无功补偿柜安装和使用规范.docx

1、无功补偿柜安装和使用规范无功补偿安装和使用规范一、 安装无功补偿的必要性1、 政策要求 全国供电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电 自然功率因数的基础上，设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压的 变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。改善企业用电的功率因数（即进行 无功功率补偿），消除企业力率电费是企业节约电能的重要环节，应给予足够 重视。2、 企业需求 许多企业对无功补偿的节能意义认识不足，不知道为什么要装， 仅仅是因为供电部门力调罚款，才不得不装。客观地讲，无功补偿确实对供电部 门有诸多好处，但对企业自身也有许多益处：（1） 、减少线路及变压器的电能损耗，减少相应电费。（

2、2） 、改善电压质量和电动机运行状况，降低动力设备的使用电流。（3） 、减轻电器、开关和供电线路负荷，减少维修量延长使用寿命，提高电力 系统的可靠性。（4） 、降低变压器负荷，释放变压器容量。（5） 、使变频调速系统的节能效果提高。（6） 、提高功率因数、增加用电设备的出力率，消除力率电费。无功补偿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

3、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， 就可以使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小。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补偿 使用条件环境温度：不高于+55C，不低于-25 C, 24h平均温度不高于+35C; 相对湿度：温度为+25C时，90%

4、海拔高度：海拔高度不超过2000m工作场所：周围介质无易燃、无爆炸、无导电尘埃以及无足以损坏绝缘的介质； 安装地点：无剧烈振动及颠簸，安装倾斜度不大于 5%电压波动范围：不超过额定工作电压的士 15%技术参数1 .额定电压：0.23kV / 0.4kV ;额定频率：50Hz;2. 额定补偿容量：30、45、60、75、90、105、120kvar;3.额定电流：43A、65A 87A、109A 131A 142A、174A ;4.补偿方式：分相补偿、三相补偿或分相+三相混合补偿；5.投切方式：编码投切、等容投切或随意编码；6.保护方式：具备过压、欠压、缺相、谐波超限、过载、断路等保护功能；7.

5、控制物理量：采用无功功率，功率因数和电压作为校核条件；& 灵敏度： 100mA；9.测量准确度：电压、电流0.5级，功率因数、无功功率、有功功率 1.0级；10.平均无故障时间：MTBQ 40000小时11.介电强度：主回路相间及对地2500V,历时1min;辅助回路对地2000V, 1min安装方法（2） 开关的安装a） 检查开关型号、规格、操作方式等是否符合图纸要求，确认开关是否完好。b） 打开开关前盖，将开关安装孔对准骨架固定孔，用螺栓固定，固定时需保证 开关位置垂直端正，固定面应平整，紧固螺栓用力适当，以免损坏塑料底板。c） 为防止分断时喷弧造成短路，应将与自动开关连接的母线在 200

6、毫米以内包 以绝缘布，同时在喷弧方向一定距离内不得有其它零件（按开关生产厂说明书）d） 分合开关，按开关生产厂使用说明书检查主触头分合状态是否正常。e） 将前盖按原样固定在开关上，进线端相间有隔弧板的必须按规定装上。f） 板后接线的自动开关必须安装在绝缘面板上。g） 开关上各类调整螺钉，调节栓，如脱扣器调节螺钉等，因出厂时已全部调整 好，不得任意自行调整。h） 安装时不得损坏开关触头及其它零件，不得损伤绝缘外壳，有“接地处”应 可靠接地。（2）控制器的选用和安装。a） 按布置图将控制器安装孔眼对准柜体柜架上的固定孔眼， 然后用螺栓和弹 簧垫片固定。安装须端正不歪斜，并可靠接地。b） 控制器必须

7、垂直安装，标识面可以清晰观察。c） 控制器的控制线按图纸要求对号安装。（3） 补偿控制器的安装a） 按布置图将控制器安装孔眼对准柜体柜架上的固定孔眼， 然后用螺栓和弹 簧垫片固定，安装须端正不歪斜，并可靠接地。b） 控制器必须垂直安装，进线接口向上，标识面可以清晰观察。c） 控制器的控制线按图纸要求对号安装。（4）电容器的安装a） 当补偿装置的总容量和组数确定后，还需对单台电容器的电容量、外 形结构尺寸、安装方式（垂直、水平）、以及内部连接形式和填充料种类（干 式、油渍式）等参数进行选择。b） 按布置图将电容器安装孔眼对准柜体骨架上的固定孔眼（一般装在两根方 梁之间的空隙位置上），然后用螺栓和

8、弹簧垫片固定。安装须端正不歪斜，应 可靠接地。电容器必须垂直 安装，标识面可以清晰观察。c） 多台电容器安装水平间距不小于40mm多层安装时层间距必须得保证其绝 缘并且不得有有阻碍空气流动的水平隔板。（5）熔断器的安装：a） 安装位置及相互间距应便于更换熔芯；更换熔芯时，应切断电流，更 不允许带负荷换熔芯，并应换上相同额定电流的熔芯。b） 有标识熔芯，其标识的方向应装在便于观察侧。c）安装应保证熔芯和熔断座接触良好，以免因熔芯温度升高发生误动作。安 装熔芯时，必须注意不要使它受机械损伤，以免减少熔芯截面积，产生局部 发热而造成误动作。 （6）导线的安装：a） 主电路的电线、母排的选用按母线排选

9、择工艺标准进行选用。b） 电容器支路导线的载流量应不小于电容器额定工作电流的 1. 5倍。c） 辅助电路导线的截面积应不小于 1.0mm2的铜芯多股绝缘导线。d） 电流测量回路的导线截面积应不小于 2.5mm2e） 按电器的接线端头标志接线f） 一般情况下，一个连接端子只连接一根导线，必要时允许连接两根导线， 但应采取适当措施。对于有三个及以上补偿支路的装置， 应设置汇流母线或 汇流端子，采用由主母线向补偿支路供电的方式连接。 电源导线应连接在进 线端，负荷侧的导线应接在出线端。g）电器的接线螺栓及螺钉应有防锈镀层，连接时，螺钉应拧紧。母线与 电器连接时，连接处不同相母线的最小距离应符合标准要

10、求。（7） 接线端子排安装：按图（根据接线多少和电流大小）选择接线端子， 组合好，然后紧固在相应的位置上。（8） 辅助回路下线配置按辅助回路下线配置工艺要求。（9） 电器元件符号标注，辅助回路接线标号按标号头和符号牌加工和固 定工艺要求。（10） 电器辅件安装及一、二次布线全部完成后，按图、按检验卡进行 检验，合格后.按规定进行机械、电器调整，符合图纸和技术条件后，送做出长 试验。（11） 安装中注意事项。a） 各元件处应有与原理图或接线图相符的符号或代号的醒目标注。b） 不同极性裸露带电体之间及它们与金属构件中的电气间隙与爬电距离，由于产品设计要求较严，除原来的标准外，其电气间隙10mm与爬

11、电距离 均14mmc） 所有开关，电器有接地标志的（或按说明书规定），均需可靠接地。电 流互感器不得开路，应可靠接地。d） 电器元件的布置应整齐、端正，便于安装、接线、维修和更换，应设 有与电路图一致的符号或代号；所有的紧固件都应采取防松措施，暂不接 线的螺钉也应拧紧。e） 选择电器元器件及辅件时，应注意电容器在 1.1倍的额定电压下长期 运行，所以通常电器元器件及辅件的选择应满足 1.1倍电容器额定电流条 件卜连续运行。f ）在安装操作器件（如手柄、开关、按钮等）时，安装高度的其中心线 不宜高于装置基准面2m。紧急操作器件宜装在距装置安装基准面的 0.8 1.6m范围内。投切延时投切方式即俗

12、称的静态补偿方式。延时投切的目的在于防止过于频繁 的动作使电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡， 这是很危险的。延时投切方式用于控制电容器投切的器件可以是投切电容器专用接触器、复 合开关或或者同步开关（又名选相开关）。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。符合开关就是将晶闸管与继电器接点并联使用，但是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

13、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。当电网的负荷感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电 压一个角度，当负荷呈容性时，如过补偿状态，

14、这时电网的电流超前于电压的一 个角度，功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系通过补偿装置的控制器 检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无 功电流或无功功率。下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如 cos超前且0.98，滞后且0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已 投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到 cos不满足要求时，如cos滞后且0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测 cos如还不 满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直 到全部投入为止。当检测到超前信号如 cos0

15、.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就 要先切除。如果把延时时间整定为300s,而这套补偿装置有十路电容器组，那么 全部投入的时间就为5分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步 到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的 情况。当控制器监测到cos0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间， 此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而 复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所 以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况

16、下，再考虑补偿 效果。1.1交流接触器控制投入型补偿装置。由于电容器是电压不能瞬变的器件， 因此电容器投入时会形成很大的涌流， 涌流最大时可能超过100倍电容器额定电流。涌流会对电网产生不利的干扰，也会降低电容器的使用寿命。为了降低涌流， 大部分补偿装置使用电容器投切专用接触器， 这种接触器有1组串联限流电阻与主触头并联的辅助触头，在接触器吸合的过程中，辅助触头首先接通，使电容器 通过限流电阻接入电路进行预充电，然后主触头接通将电容器正常接入电路，通 过这种方式可以将涌流限制在电容器额定电流的 20倍以下。此类补偿装置价格低廉，可靠性较高，应用最为普遍。由于交流接触器的触 头寿命有限，不适合频

17、繁投切，因此这类补偿装置不适用频繁变化的负荷情况。1.2晶闸管控制投入型补偿装置。这类补偿装置就是SVC分类中的TSC子类。 由于晶闸管很容易受涌流的冲击而损坏，因此晶闸管必须过零触发，就是当晶闸 管两端电压为零的瞬间发出触发信号。过零触发技术可以实现无涌流投入电容 器，另外由于晶闸管的触发次数没有限制，可以实现准动态补偿（响应时间在毫 秒级）,因此适用于电容器的频繁投切，非常适用于频繁变化的负荷情况。晶闸 管导通电压降约为1V左右，损耗很大（以额定容量100Kvar的补偿装置为例， 每相额定电流约为145A,则晶闸管额定导通损耗为145X 1X 3=4350,必须使用 大面积的散热片并使用通

18、风扇。晶闸管对电压变化率（ dv/dt ）非常敏感，遇到操作过电压及雷击等电压突变的情况很容易误导通而被涌流损坏， 即使安装避雷器也无济于事，因为避雷器只能限制电压的峰值，并不能降低电压变化率。此类补偿装置结构复杂，价格高，可靠性差，损耗大，除了负荷频繁变化的 场合，在其余场合几乎没有使用价值。1.3复合开关控制投入型补偿装置。复合开关技术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。 但是复合开关技术既使用晶闸管又使用继电器，于是结构就变得相当复杂，并且 由于晶闸管对d

19、v/dt的敏感性也比较容易损坏。1.4同步开关（又名选相开关）投入型补偿装置。同步开关技术是近年来最 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，就是要在开关接点两端电压为零的时刻闭合。同步开关技术中拒绝使用可控硅，因此仍然不适用于频繁投切。但由于同步 开关相比复合开关和交流接触器更节能、更安全可靠、更节约资源，且选相开关 应用了单片机技术，不仅能通过 RS485通讯控制方式对多至64路电容器进行控 制，还具备通讯功能，可将基层单位的电测量信息实时发送到上级电网，为国家 正在发展的智能化电网无缝对接等诸多因素。无功补偿瞬时瞬时投切方式即

20、人们熟称的动态补偿方式，应该说它是半导体电力器件与 数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周 波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号 了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约 20-30毫秒内就完成一个全 部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新 一代的补偿装置有着广泛的应用前景。很多开关行业厂都试图生产、制造这类装 置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、 元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。无功补偿线路2.1 LCD串联接法这种方式采用电感与电容的串联接法，调

21、节电抗以达到补偿无功损耗的目的。 从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损 耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择 1组电容器即可，不需要再分 成多路。既然有这么多的优点，应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用 的电感量值大，要在很大的动态范围内调节，所以体积也相对较大，价格也要高 一些，再加一些技术的原因，这项技术到还没有被广泛采用或使用者很少。2.2采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关，较常采用的接线方式。半导体器件， C1为电容器组。这种接线方式采用2组开关，另一相直接接电网省去一组开关，有很多优越 性。作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用

22、晶闸管，其优点是选材方便， 电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧 毁，所以保护措施要完善。当解决了保护问题，作为电容器组投切开关应该是较 理想的器件。动态补偿的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重 要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，还要有较 高的自识别能力，这样才能达到最佳的补偿效果。当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令（投入一组或多组电容器的指 令），此时由触发脉冲去触发晶闸管导通，相应的电容器组也就并入线路运行。 需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零， 以避免涌流造成元件的损坏，半导体

23、器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时，触 发脉冲随即消失，晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流 峰值，必须由放电电阻尽快放电，以备电容器再次投入。元器件可以选单相晶闸管反并联或是双向晶闸管，也可选适合容性负载的固 态接触器，这样可以省去过零触发的脉冲电路，从而简化线路，元件的耐压及电 流要合理选择，散热器及冷却方式也要考虑周全。2.3混合投切方式实际上就是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用接触器投切，而另 一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补， 但就其控制技术，还见到完善的控制软件，该方式用于通常的网络如工矿、小区、 域网改造，比起单一

24、的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。补偿装置选择 非等容电容器组，这种方式补偿效果更加细致，更为理想。还可采用分相补偿方 式，可以解决由于线路三相不平行造成的损失。2.4无功发生器SVG利用PWh整流控制技术，通过对电网的电压和电流实时采样和高性能 DSP计算出电网的无功功率，实现无功功率的补偿。SVG的特点是可实现对动态连续无 功补偿，并可实现感性无功和容性无功的补偿，使电网的功率因数稳定在 0.98以上。SVG不仅对无功功率进行补偿，而且可对谐波电流实现补偿。无功补偿装置选择选择哪一种补偿方式，还要依电网的状况而定，首先对所补偿的线路要有所 了解，对于负荷较大且变化较快的工况，电焊机、

25、电动机的线路采用动态补偿， 节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式，也可使用动态补 偿装置。一般电焊工作时间均在几秒钟以上，电动机启动也在几秒钟以上，而动 态补偿的响应时间在几十毫秒，按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个 相对的稳态过程，动态补偿装置能完成这个过程。无功补偿控制器无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流 型。选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器 是无功补偿装置的指挥系统，采样、运算、发出投切信号，参数设定、测量、元 件保护等功能均由补偿控制器完成。十几年来经历了由分立元件-集成线路-单 片机-DSP

26、芯片一个快速发展的过程，其功能也愈加完善。就国内的总体状况， 由于市场的需求量很大，生产厂家也愈来愈多，其性能及内在质量差异很大，很 多产品名不符实，在选用时需认真对待。在选用时需要注意的另一个问题就是国 内生产的控制器其名称均为XXX无功功率补偿控制器，名称里出现的无功功率 的含义不是这台控制器的采样物理量。采样物理量取决于产品的型号，而不是产品的名称。1.功率因数型控制器功率因数用cos表示，它表示有功功率线路中所占的比例。当 cos=1时, 线路中没有无功损耗。提咼功率因数以减少无功损耗是这类控制器的最终目标。 这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都较容易实现。* 延时整定，投切的

27、延时时间，应在10S-120S范围内调节灵敏度整定, 电流灵敏度，不大于0-2A。*投入及切除门限整定，其功率因数应能在 0.85 （滞后）-0.95 （超前）范围内整定。*过压保护设量*显示设置、循环投切等功能这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现，又要兼顾 补偿效果，这是一对矛盾，只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工 作。即使调整的较好，也无法祢补这种方式本身的缺陷，尤其是在线路重负荷时。 举例说明：设定投入门限；cos=0.95 （滞后）此时线路重载荷，即使此时的无 功损耗已很大，再投电容器组也不会出现过补偿，但 cos只要不小于0.95，控制器就不会再有补偿

28、指令，也就不会有电容器组投入，所以这种控制方式建议不 做为推荐的方式。2.无功功率（无功电流）型控制器无功功率（无功电流）型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个 设计良好的无功型控制器是智能化的，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性 及检测及补偿效果，并能对补偿装置进行完善的保护及检测，这类控制器一般都 具有以下功能：*四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自 动调节切换时间，谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电 流报警、电压、显示电容器功率、显示 cos、U I、S P、Q及频率。由以上功能就可以看出其控制功能的完备，由于是无功型的控制器，也

29、就将 补偿装置的效果发挥得淋漓尽致。如线路在重负荷时，那怕cos已达到0.99 （滞 后），只要再投一组电容器不发生过补，也还会再投入一组电容器，使补偿效果 达到最佳的状态。采用DSP芯片的控制器，运算速度大幅度提高，使得富里叶变 换得到实现。当然，不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品 相对于国外的产品还存在一定的差距。3.用于动态补偿的控制器对于这种控制器要求就更高了，一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的，要 求控制器抗干扰能力强，运算速度快，更重要的是有很好的完成动态补偿功能。 由于这类控制器也都基于无功型，所以它具备静态无功型的特点。国内用于动态补偿的控制器，与国外同类产品

30、相比有较大的差距，一是在动 态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好；二是补偿功率不能一步到位，冲 击电流过大，系统特性容易漂移，维护成本高、造成设备整体投资费用高。另外, 相应的国家标准也尚未见到，这方面落后于发展。无功动态补偿装置工作原理与结构特点：一般无功动态补偿装置由控制器、晶闸管、并联电容器、电抗器、过零触发 模块、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率和 功率因数，通过微机进行分析，计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较， 自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令， 由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。无功补偿

31、装置（一） 、低压无功动态补偿装置：适用于交流50 Hz、额定电压在660 V以下，负载功率变化较大，对电压波 动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、 油田等行业。基本技术参数及工作环境：环境温度：-25oC+40oC户外型）；-5oC+40oC （户内型），最大日平均温度 30oC海拔高度：1000 m相对湿度： 85% （+25oC）最大降雨：50 mm/10 min安装环境：周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、 无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸，安装倾斜度 5%技术指标：额定电压：220 V、380 V（50 Hz）判断依据：无功功率、

32、电压响应时间： 20 ms补偿容量：90 kvar900 kvar允许误差：010%（二） 、高压无功自动补偿装置：适用于6kV10kV变电站，可在I段和II段母线上任意配置14组电容器， 适应变电站的各种运行方式。基本技术参数及工作环境：正常工作温度：-15+50oC,相对湿度85% 海拔高度：2000 m技术指标：额定电压：6 kV10 kV交流电压取样：100 V （PT二次线电压）交流电流取样：05 A（若PT取10 kV侧二次A、C线电压时，CT应取B相 电流）电压整定值：66.6 kV 1011 kV 可调电流互感器变比：2005000 /5 A可调动作间隔时间；160 min可调动作需系统稳定时间：210