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?
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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
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
!。。 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—100kV》·A(?k,W):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1【00:k,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0.9—5;: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 50!。2272008【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《
! 据有关资》。料介绍全《国,各,地区220k—V的变电所中—电容器安装容—量,均在10%》~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,
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3m—in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5?0℃下运行;允许】3,00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
! 《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
】 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5:kv:ar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
! 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
】 : 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100【0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
【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I】EC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1.1】0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50—V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250】V时控?制器能在《30s内《将补偿电容自动逐】个全部切除
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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 14549】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
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【根据现行国家标准并!联电容器装置设计】。规范G?。B :50227》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.!3,5,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1000【kV·?A变压?器低压侧安装的电容!器组为例仅》。投切一台12kva!r电容器则涌流可达!其额定电流的—56.4《倍,如,投,切一组300kv】ar电容器则涌流仅!为其额定电流的【12.4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
】。 , , 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1【000?0kva《r氧:化锌避雷器》允许的配置容量【为8000》kvar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10k—。V,电,容器的分组容量一】般为2000kv】ar~30》00kvar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1.2】5%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
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6?.0.12 【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83】1,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,”
! 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.?0.1?3 IE》C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I》s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
【
—。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CJ—。16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【1V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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