电能质量管理-无功补偿系统

电能质量管理-无功补偿系统主要内容电能质量问题与市场电能质量要求电能质量管理手段施耐德电能质量管理方案无功补偿系统的设计、安装、调试与维护电能质量问题与市场

一方面，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置广泛应用，这些装置对供电质量非常敏感，因此希望获得优质的电能一个计算机中心失去电压2s就可能破坏几十个小时的数据处理结果或损失几十万美元的产值。大型的集成芯片生产厂，如果其供电中断超过几个工频周波，就会造成芯片被毁。当今连续精加工的自动化生产线对不合格电力的容许度严格到只有1～2个工频周期。电能质量问题与市场

另一方面，大量的非线性负荷和扰动负荷接入公用电网对电能质量造成干扰和“污染”，造成电能品质下降半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置等非线性电力电子装置在现代工业中得到了广泛应用。电气化铁路、炼钢电弧炉等大功率、冲击性负荷迅速发展这些具有非线性、冲击性和不平衡性的负荷投入使用，使电网波形畸变越来越严重、谐波水平不断上升，引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等，对各种电力用户构成危害，甚至对电力系统的安全运行带来了直接或潜在的威胁和危害。电能质量问题与市场

欧洲每年因电能质量带来的经济损失为１５００亿欧元美国现有电网各方面的损失每年达到2060亿美元，其中电能质量造成的损失达到1000亿美元中国电能质量造成的损失暂时没有一个部门和单位来统计过。只有行业个案的数据，但总数量一定赶超欧美电能质量问题与市场

善用其效，尽享其能！

-----施耐德的战略核心理念

中国在电力节能和环保方面制定和实施更加严格的法规、标准。环保意味着要减少电力中的谐波含量，减少对电网的冲击。无功补偿是实现电网节能最有效的手段。

电能质量的要求电能质量是衡量电力系统对用电客户供应的电力是否符合的标准；电能质量国家标准摘要电能质量的主要扰动IEEE第22标准协调委员会（StandardsCoordinatingCommittee22）（电能质量）和其他国际委员会推荐采用11种专用术语来说明电能质量的主要扰动，主要的8种扰动的波形如图所示：电能质量管理手段电能质量的特殊之处不完全取决于电力生产企业，有的指标（如谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度）往往是由用户干扰所造成的。保障电能质量，既是电力企业的责任，也是用户（干扰性负荷）应尽的义务。各方应该按照现有的国家标准，来规范有关电能质量的问题。

要保证电能在额定的电压，额定的频率范围内和正弦波形，还应保证不平衡度（瞬态的、稳态的

）、电压波动和闪变在国家标准之内。施耐德提供的电能质量管理系统施耐德电气公司针对电力系统中的这些电能质量问题，提供了综合的解决方案——电能质量管理系统，包括：

电能质量监视系统

低压无功补偿系统 低压有源电力滤波器

低压无功补偿系统设计选型安装通风控制器设置维护讨论&案例回顾环境环境温度－应符合IEC60439-1规范配电室内最高温度≤40℃配电室内24小时平均温度:≤35℃配电室内年平均温度:≤25℃最低温度:-5℃最大高度:2000m环境安装环境电容柜附近无热源环境洁净没有活跃的化学物质,没有带电粉尘环境电气环境系统最高电压不能超过电容器额定电压的1.1倍如果配电系统中有发电机，发电机运行时无功补偿设备必须切除环境谐波污染－根据负载类型的选型原则Gh/SnSn(Kva)M变压器容量线性负载非线性负载Gh(Kva)确定系统谐波污染程度<15%15%~25%>25%标准型补偿方案Varlogic标准型方案电容器电压等于电网电压例：415V电容器用于400V系统过谐型补偿方案Varlogic过谐型方案电容器电压需高于电网电压一个等级例：480V电容器用于400V系统调谐型补偿方案Varlogic调谐型方案电容器＋电抗器电容器需提高一个电压等级环境谐波污染－根据谐波测量的选型原则THDU<3%标准型电容器（400V/415V）THDU<4%过谐型电容器（470V/480V）THDU<7%调谐型补偿方案（过谐型电容器＋调谐电抗器）THDU>7%必须采取谐波治理标准型无功功率补偿设计电压与电网电压相同例如：设计电压415V用于400V配电系统补偿类型补偿类型过谐型无功功率补偿设计电压高于电网电压一个等级例如：设计电压480V用于400V系统容量与电压等级的平方成正比。例如：一台480V，68Kvar电容器68Kvar×（400/480）²＝47Kvar施耐德无功功率补偿介绍调谐型无功功率补偿过谐型电容器＋DR系列电抗器Varplus268Kvar/480V＋215Hz电抗器＝50Kvar/400V调谐补偿元件选型－无功补偿柜的基本组成Varlogic元件选型保护元件－主保护断路器整定值按以下标准设定热保护额定值的设定1,36xIn标准型无功功率补偿1,5xIn过谐型无功功率补偿1,12xIn调谐次数2.7的调谐型补偿1,19xIn调谐次数3.8的调谐型补偿1,31xIn调谐次数4.3的调谐型补偿短路保护整定10In主保护断路器选型举例例1：150kvar/400V/50Hz/标准型例2：150kvar/400V/50Hz/(调谐次数4.3)热保护整定:1,36x216=294A短路保护整定:>10In=2160A热保护整定:1,31x216=283A短路保护整定:>10In=2160A5’元件选型保护元件－支路保护熔断器或断路器断路器或熔断器（GgHBC型）的额定值选择标准型和过谐型:1.6In调谐型:1.5In.元件选型接触器选型电容专用接触器容量选型元件选型功率电缆环境温度不超过40℃：连接电缆必须可以在50℃的温度下承受至少1.5倍额定电流环境温度不超过50℃：连接电缆必须可以在60℃的温度下承受至少1.5倍额定电流二次回路除非特殊规定，二次电缆可按以下的推荐选择：二次电压回路用1.5方二次电流回路用2.5方元件选型控制器选型NR6–6步控制器NR12–12步控制器NRC12–

带通讯的12步控制器（必须配通讯模块）NR6控制器NR12控制器NRC12控制器＋通讯模块元件选型调谐型补偿电容器＋电抗器电容器电压必须是480V或以上按照施耐德电气标准推荐方案搭配电容电抗器调谐型补偿的选型注意不正确的电容电抗器搭配会造成电容器过压原因，错误的选用400V电容器分析，电抗器会抬升电容器端电压谐振原因，错误的电容电抗器搭配分析，不按照标准方案搭配的电容电抗器会造成调谐频率偏移调谐型补偿的选型注意如果客户使用其它品牌电抗器电抗器搭配合理性的验算设计选型安装通风控制器设置维护讨论&案例分析低压无功补偿系统电容器－Varplus2在补偿柜中电容器的强制安装方式：在补偿柜中电容器允许的安装方式：水平安装，空气流动为电容器提供了良好通风环境如果是垂直安装，为了获取有效的通风环境，电容器必须安装在U型架上在垂直安装的情况下，为了利于空气流动，可在一块冲孔板上固定电容器。电容器－Varplus2在补偿柜中电容器禁止的安装方式：在垂直安装的情况下，禁止将电容器安装在无孔的金属板上：通风不好，电容器会发生危险。禁止将电容器垂直反向安装：危险电容器－VarplusMVarplusM电容器筒必须保持水平安装（如左图）VarplusM电容器筒禁止垂直安装（如右图）多组电容器安装电容器组之间最小的距离：25mm距离柜体或其它元件的最小距离：25mm电容器－Varplus2&VarplusM电容器－Varplus2&VarplusM最大机械组合的电容器数量电容器－Varplus2&VarplusM电容器最小扭矩:19N.m电抗器调谐电抗器的位置（如果需要）：单独的柜体调谐电抗器绝不能安装在电容器下方电抗器安装距离电容器至少200mm电抗器调谐电抗器的安装和其它元件的最小间距禁止允许电抗器电抗器带有温度传感器温度传感器的常闭干接点必须接入补偿回路，过温时，可以分离该回路设计选型安装通风控制器设置维护讨论&案例分析低压无功补偿系统通风通用原则应符合IEC60439-1规范配电室内最高温度≤40℃配电室内24小时平均温度:≤35℃配电室内年平均温度:≤25℃最低温度:5℃最大高度:2000m通风通用原则补偿柜内气流从下向上流动气流必须经过所有的元件,并且严禁受阻排气扇到元件的最小间距大于100mm风扇通风量的选择:实际计算发热量的1.67倍通风通风系统设计－标准型补偿通风通风系统设计－调谐型补偿通风通风系统设计－调谐型补偿通风通风量系统设计原则－纯电容补偿自然冷却：顶部通风口至少为底部的1.1倍强制冷却根据无功功率安装通风设施补偿容量（400V50Hz）通风方式进风孔面积最小排风量（立方米/小时）IP<=IP3X容量<=100Kvar自然风冷200cm2容量在100Kvar至200Kvar自然风冷400cm2容量>200Kvar强制风冷>=0.75倍的Kvar容量IP>=IP5X所有容量强制风冷>=0.75倍的Kvar容量通风通风量系统设计原则－调谐型补偿（带电抗器）必须采用强制通风为调谐电抗器设置单独柜体电抗器单独柜体的通风量最小通风量F=0,3xPs

(Ps:调谐电抗器的热损耗功率)+通风系统计算举例例:400V-50HZ,容量为250kvar(1x50kvar+2x100kvar)的调谐型无功补偿系统防护等级:IP21调谐频率:190Hz确定冷却量及风扇参数?10’电抗器：（300＋450×2）×0.3=360电容器：0.75×250=188结果：电抗器通风量＝360×1.67＝601m3/h

电容器通风量＝188×1.67＝314m3/h设计选型安装通风控制器设置维护讨论&案例分析低压无功补偿系统控制器设置延时时间最小为50秒，建议大于60秒如果电容器在50秒内再次投入，将在电容器两端产生过压，导致电容器加速损坏控制器设置正确设置C/K值不正确的C/K值可能导致电容频繁投切控制器设置控制器的温度报警节点必须启用用于报警指示或切除电容补偿控制器温度保护限值设定为50℃如果由控制器控制风扇，风扇的启动温度应设置为35℃控制器设置程序设定与实际电容器步组合匹配（Program项）设计选型安装通风控制器设置维护讨论&案例分析低压无功补偿系统维护用户必须按照《维护手册》进行年度维护无定期维护可能造成设备无法正常运行对无年度维护的用户，施耐德电气不承担设备故障的责任。维护电容器乏值检查（乏值损失大于15％的电容器必须更换）附电容器乏值检查表设计选型安装通风控制器设置维护讨论&案例分析低压无功补偿系统案例－过高的环境温度导致事故南方某饮料有限公司配电室最高温度超过40℃配电室内无空调及其它通风措施案例－电抗器错误安装导致事故某百货公司电抗器