电容无功补偿柜.doc

1、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

2、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

3、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 = 380 x 530 x 1.732 x 0.6 = 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

4、。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

5、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cos(也称

6、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01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： cos=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

7、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： 补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。 减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos=0.8增加到cos=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量

8、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。 降低线损，由公式%=（1-cos/cos）100%得出其中cos为补偿后的功率因数，cos为补偿前的功率因数则： coscos，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： 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 分组补偿：在配电变压

9、器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； 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： 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。 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： 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

10、网。 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：QU0式中：Q-无功补偿容量（kvar）；U-电动机的额定电压（V）；0-电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：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

11、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

12、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

13、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

14、%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：60kvar 230kvar（20kvar+10kvar） 智能电容器数量：2台 S

15、WL-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：190kvar 440kvar(20kvar+20kvar)+ 130kvar(20kvar+10kvar) 智能电容器数量：4台 SWL-8MZS/450-20.20 1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(