《6 ?无功补偿
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6.0.1!。 :在用电单位中大【量的用电设备是异】步电动机、电—力变压器、电阻炉】、电弧炉《、照明?等前两项用》电设备在《电网中?的,滞,后无功功率的比【重最大?有,。的可达全厂负荷的】80%甚至更大因】此在设计中正确选用!电动机、变压—器等:容量可以《提,高负荷率对提—。高自然功率因数【具有重要意》义
】 ?用电设?。备,中的:电弧炉、《矿,热炉、电渣重—熔炉等短网流—过的电?。流很:大而且容易》产生很?大,的涡流?损失因此在布置和安!装上:采取适?当,措施减?少电抗可提高自然】功率因数在》一般工业《企业与民用建筑中线!路的:感抗也占一定的【比重设法降低线路】损耗也是提高—自,然功率因数》。的一个重要环节
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《 ,。 ?。此外在工艺条件允】许时:采,用同步电《动机超?前运行选《用带有自动空载切】除装置的电焊—机,和其他间隙工作制的!生产:设备均可提高用【电单位的自然功【率因数从节能和【提高自然《功率因数《的条件出发》对于间歇制》工作的生产设备应】大量生产内》藏,式空载切除装置并大!力推广使用
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6.0.》2 当采取6【.0.1条的各种措!施进行?。提,。高自然功率因数后尚!不能达到电网合理运!行的要求《时,。应采用人工补偿无】功功率
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— 人?工,补偿无功功率经【常采用两种》方法一种是同步电】动机超前《运行一种是采用电】容器补偿同步—电动机价《格贵操作控制复杂本!身损耗也较大—不仅:采用小容量同步【电动机不经济即使】容量较大而且长期】连续运行的》同步电动机也正为】异步电?动机加电容器补偿】所代替同时操—作工人往往担心同】步电:。动机超前运行会增】加维:修工作量经常将【设计中的超前运行】同步电?动机:作滞后运《行丧失了采用—。同步电动机的优【点因此除上述工艺条!件适当者外不宜【选用同步电动机【当然通过技术经济比!较当采用同步电【动,。机作为无功补偿装置!确实合?理时也可采用同步】电,动机作为《无功补偿装置
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》 工业与民用—建,筑中所用《的并联电容器—价格便宜《便于安装维修工【作,量,、损耗都比较小可以!制成各?。种容量分组》容易扩建《方便既能《。满足:目前运行要》求又能避免》由于考虑将来的发】。。展使目前装》。设的:容量过大因此应【采用并联电力电【容器作为人》工补偿?的主要设备
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6?.0.?3 根据》全国供用电规则【和电力系统电压【和无功电力技—术导:则均:要求电力《用户:的,功率因数应达—到下列规定高—。压供电的《。工业用户和》高压供电装》有带负荷调整电压】装置的电力用户其】用户交接点处的功】率因数为0.9以】上;其?他10?0kV·A(kW)!及以上电力》。用,户和:大、中型电力排灌】站其用户交接点【处的:功率因数为0.【85:以上而国家》电网公司电力系统无!功补偿配《置技术原则中则【规定100k—V·A及以上高【压供电的电力用户】。在,用户:高峰时变压器—高压侧?功率因数《不宜低于0》.95;其》他,电力:用,户功率因数不—宜低于0.》。90
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【根据:现行国家标》准,并联电容器装置设计!规范GB 》50227》2008中第3.0!.2条的要求变电】站的电?容器安装《容量应根据》本地区电网》无功规划和国家【现行标准中有关规】。定经计算后确定也可!根据有关规定按【变压器容量进行【。估算当不具备设【计计算条件时—。电容器安《装容量可按》。变压器容量的—10%~3》0%确定
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据有】关资料?介绍全国各地区22!0kV?的变:电所中电容器安【装,容量均在1》0%~30%之【间因此如没有进【行调相调《。压,。计算一般情》况下电容《器安装?容量可按上》述数据确定》这与:电力系统电压和【。无功电力《技,术,导,则中的规定》也是一致的
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6.0.4 !。 为了?尽量减少线损—和,电压降?宜采用就地平—衡无:功功率的原则来【装设电容《器目前国内生产的】自愈:式低压并联电—容,器体积?。小,。、重:量轻、功《耗低、容量》稳,定,。;配有电感线—圈和放电电阻断电后!3mi?n内端电压下降到】50V以下抗涌流】能力强;装有专门】设计:。的,过压:力保护和熔丝—保护装置使电—容器能?在电流过大或内部】压力超常时把电容】器单元从电路中【断开;独《特的:结构设计使电容【器的每个元件都具有!良好的通风散—热条件?因而电容器能—在较高的环》境温度50℃—下运行;《。允,许300倍额定电】流,的涌流?1000次因此【在低压侧完全由低】压电容?器补偿是比较合理的!
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为了防止低!压部分过补偿产【生的不良《效果因此高压部分应!由高:压电容器补偿
【。
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》无功功率单独—就地补偿就是—将电:容器:安装在电《。气设备?的附近?可以:最大限?度地减?少线损?和释放系统容量在】某,些情况下《还可以缩小馈电【。线路:。的截面积减少有色金!属消耗但电容器的利!用率往往不高初次】。投资及维护费用增】加从提高电》容器的利用率和避】免遭致损坏的—观点出发宜用于以】下范围
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选—择长期运行的电气】设备:为,其配置单独补偿电容!。器由于电气设备长】期运行电容器的【利用率高在其运行时!电容器?。。正好接?在线路上如》压缩机、风机、水泵!等
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首先在容!量,较大的用电》。设,备,上装设单独》。补偿电容器》对于大容量的—电气设备电容器【容易获得比》较良好的《效益而且相对—地减少涌流
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《 由于每》千乏电容器箱—的价格随《。电,容器容量的增加而】减,少也就是电》容器容量小时其电容!器,箱的价格相对比较】大因此目前最好只考!虑5kvar及以】上的电容器》进行单?独,就,地补偿这样可—以完全采用干—。式低压电容器目前】生产的干式低—压电容器每》个单元?内装:有限流线圈可—有效地?限制:涌流:;同时?每个单?元还装有过热—保护装置当电容【器温升超过》额定值时能自动地】将电容器从线路中切!除;此外《每个单元内》均装有放电电阻当】电容:器从电源《断开后可《在规:定时间内将电容器的!残压降到安全值【。以内由于这种—。电容器有《比较多?的功:能电容器箱内不需再!增加元件简化了线路!提高:了可靠性
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由于基本】。无,功功率相对稳定为】便于维护管》理应在配《变电所内集中补偿】
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》 低压电容器】分,散布:置在建?筑物内可以补偿【线路无?功功率相应地—减少电能损耗—及电压损失国内调】查结果说《明电容器运行—的损耗?率只有0《.25%但》不适用于环境—恶,劣的建筑物因此在正!常环境?的建筑物内在进行】就地补偿以后宜在无!功,功率不?大且相对集中的【地方分散《布置在民用公共建】筑中宜按楼层分散布!置;住宅小区宜在】每幢:或每单元底层—设置:配电小间在其内考】虑设置低压》无,功补偿装置
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》 当考虑在上】述场:所安:。装就地补偿柜后【管井或配电》小,间应留有装》设这些设备的—位置:
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6.0》.5 对》于工业企业中的【工厂或车间》以,。及整幢?的民用建《筑物或其《一层需要《进行无功补偿时【宜根据负荷》运行情况绘制无功】功率曲线根》据该曲?线及无功补偿要求决!定补偿容量》国内外类似工—。厂和:高层及民用建筑【都有负?。荷运:行曲线可利用—。这些类似建筑的【资料:计算无功补》偿,的,容量
】 当》无法取得《无功:功率曲线时可按【条文中提供的常用公!式计算无功补偿【容量
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6.0》.7 高压电【容器:由于专用的断—。路,器和自动投切装【置尚未形《成系列虽然》也有些?产品但质量还—不稳定鉴于这—种情况凡可不用自动!补偿或采用自—。动补偿效果不—大,的地方均不》宜装设自《动无功补偿装置这】。条所列?的,基本无功功率是当用!电设备?投入:运行时所需的最小无!功功率常年稳定的无!功功率?及在:运行期间恒定—的无功功率均不需自!动补偿对于投切【次数甚少的电容器组!按我国移相》电容器机械》行业标准电》热电容器移相电【。容,器JB 16297!5中A.5》.,3条规定的次数为】每年允许不超过1】000次在》这些:情况:下都宜采用》手动投切的无功【。功率:补偿装置
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6.0】.8 因为—过,补偿要罚款》如果:无功功?率不稳定且变化【较,大采用自动投切可】获,得合理?的经济效果时—宜装设无功自—动补偿装置
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装有!。电容器的《电,网对于有《些对电压《敏感:的用电设备在轻载时!由于电容《器,的作:。用线路电压往往【。升得更高会造成【这种用?电设备(如》灯,泡)的损《坏或严重《影响寿命及使用效能!当能避?免设备?损坏且经过经济比较!认为:合理时?宜装:设无功自动补偿装置!。
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为了】满足:电压:偏差允许值的要【求在:各,。种负荷下有不—同的无功功率—调整值如果在各【种运:行状态下都需要不超!过,电压偏差允许值只有!采用:自动:补偿才能满足—时就必须采用无【功自动补《偿装置当《经济条件许》可,时,宜采:用动态无功功率补偿!装置
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6.0.—9 由于》高压无功自动补偿】。装置:对切:换元件的要求比较】。高且价?。格较高检修维护也】。较困难因此当补【偿效果相同》时宜优?先采用低压无功自】动补偿装置》
6【.,。0,.10 《 根据我国现有【。设备情况及运行【经验当采《用自动无功》补偿装置时宜—根据本条提出的三种!方式加以选用—
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!如果以节能为主首】要的还是节约—电费应以《补偿无功功》率参数来调节目前】按功率因数》补偿的甚《多但根据电网运行经!。验,功率因数只反—应相:位不反应《无功功率而且—。目前大部分自动补偿!装,置的信号只取一【相参数这样可—能会出?。现过补偿或负补偿并!且当三相《不平:衡时功率因数值【就不准确负荷不平】衡度越?大误差也越大因此】只有在三相负荷【平衡:时,才可采用功率—因数参数调节
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】电,。。网的电压水平与【无功功率有着密切的!关系采用调压减少电!压偏差?必,须有足够的可调整的!。无功功率否则将【导致电网《其他部分电》压,下降且?在工业企业与—民用建筑《中,造成电容器端子电压!升高的原因很多【如电容器装置接入】电网后引起的电网】电,压升:高轻负荷引起的【。电,压升高系统》电,压波动所引起的【电压升高近年来由于!采用大容量的整流装!置日益?增加高次谐波—引起的电《网电压升高根据IE!C标准电力电容器】第15.《1条规定“电容【器适用于端子—间电压有效值升到不!超过1.10倍额】定电压值下连续运行!”国内?多数制造厂》规定电?容器:只允:许在不超《过,1.05倍额定【电压下长期运行只能!在1.1倍额—。定电压(瞬时过电压!除外)?下短期运行(一昼】夜)当电网电压过】高时将引起电容器内!部有功功率损耗显著!增加使电容器介【质遭受热力击穿【。影响:。其使用寿命另外【。电网电压过高时除了!电容器过载外还【会引起?邻近电器的铁芯【。磁通过饱《和从而?产生高次谐波对【。电容器更不利有些用!电设备对电压波动】很敏感例如白炽【灯当电压《升高5%时寿命【将缩短50%白炽灯!由,。。。于电压?升高:烧毁灯泡的事—已,。屡见不鲜此外由于工!艺需要必《须减少电压偏差值】的也需要按电压参数!调节:无功功率如供电变】压器已采用自动【电压调?节则不能再采用【以电:压为主?参数的自《。动无功?补偿装置避免造【成振荡
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? 目前国内已有!厂家开?。发,研制分相《无,功功率自动补偿【控制器它采集—三相电参数经微处理!器,运算判断各相是否需!要投切补《偿电容器然后控制】接触:器使每相的》功率:因数均得到最佳补】偿该控制器》可根据需要设—置中性?线电压偏移》保,护功:能当中性线》电压偏移大于50V!时自:动使进线《断路器跳《。闸保护设备和—人身安?全;具有过电—压保护功能当电网相!电压大于250V时!控制器能在30【s内将补偿电容【。自动逐个全部切【。除
【 , 对于》按时间为基准有一】定变化规律》的无功?功率可?以根据这《种,变化规律进行调节】线路简单价格便【宜根据运行》经,验效果良好
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6.0.11! 在工业企业【中电容器的装接【容,量有的也比》较大:一些:大型的冶金化—工、:机械等行业》都装有?较多容量的电容器】因此应?根据补偿《无功和调节电压的】需要分组《投切
】 :。 由于目》前工业企业中采用大!型整:流及变流装置的设备!越来:越多民用建筑—中,采用变频调速—的水泵、风机已【很普遍?以致造成电网—中的:高,次,谐波的百分比很高】。高次:。谐波的允许》值必须满《足现行国家》标准电能质量公【。用电网谐波GB/】。T 145》49中所列的—允许值当分组投切大!容量电容器组时由】于其容抗的》变化范围较大—。如果系统《的谐波感《抗与系统的》谐波容抗相匹配就】会发生高次谐—波谐振造成过电压】和过电流《严重危及《系统及?设备的安全运—行所以必《须避免?
— : , 根据现行国家【标准并联电》容器装置《设计规范GB— 502《27:因电容器参数的分】散性其配套》设备的额定电流按】大于电容器组额定】电流的1《.35倍考虑由于投!入电容器时合闸【。涌流:甚大而且容量愈【小,相对的涌流倍—数愈大以1》000kV·A变】压器低压侧安—装的电容器》组为例仅投切一台1!2kv?ar电容《器则涌流可》达,。其额定电流的56.!4倍:如投切一组30【0,kvar电容器【则涌流?仅为其额定电流的1!2.4?倍所以?电容器在分组时应考!虑,配套设备如接触【器或自动开关—在开断电容器时产】生重击穿过电压【。及电:弧重击穿现象
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【 根据目《前,国内设备制造情况】对于:10kV电容—器,断路器允《许的配置容》量,为1000》0,kv:ar氧化锌避雷器允!许,的配置容量为80】00kvar—这些是防止》电,容器:爆,炸的最?大,允许电容器并联容】量但根?据一:些设计重《工业和大型化工【企,业设计院的习惯做】法10kV电容【器的分组容量一般为!。2000k》var~300【0kvar为—了节约设备、方便操!。作宜减少分组加大分!组,。容量:
】 根据调查了【解无载调压分接开】关的:调压范围是额定【电压:的2.5%或—5%有载调压开关】的调:压范:围为额定电压的1】.25%或2.5%!所以当用电容—器组的投《切来调?节母:线电压时《。调,节范围?宜限制?在额定电压的—2.5?%以内但对经—。常投运而很少—切,除的电容《器组以及从经济性】出发考虑的》电容器组可》。允许:超过这个范围因此本!条文仅说明》“应符?。合,满足电压偏》差的:允,许范围?”未提出具》体电压偏差》。值,
6.】0.1?2 ?当对电动机进—行就地补偿时—应选用长期连续运行!且容量较大的电动机!配用电容器电容【器额定电流的选择按!照,IEC?出,版,。物,8,31电容器篇中的安!装使用条件“为【了防止电动机—在电源切断后继续】运行时由于电—容器产生自激可【能转为发电状态以致!造成过电压以不超过!电动:机励磁?电流的90》%为宜”
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, 起重机或电!梯,等在重物下降时电】动机运行于》第四象限为避免过电!压不宜单独用电容】器补偿对于多速电】动,机如:不停电进行变压及变!速也容易产生—。过电压也不》宜单独用电容器补偿!如对这?。些用电设备需要采用!电容器单独补偿应为!电容器单独》。设置控制设备操作时!先停电?再进行切换避免【产生过电压
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: 《。当电容器《装在电?动机控制《设备:的负荷侧《。时流过过电》流装置的电流小于电!动机本身的电流电流!减少的百分》数近似值可》用下:式,计算
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】设计时应考虑电动机!经常在接近实际【负,荷下使用所以保护】电器的整定》值应按加装电容器的!电动机?-电容器《组的电流来确定保护!电器壳体、馈电线】的,允许载流量仍—按电动机《容量来确定 !
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6《.0.13 I】EC出?版物831电容【器篇中电容器投入】时涌流的计算—公式:。。如下
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《 在?高压电容器回—路中S?比较大根据计算【如Is大于控制开关!所容许的投入—电流值则宜采用串】联电抗器加以限制
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《
? :在低压电容器回路】中首先宜《在,合理范围内(见【6.0.《11:条)加?大投切?的电容器容》量如计算而得—的I:s尚大于控制电器】的投入?电流则宜采用专用电!容器:投切器件国内目前】生产:的有CJR及C【J16型接触器【。前者在三相中每相】均,串有1.《5电阻后者在三相中!的两相内串有1.】5电阻两者投—。入电:流均可达额定电流的!20倍待电》容器充电到80%左!右容量时才将电阻】短,接电容器才正—式投入运《行根:据计算和试验—这类接触器能符合】投入涌流的要求并】且价格较低应用【较广泛这种方—式对于投切不—频繁的地方只要选】用质量较好的接【。触器还是可以满足】。补偿要求的现在市】场上新投放的产【品有晶闸管投切【方式该方式采—用,双向可控硅作投【切单:元通过?晶闸管过零投—切避免了电容器投入!时,的“浪涌电流”的产!生无机械动作补偿】快,速,特别适用《于投切频繁的场所该!投切方式采用—的投切?器件为晶闸管价【格较高由于晶闸【管在投入《及运行时有一定的压!降平:均为1?V左右需消耗一定的!有功功率并且发热量!较大需?对其:实施相?应的散热措施—以避免晶闸管损坏还!有一种接触器与晶闸!管结合的投切—方,式它集以《上,两种方式的优点采用!由晶闸管投切、接】触,器运行的投切方式】该方:式由于采用晶闸管】“过:零”投切因》此在电容器投切过】程中不会产生“浪涌!电流”有效提—高了电容器》的,使用寿命;在电容器!运,行时用接触器代【替,晶闸:管作为运《行开关避免了晶【闸管在运行》时的有?功,损耗和发热提高【了晶闸管的使用寿】。命这种?方式:是近:。年,。来农网改造中—普遍:应用的方式
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由于】电容:器回路是一个LC】电路对某《些谐波容易产—生谐振造成谐—波放大使电流—增加和电《压升高如串联一定感!抗值的?电抗器可以避免谐】。振如以?串入电抗器》的,百分比为K当电网】中5次?谐波电压较高而【3次谐波电压不【太高时K宜》采用4.5%—;如3次谐波—电压较?高时K宜采用12%!当,电网中谐《。波电压?不大时K宜采用0】.5%
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