由上式可以看出