电容无功补偿柜.doc

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电容无功补偿柜

一.电容补偿柜之作用:

用以提高功率因数，调整电网电压，降低线路损耗，充分发挥设备效率，改善供电质量。

二.电容柜工作原理:

用电设备除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载（如日光灯、变压器、马达等用电设备）这些感应负载，使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，浪费大量电能。

当功率因数过低时，以致供电电源输出电流过大而出现超负载现象。

电容补偿柜内的电脑电容控制系统可解决以上弊端，它可根据用电负荷的变化，而自动设置。

电容组数的投入，进行电流补偿，从而减低大量无功电流，使线路电能损耗降到最低程度，提供一个高素质的电力源。

 三.电容补偿技术:

在工业生产中广泛使用的交流异步电动机，电焊机、电磁铁工频加热器导用点设备都是感性负载。

这些感性负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度。

这个角度的余弦，叫做功率因数，这个电流（既有电阻又有电感的线圈中流过的电流）可分解为与电压相同相位的有功分量和落后于电压90度的无功分量。

这个无功分量叫做电感无功电流。

与电感无功电流相应的功率叫做电感无功功率。

当功率因数很低时，也就是无功功率很大时会有以下危害：

•增长线路电流使线路损耗增大，浪费电能。

•因线路电流增大，可使电压降低影响设备使用。

•对变压器而言，无功功率越大，则供电局所收的每度电电费越贵，当功率因数低于0.7时，供电局可拒绝供电。

•对发电机而言，以310KW发电机为例。

 310KW发电机的额定功率为280KW，额定电流为530A，当负载功率因数0.6时

 功率=380x530x1.732x0.6=210KW

 从上可看出，在负载为530A时，机组的柴油机部分很轻松，而电球以不堪重负，如负荷再增加则需再开一台发电机。

加接入电容补偿柜，让功率因数达到0.96，同样210KW的负荷。

电流=210000/（380x1.732x0.96）=332A

 补偿后电流降低了近200A，柴油机和电球部分都相当轻松，再增加部分负荷也能承受，不需再加开一台发电机，可节约大量柴油。

也让其他机组充分休息。

从以上可看出，电容补偿的经济效益可观，是低压配电系统中不可缺少的重要成员。

电容补偿柜工作原理及用途

  用电设备除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载（如日光灯、变压器、马达等用电设备）这些感应负载，使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，浪费大量电能。

当功率因数过低时，以致供电电源输出电流过大而出现超负载现象。

电容补偿柜内的电脑电容控制系统可解决此弊端，它可根据用电负荷的变化，而自动设置。

电容组数的投入，进行电流补偿，从而减低大量无功电流，使线路电能损耗降到最低程度，提供一个高素质的电力源。

在电力系统中，电动机或其它带有线圈（绕组）的设备很多。

这类设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。

而这部份被消耗掉的能量并不是转换成了我们需要能量的其它形式（比如机械能），所以习惯上把它称为“无功功率”。

实际上“无功”并不是无用的功，它是感性负载建立工作磁场所消耗掉的能量，是必须的，否则这些电器（如电动机）就无法正常工作。

但是，由于这种“无功”电流在输电线路中的流动，额外地增加了输电线路的的负坦，所以我们必须要把输电线路的“无功”减少到最小。

而采取的措施一般就是用容性负载（比如电容器）来抵消感性负载的影响，常见的就是采用电容补偿柜。

这也是提高功率因数的常见方法之一。

功率因数cosφ（也称力率）是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。

功率因数是在0～1之间，它表示负载电流做的有用功率的百分比。

功率因数的计算：

cosφ=P/S

其中：

P—有功功率（kW）

Q—无功功率（kvar）

S—视在功率（kVA）

无功补偿的基本原理：

电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,

　　无功补偿的具体实现方式：

把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。

这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

无功补偿的意义：

　　⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。

　　⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。

因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

　　⑶降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：

　　cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。

所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

　　电网中常用的无功补偿方式包括：

　　①集中补偿：

在高低压配电线路中安装并联电容器组；

　　②分组补偿：

在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；

　　③单台电动机就地补偿：

在单台电动机处安装并联电容器等。

　　加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。

　　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

　　就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式：

　　⑴因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。

　　⑵有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。

　　无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：

Q≤UΙ0式中：

Q---无功补偿容量（kvar）；U---电动机的额定电压（V）；Ι0---电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：

⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：

高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。

其中就地补偿区域最大，效果也好。

但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。

高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。

为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。

编辑本段其他相关

控制电容器投切的器件

　　控制电容器投切的器件主要有投切电容器专用接触器、复合开关、同步开关和晶闸管。

　　投切电容器专用接触器有一组辅助接点串联电阻后与主接点并联。

在投入过程中辅助接点先闭合，与辅助接点串联的电阻使电容器预充电，然后主接点再闭合，于是就限制了电容器投入时的涌流。

　　复合开关就是将晶闸管与继电器接点并联使用，由晶闸管实现电压过零投入与电流过零切除，由继电器接点来通过连续电流，这样就避免了晶闸管的导通损耗问题，也避免了电容器投入时的涌流。

但复合开关既使用晶闸管又使用继电器，于是结构就变得比较复杂，成本也比较高，并且由于晶闸管对过流、过压及对dv/dt的敏感性也比较容易损坏。

在实际应用中，复合开关故障多半是由晶闸管损坏所引起的

　　同步开关是近年来最新发展的技术，顾名思义，就是使机械开关的接点准确地在需要的时刻闭合或断开。

对于控制电容器的同步开关，就是要在接点两端电压为零的时刻闭合，从而实现电容器的无涌流投入，在电流为零的时刻断开，从而实现开关接点的无电弧分断。

由于同步开关省略了晶闸管，因此不仅成本降低，而且可靠性提高。

同步开关是传统机械开关与现代电子技术完美结合的产物，使机械开关在具有独特技术性能的同时，其高可靠性以及低损耗的特点得以充分显示出来。

　　晶闸管是动态无功补偿装置唯一可选的器件，晶闸管的动作速度快，可以在一个交流周期内完成电容器的投入与切除，并且对投切次数没有限制。

但是晶闸管的导通损耗大，价格高，可靠性差，除非用于动态补偿，否则并没有优势可言。

　　美国斯威尔智能电容器能灵活的应用于高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿.

　　就地（分散）补偿应用

　　不需要设置专用的无功补偿箱或者无功补偿柜，实现对各种场合的小容量就地补偿。

　　■在用电设备旁放置智能电容器

　　■在壁挂式配电箱内放置智能电容器

　　■在工程车间配电设备内（旁）放置智能电容器

　　■在用户配变小于100kvar的计量柜、配电柜内放置智能电容器

　　优点：

无功补偿距离短，节能降损效果显著，设备接线简单、维护方便。

　　配置参考：

对于小容量负载，按照负载总功率的25%~40%配置智能电容器容量。

　　例：

一台电动机就地补偿方案

　　电动机额定功率：

50kW

　　无功补偿容量：

15kvar（10kvar+5kvar）

　　智能电容器数量：

1台SWL-8MZS/450-10.5

　　无功补偿级数：

0、5、10、15kvar

　　低压分组补偿的应用

　　对户外配电变进行就地无功补偿，直接将设备安装于柱挂式户外设备箱内。

　　优点：

体积小、接线简、维护方便；投资小、节能降损效果显著。

　　配置参考：

配变无功补偿容量一般为配变容量的25%~40%。

　　例：

户外配电变压器应用方案

　　配变容量：

200kVA

　　无功补偿容量：

60kvar2×30kvar（20kvar+10kvar）

　　智能电容器数量：

2台SWL-8MZS/450-20.10

　　无功补偿级数：

0、10、20、30、40、50、60

　　安装在箱变低压室，根据配电变压器容量进行补偿，选用若干台智能电容器联机使用。

　　优点：

接线简单、维护方便、成本低、节约空间的显著特点。

　　配置参考：

箱变无功补偿容量一般为配变容量的25%~40%。

　　例：

箱式变集中补偿应用方案

　　箱变容量：

500kVA

　　无功补偿容量：

190kvar4×40kvar（20kvar+20kvar）+1×30kvar（20kvar+10kvar）

　　智能电容器数量：

4台SWL-8MZS/450-20.201台SWL-8MZS/450-20.10

　　高压集中补偿的应用

　　低压无功补偿智能电容器实现在柜体内组装，构成无功自动补偿装置，接线简单、维护方便、节约成本。

　　优点：

补偿效果好，容量可调整性好，接线简单、故障少、运行维护方便。

　　配置参考：

根据成套柜补偿容量的要求进行配置。

　　低压成套柜配置容量参考：

　　GGD柜型

　　柜体尺寸：

1000mm（宽）×600mm（