电容无功补偿柜

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.

2、 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

3、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=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。也 让其

4、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

5、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。

6、 这也是提高功率因数的常见 方法之一。功率因数cos © （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01之间，它表示负载电流做的有用功率的百分功率因数的计算:cos © 二P/S其中：P 有功功率（kWQ 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

7、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：补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例

8、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IKvar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。降低线损，由公式 P %=（ 1-cos/cos）x 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

9、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

10、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：CK UI 0式中：Q-无功补偿容量（kvar ） ; U-电动机的额定电压（V）; I 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

11、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

12、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

13、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

14、能电容器在用户配变小于 lOOkvar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%己置智能电容器容量。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

15、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 2 x 30kvar (20kva叶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：190kvar 4 x 40kvar(20kva叶20kvar)+1 x 30kvar(20kva叶

16、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巨型柜体尺寸：1000mm宽)x 600mm深)X 2230(高)mm可安装智能电容器数量：20台40kvar (20kva叶20kvar )无功补偿总容量：800kvar ( 40kvar x 20)MNS柜型柜体尺寸：60

17、0mm宽)x 800mm深) X 2200(高)mm可安装智能电容器数量：12台40kvar (20kva叶20kvar )无功补偿总容量：480kvar ( 40kvar x 12)大容量电力电子装置，普通电容器就地补偿不恰当：随着 大型电力电子装置的广泛应用，尤其是采用大容量晶闸管电源供 电后，致使电网波形畸变，谐波分量增大，功率因数降低。更由 于此类负载经常是快速变化，谐波次数增高，危及供电质量，对 通讯设备影响也很大，所以此类负载采用就地补偿是不安全，不 恰当的。因为 电力电子装置会产生高次谐波，在负载电感上有 部分被抑制。但当负载并联电容器后，高次谐波可顺利通过电容器，这就等效地增加

18、了供电网络中的谐波成分。由于谐波电流的存在，会增加电容器的负担，容易造成电容器的过流、过热， 甚至损坏。电力电子装置供电的负载如电弧炉、轧钢机等具有 冲击性无功负载，这要求无功补偿的响应速度要快，但并联电容 器的补偿方法是难以奏效。美国斯威尔智能电容器成套设备能满足恶劣环境下的电容补 偿要求.美国斯威尔专业开发的功率因数控制器结合智能电容器 组,能快速响应电网功率因数突变的问题，毫秒级的捕捉谐波突变防止过度补偿引起的设备损坏 .同时美国斯威尔智能电容器成套 设备具有谐波抑制能力，破坏电容与系统的并联谐振，部分吸收 系统中的3、5、7次及以上谐波.电动机起动频繁或经常正反转的场合，不宜采用普通电

19、容 器就地补偿：异步电动机直接起动时，起动电流约为额定电流的 4-7倍，即使采用降压起动措施，其起动电流也是额定电流的2-3倍。因此在电动机起动瞬间，与电动机并联的电容器势必流过浪 涌冲击电流，这对频繁起动的场合，不仅增加线损，而且引起电 容器过热，降低使用寿命。此外，对具有正反转起动的场合，应把补偿电容器接到接触器头电源进线侧，这虽能使电容随电动机 的运行而投入。但当接触器刚断开时，电容器会向电动机绕组放 电，引起电动机自激产生高电压，这也有不妥之处。若将补偿 电容器接于电源侧，当电动机停运时，电网仍向电容器供给电流， 造成电容器负担加重，产生不必要的损耗。为此，对无功补偿功 率较大的电容器

20、，如需接在电源进线侧，则应对电容器另外加控 制开关，在电动机停运时予以切除。就地补偿的电容器不宜采用普通电力电容器：推广就地补 偿技术时，不宜直接使用普通油浸纸质电力电容器，因为其自愈 功能很差，使用中可能产生永久性击穿， 甚至引起爆炸，危及人 身 安全。 应用选型需要考虑的因素1、谐波含量及分布配电系统可能产生的电流谐波次数与幅值及电压谐波总畸变率，根据谐波含量确认补偿方案。2、负荷类型配电系统现行负荷和非线性负荷占总负荷比例，根据比例确 定补偿方案。3、无功需求配电系统中如果感性负荷比例大则无功需求大，补偿容量应 增大。4、符合变化情况配电系统中若静态符合多，则采用静态补偿，若频繁变化负

21、荷多则采用动态跟踪补偿较合适。5、三相平衡性配电系统中若三相负荷平衡则采用三相共补，若三相负荷不 平衡则采用分相补偿或混合补偿。无功补偿设计方案参考基于斯威尔电气提供的智能无功补偿控制器设计的无功补偿 方案，可参考下述原则。非线性负荷比率无功补偿设计方案三相不平三相平衡三相不平三相平衡衡静态负频繁变化衡频繁变静态负荷荷负荷化负荷分相补偿分相补偿或混合补或混合补负荷中非三相共偿，三相共偿，线性设备补，复合复合开关补，可控可控硅开< 15液开关过零过零投硅开关动关动态切压器容量投切，切；态切换换；（主要为智能电容电容器：S电容器：S电容器：S线性负器：SWL-WL-8MZFWL-DMZSWL-DMZF荷）8MZS或 SWL-8Z或 SWL-DZMSMS15%负荷三相共补分相补偿三相共补分相补偿中非线性或混合补或