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?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
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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,100?kV·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1:00k?。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 50》。22720》08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1:0%~30%确【定
】 据有关资料介!绍全国各地区22】0,kV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
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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3min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10【。00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,
— 《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?
【。 : 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?kvar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
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》 ? 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 162】975中A.5.】3条规定的》次数为每年允许不超!过1000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IEC《标准电力电容—器第:1,5.1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【5,。0V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,
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!GB 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》1.35《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1000k】V·A变《压器低压《侧安装的电容器组】为例仅投切一台【1,。2kvar》电容器则《涌,流可达其额定—电流的56》.4倍如投》切一组?300kvar【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
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? 根据目前国内】。设备制?造情况对于10k】V电容器断路器【允许的配置容量为】10000kva】r氧化锌《避雷器?允,许,。的配置容量为8【000?kv:ar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~3000】kvar为了—节约设备、方—便操作宜《减少分组加大分【组容量
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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》
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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IE—C出版物《831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 —
【6.0.1》。3 : IEC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?。
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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:。C,JR及?CJ16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—
— 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1《2%:当电网中谐波—电,压不大时《。K宜采用0.5%
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