低压无功补偿的设计原则

1012页低压无功补偿的设计原则发表日期：2023-12-2312:56:00目录一、低压供配电系统无功功率的补偿3为什么要对低压供配电系统的无功功率进展补偿3并联补偿的原理35二、补偿容量的计算6补偿后功率因数值确实定6补偿容量的计算6三、电容器的选择9电容器使用的技术条件9电容器型号的选择12电容器的容量计算12电容器的串并联使用14电容器电容确实定15四、电容器放电电阻的计算17单相电容器放电电阻的计算17三相电容器放电电阻的计算20五、谐波对补偿电容器的影响及消退措施23谐波对补偿电容器的影响23串联电抗器感抗值确实定24串联电抗器后电容器的电压计算24电抗器电感值的计算25六、电容器的保护271.电容器的额定电流272．电容器回路允许连续运行的最大电流283．29七、电容器的掌握设备3030切换电容器的接触器331：功率因数由COSφ1COSφ2KWKvar352：BZMJ0.4-□-34041425：BZMJ20.4-□-30.4-□-343447：BZMJ20.44-□-30.44-□-3458：BCMJ0.46-□-346低压供配电系统无功功率的补偿为什么要对低压供配电系统的无功功率进展补偿高系统的功率因数，是既不合理又不经济。这是由于：设备和线路截面得不到有效的充分利用。使系统中的电气设备和线路上的有功损耗增大。。由于上述缘由，应对低压供配电系统中的无功功率进展补偿。故电容器的功率可视为纯无功功率。电容器的这一性质，被广泛用来改善系统的功率因数。其方法，就是把电容器并联到系统上。其接线原1-1。并联补偿的原理系统的负荷可视为具有集中参数为电感L和电阻R的串联电路。当没有电容器补偿时，电I1，其滞后电压Uφ1〔1-2〕。I1一个是与电压U同相位的Ia〔有功电流〕，另一个是滞后电压U90°的IL1〔无功电流〕。有功电流Ia与电压U的乘积〔Pa=UIa=UI1cosφ1〕就是负荷从电网吸取的有功功率；无功IL1U〔PL=UIL1=UI1sinφ〕就是负荷从电网吸取的无功功率。负荷从电网吸取的总功率〔视在功率〕S=。cosφ1PL大。CIC90°，电源供给的电I2〔I2=I1+IC〕〕，而负荷电流I1IL1ICIL2=IL1+IC，φ2。补偿方式集中补偿：与其他的低压配电柜成排安装在低压配电室内。就地补偿：有以下状况之一的可承受就地补偿。TBBX〔未承受专用变压器供电〕的容量较大的工频感应电炉，应承受就地补偿方式进展无功补偿。般与灯具成套供货，电容器镇流器箱需安装在灯具处。二、补偿容量的计算补偿后功率因数值确实定对一般的供配电而言，要求补偿后cosФ值是一个值得争论的问题。假设要求补偿后的cosФ值为0.95～1，这时电容器需要的容量增加的格外快，必将增加电容器的投资。反之，必使电能损耗增加，也可能引起载流导体截面的增大，开关容量和供电设备容量的增大，cosφ值定为多大适宜，需经过技术经济比较后才能得出正确的结论。cosφ0.95。cosφ值有其特别的要求。如承受电容器电抗器做相平衡cosφVcosφ0.866cosφ0.866。补偿容量的计算Pcosφ1，现将功率因数提高到cosφ2，所Q„„„〔2-1〕Q=P〔〔2-2〕上式中：P补偿前负荷的自然功率因数；补偿后负荷要求到达的功率因数；与相应的正切；与相应的正切；假设要求补偿到达=1，则补偿容量为：„„„〔2-3〕Q=P〔2-4〕11千瓦有功功率所需要的无功功率。768=0.73。要求经电容器补偿后功率因数≥0.95，试求所需电容器的无功容量？题解：当功率因数补偿到0.95时：0.607Q=768³0.607=466.1762：某工程有一台工频感应紫铜保温炉，设有两个感应器，每个感应器的有功功率为1000.3，V380容器的补偿容量？=0.3。要求补偿后的功率因0.866。因此超前相的补偿电容器容量为：=100〔3.180+0.577〕=100³3.757=375.7滞后相的补偿电容器容量为：=100〔3.180-0.577〕=100³2.603=260.3三、电容器的选择电容器使用的技术条件电容器符合以下技术标准：〔a〕GB12747-91；国际电工委员会标准IEC831-1.2；。主要技术特点：该电容器承受日本指月公司的专有技术和关键设备由无锡康达电力电容器厂生产。率因数。轻、体积小、损耗低等优点。电容器内部装有过压力保护装置和放电电阻，其牢靠性和安全性较高。主要构造：电容器由芯子、过压力保护装置和箱壳三部份组成，内部接线见图3-1。形。每相电容器单元两端并接放电电阻。过压力保护装置串接在芯子和接线端子之间，并固定在箱内壁上。的特别要求装设防尘罩。安装脚和接地端子设在箱壳底部。适用环境：+45℃，最低-25℃〔户内外〕。海拔高度：不超过2023米。主要运行参数：介质损失：不大于0.0012。容差：标称容量的0～+15%，相间不平衡不大于108%。3000，101.3放电：断电后，1分钟内使放电至50伏以下。电容器符合以下技术标准：GB12747；。主要技术特点：该电容器承受ABB〔专利〕和主要设备由锦州电力电容器有限责任公司金属化电容器厂生产。≤2KV因数。承受银锌边缘加厚的梯形镀膜，使电容器具有良好的自愈性和电容稳定性。独特的喷金工艺使电容器具有良好的耐涌流力量。特别设计的元件熔丝保护〔专利〕，使击穿元件牢靠地退出运行。独特的浸渍工艺，使电容器不但具有干式的构造，而且具有油浸电容器的优点。适用环境：〔a〕环境温度：最高+50℃，最低-25℃〔户内〕，-40℃〔户外〕；主要运行参数：〔a〕损耗：介质承受聚丙烯薄膜；损耗＜0.5W/KVAr；〔b〕电容偏差：0-+10%；3000，10248〔系统电压调整及波动〕1.3最大负荷1.35倍额定容量稳定运行〔由过电压及谐波引起〕放电电阻：断电后，电压525伏及以下的电容器1分钟内使放电至50伏。电容器型号的选择然后结合工程的具体状况，依据电压、工作频率、相数等需要，从产品样本中，查出具体筑中的低压电容器应承受非可燃性油浸式电容器或干式电容器。电容器的容量计算〔3-1〕式中：Un—/秒；c—标称电容，微法〔1=10-6〕由上式可以看出，电容器的容量与电容器电压的平方成正比。相等。在实际使用电压下，电容器的输出容量可按下式计算：„„„„„„„„〔3-2〕U—实际使用电压，千伏。低。因此在选择电容器时，应尽量电容器的额定电压等于或稍大于使用电压。〕接成三角形〔690〕，功率接成星形比接成三角形小三倍。16380下，仅仅能输出：千乏16350下，仅仅能输出：千乏电容器个数确实定可按下式计算：„„〔3-3〕按上式计算一律取整数。电容器的串并联使用电容器串联C0n1.1。电容器并联电容器并联时，总电容等于每个电容器电容之和。n6．电容器电容确实定三相电容器电容可如下确定：电容器的电容为：四、电容器放电电阻的计算依据供电安全的要求，电容器要在停电后放电，以免由于电容器上的残存电荷造成较高电使电容器组两端的电压从峰值〔倍额定电压〕降至50V所需时间，高压电容器不应大于5min，低压电容器不应大于1min。低压电容器一般均承受电阻放电。1．单相电容器放电电阻的计算R.C4-1。其回路方程为：Ir+Uc=0则或该微分方程通解为：式中：R—C—放电回路中的电容，法〔1=106〕；T—R²CUc—时间tUo—电源电压的有效值〕秒欧„„„„„„〔4-1〕220V、400V、525V、750V〕，t、UC、U0R〔4-1〕4-1电容器的电容值可查产品样本，或按下式计算„„„〔4-2〕、750VC4-2代入放电电阻计算表〔4-1〕，就可求出各种电压下不同容量的电容器所需要的放电电阻值〔4-3〕4-3粗略计算放电电阻容量为：P=瓦„„„„„„〔4-3〕2．三相电容器放电电阻的计算低压三相电容器除3690伏电容器为星形接线以外，其他均为三角形接线〔见图4-2〕。放电电阻为三角形接线1/3R4-4〔4-5〕计算。计算电容4-5最终利用简化计算表〔表4-6〕，就可将各种电压下不同容量电容器的放电电阻值R求出。4-6放电电阻为星形接线再换算成等效的星形接线的值即可。其电阻为：=。五、谐波对补偿电容器的影响及消退措施1．谐波对补偿电容器的影响〔整流、调压、变频〕、计算机、气体放电灯、微波炉等设备的广泛应用，使响最大的就是补偿电容器。〔与电压的频率〔f〕成反比，在高次谐波电压作用下，电容器n次谐波容抗是基波容抗值的几分之一，即使谐波电压值不高，也可产生显著的谐波电流，造成电容器过电流。但更多的状况是投入电容器时，冲击电流比没有谐波时的冲击电流更GB50053-945.2.5条中规定：当电容器装置四周有高次谐波含量超过规定允许值时，应在回路中设置抑制谐波的串联电抗器。为感性回路而不是容性回路，以消退产生谐波振荡的可能。容器的额定电流，电抗器的电压也应稍大于电容器的额定电压。2．串联电抗器感抗值确实定电抗器的感抗值按下式计算：〔5-1〕式中：Xc—，〔欧〕；n—可能产生的最低谐波次数；K1.2～1.5。对5Xc=〔1.2～1.5〕≈〔0.048～0.06〕Xc3XL=〔1.2～1.5〕=(0.13～0.17)Xc。13%533．串联电抗器后电容器的电压计算Uc=U〔5-2〕式中：U—式代入上式可得下式：Uc=UUc=400Uc=400〔1.05～1.06〕≈〔420～424〕伏Uc=400〔1.15～1.20〕≈(460～480)伏4．电抗器电感值的计算L=K1〔5-3〕式中：K1—，K1=，K—牢靠系数，n—可能产生的最低谐波次数；—基波的角频率，=2=314，f/秒；。将有关数据代入〔5-3〕L5L=〔0.048～0.06〕³=(0.048～0.06)³K10.06，则：L=0.06³〔5-4〕3L=〔0.13～0.17〕³=(0.13～0.17)³K10.13，则：L=0.13³„„„„„〔5-5〕4-55K1=0.06，420L=„„„„„〔5-6〕460L=〔5-7〕六、电容器的保护电容器的额定电流三相电容器：In=〔6-1〕单相电容器：In=〔6-2〕〔6-1〕、〔6-2〕两式中：Qn—电容器的额定容量，千乏；Un—电容器的额定电压，千伏。电容器的额定电压成反比。在额定电容电压和额定容量一样的条件下，单相电容器的额定电流比三相电容器的额定电流大倍。460525电容器额定电流的简化计算表〔6-1〕。6-1电容器回路允许连续运行的最大电流I=K1²K2²In=K²In安„„„„„〔6-3〕上式中：In1.3K2BZMJ+15%K21.1、1.15。K—系数，K=K1²K2。上述两厂生产的电容器，其K1.3³1.1=1.431.3³1.15=1.495。众所周知，电容器合闸时，暂态冲击电流很大，可到达其额定电流的3～7倍，但衰减很快当承受自动开关保护时，自动开关脱扣器不跳闸。电容器的保护电容器一般设过载保护，短路保护，过电压保护。过载保护次谐波而引起。〔6-3〕式计算。假设用自动开关做保护元件时，过负荷保护元件也是按〔6-3〕式计算。短路保护1.5～210熔断器和自动开关的分析力量，应大于安装位置的短路电流。过电压保护〔248〕，FYS-0.22型低压金属氧化物避雷器。七、电容器的掌握设备〔以下简称为掌握器〕和接触器，是无功补偿柜中的主要掌握设备。现介绍如下：掌握器JKG功能特点承受功率因数检测系统，用户无需考虑采样输入极性，使全负荷范围掌握准确。抗干扰力量特强，能抵挡电源直接输入的幅值2023伏的干扰脉冲。输出电路承受先接通的先分断、先分断的先接通的循环方式。有超低负荷推断、显示、封锁功能、防止振荡。有过电压显示、推断并快速逐级切除补偿电容器的功能，分断时间小于1分钟。对电网过补偿，欠补偿状况都能显示并自动作出相应处理。具有故障自诊断功能。使用环境条件海拔高度不超过2500米〔特别要求协商订货〕。环境温度不超过40℃，不低于-5℃。空气湿度不超过90%。四周环境无腐蚀性气体、无导电灰尘、无易燃易爆的介质。安装地点无猛烈振动。电压波动范围不大于±15%。技术参数0.95滞后0.98超前3%0～15%可调延时时间10s10s～100s根本参数50HZ220V50HZ≤5A输出容量沟通220V10A380V5A安装调试先联系。220V“0.85“掌握器应能循环投切。示“I”或“V”等信号，提示用户排解故障。在负荷低于整定值3%时，为防止投入后过补偿引起振荡，电容器不投入是正常的。接线方式接线内容：接线须知：取样电压Us必需接沟通电压220V。Is取样电压Us与取样电流Is必需是同相电源。沟通接触器公共连接线接N220V，接C380V。(e)上电网运行时，自检开关必需拨到“运行”档。7-1切换电容器的接触器切换电容器需用使用类别代号为AC-6b专用接触器。这