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電容補償

發布時間:2019-04-17 瀏覽:2298


圖1

在供電系統(tong)中,電容(rong)補償應(ying)用(yong)廣泛,它不但(dan)補償無(wu)功功率,提(ti)高(gao)電能質(zhi)量(liang),降低損耗,提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的功率因數,還能減少配(pei)變安裝容(rong)量(liang),改善設(she)備(bei)運行條件,節約電能。對企業可減少功率損失,提(ti)高(gao)電網輸電效(xiao)率。
一(yi)、電容補償作用(yong)
    電(dian)容(rong)補償就是無功補償或者功率(lv)因(yin)數補償。在電(dian)力系統中(zhong),用(yong)(yong)電(dian)設備(bei)會(hui)(hui)在使用(yong)(yong)時過程(cheng)中(zhong)產生無功功率(lv),而且(qie)通常表示為電(dian)感性,它(ta)會(hui)(hui)使電(dian)源(yuan)容(rong)量的使用(yong)(yong)效率(lv)降低(di),而通過在系統中(zhong)適當地增加電(dian)容(rong)的方式就可以得以改善。 電(dian)力電(dian)容補(bu)償(chang)也稱功率因(yin)數補(bu)償(chang)。
    它的作(zuo)用(yong)是(shi):
    電容(rong)在(zai)交流(liu)電路里可將(jiang)電壓(ya)(ya)維持在(zai)較高的(de)平均值,可改善增加電路電壓(ya)(ya)的(de)穩定性(xing)。
    對(dui)大(da)電(dian)(dian)流(liu)(liu)負(fu)載的(de)突(tu)發啟(qi)動給予電(dian)(dian)流(liu)(liu)補償,電(dian)(dian)力(li)補償電(dian)(dian)容組可(ke)提供(gong)巨(ju)大(da)的(de)瞬間電(dian)(dian)流(liu)(liu),可(ke)減少對(dui)電(dian)(dian)網的(de)沖擊。
    電路里大量的(de)感性負載會使電網的(de)相位產生偏差,(感性元件會使交流電流相位滯后,電壓相位超前90度)。而電容在電路里的特性與電感正好相反,起補償作用。
   在一定的有功(gong)功(gong)率下,當用電企業 cosΦ越小,其視在功率也越大,為滿足用電的需要,供電線路和變壓器的容量也越大,這樣,不僅增加供電投資,降低設備利用率,也將增加線路網損。負載的功率因數低,對電力系統不利。在電網高峰負荷時,用戶的功率因數應達到的標準:高壓用電的工業用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶,功率因數為 0.9 以上;其它 100KVA 及以上電力用戶和大中型電力排灌站,功率因數為 0.85 以上;農業用電功率因數為 0.80 以上。   采(cai)用并聯電容(rong)器進(jin)行無功補償的(de)方(fang)式可以(yi)有集中補償、分組補償及個別補償等。
     個別補償。即在(zai)用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)設(she)(she)(she)備附近按(an)其(qi)本(ben)身無功功率的需要(yao)量(liang)裝(zhuang)設(she)(she)(she)電(dian)容器(qi)組,與用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)設(she)(she)(she)備同時投入(ru)運行和斷(duan)開,也就是(shi)再實際中將(jiang)電(dian)容器(qi)直接(jie)接(jie)在(zai)用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)設(she)(she)(she)備附近。適合(he)用(yong)(yong)(yong)(yong)于低壓網絡,優點(dian)是(shi)補嘗效(xiao)果好,缺(que)點(dian)是(shi)電(dian)容器(qi)利用(yong)(yong)(yong)(yong)率低。
     分(fen)組(zu)補(bu)償(chang)。即將電(dian)容(rong)器組(zu)分(fen)組(zu)安裝在(zai)車間配(pei)電(dian)室(shi)或變電(dian)所(suo)各(ge)分(fen)路出線上,它(ta)可與工廠部分(fen)負荷(he)的(de)(de)變動同時(shi)投(tou)入或切除,也(ye)就是再實際中將電(dian)容(rong)器分(fen)別安裝在(zai)各(ge)車間配(pei)電(dian)盤的(de)(de)母(mu)線上。優(you)點是電(dian)容(rong)器利用率(lv)較高且補(bu)償(chang)效果(guo)也(ye)較理想(比較折中)。
     集(ji)(ji)中補償。即把(ba)電容(rong)器(qi)組集(ji)(ji)中安裝在變電所的一次(ci)或二次(ci)側的母線 上(shang)。在實際(ji)中會將電容器(qi)接在變電所(suo)的高壓或低壓母(mu)線(xian)上(shang),電容器(qi)組的容量按配電所(suo)的總無(wu)功負荷來選擇。優點(dian):是電容器利用率高,能減少電網和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少用戶內部配電網絡的無功負荷。
 二、電(dian)容補償應用中(zhong)的問題

   在(zai)公用配(pei)(pei)變及(ji)用戶配(pei)(pei)變多(duo)采(cai)用集中補償方式,將并聯電(dian)容器組(zu)安裝在(zai)配(pei)(pei)電(dian)變壓(ya)器的(de)低壓(ya)母線上,一般均采(cai)用成套(tao)(tao)裝置與(yu)低壓(ya)配(pei)(pei)電(dian)柜一起(qi)裝于室內。因(yin)此,并聯電(dian)容器組(zu)成套(tao)(tao)裝置均與(yu)所選用的(de)配(pei)(pei)電(dian)柜型式相(xiang)配(pei)(pei)套(tao)(tao),以(yi)便(bian)于統一安裝及(ji)接線。而在(zai)實際在(zai)應用中會出現(xian)以(yi)理問題:
     工(gong)業廠房的(de)供配電系統(tong)比(bi)民用(yong)(yong)住宅的(de)供配電系統(tong)復雜,對廠房設備不熟悉,用(yong)(yong)電裝機容(rong)量未(wei)明確(que),而(er)對這情(qing)況設計(ji)人員都以經驗來設計(ji)。往往會造(zao)成(cheng)(cheng)配變容(rong)量過(guo)大,導致補償過(guo)大,造(zao)成(cheng)(cheng)設備的(de)浪費。嚴重(zhong)影響投(tou)資成(cheng)(cheng)本、運營成(cheng)(cheng)本,不能滿足客戶需求。
     舊補償裝置(zhi)柜里安(an)裝的電(dian)容器較為統(tong)一(yi)每一(yi)組電(dian)容容量,如10KVAR×12組、12KVAR×10組、14KVAR×8組等,而在運行過程中,控制器設定的功率因數投入門限值是0.95(0.90-1.0可調),它會根據用電負荷的功率因數自動投切電容器組數。假設在12KVAR×10組當中,當負荷的功率因數低于0.90時,控制器就發出指令投入電容器,而當投入了6 組電容器后,又超出了控制器設定的限值0.95,此時,控制器又要發出指令退出2組電容器,當退出后又達不到所要求的功率因值,控制器又要發出指令投入電容器;如此反復,造成控制器頻繁投切,損壞電容組。
     在選用額定電容組電壓(ya)時(shi),忽略了(le)配(pei)電變(bian)壓(ya)器的首端電源(yuan)電壓(ya)一般(ban)要(yao)超(chao)過400V,有的達420V左右。而低壓無功補償裝置柜都是安裝在配電變壓器低壓線母線側,處于電源的***前端,雖然電容補償在短時能在高于額定電壓下工作,但長期的超額定電壓狀態下運行,會縮短設備的壽命。 造成電容鼓包擊穿,這時電容器失效,需要及時更換,增加維護成本。
     選用控制(zhi)器質(zhi)量不好,當變壓空載或(huo)者(zhe)輕(qing)載時(shi),控制(zhi)器不但(dan)沒(mei)有切斷(duan)電(dian)(dian)容(rong)組,并且還全(quan)電(dian)(dian)容(rong)組投入,使對(dui)地電(dian)(dian)容(rong)電(dian)(dian)流較(jiao)大,電(dian)(dian)流超前(qian)于電(dian)(dian)壓的角度(du)增加,功率因數降低,電(dian)(dian)路呈現容(rong)性,根據(ju)《功率因數調整電(dian)(dian)費方法》,供電(dian)(dian)企業需要對(dui)用電(dian)(dian)企業罰款。
 三(san)、正(zheng)確使用電容(rong)補償
   針(zhen)對電容補償(chang)應(ying)用上的問題,提出解決辦法(fa):
     工業用戶的(de)多負荷(he)補(bu)償容量的(de)選擇:
     1)對已生(sheng)產企業欲提高功率因數,其補償容量Qc按下式(shi)選擇:
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm   
     式中:Km為***大負荷月時有功功率消耗量,由有功電能表讀得;

Kj為補償容量計算系數,可取0.8~0.9;Tm為企(qi)業(ye)的月工作小時(shi)數;tgφ1、tgφ2意(yi)義同(tong)前,tgφ1由有功和無功電能表讀數求得。
     2)對處于設計階段的(de)企(qi)業,無(wu)功補償容量Qc按下(xia)式選擇:
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)   
 式(shi)中(zhong)Kn為年平均有功負荷系數,一般取0.7~0.75;

Pn為企業有功功率之和;

tgφ1、tgφ2意義(yi)同前(qian)。

tgφ1根據企(qi)業負荷性質查手冊近似取值(zhi),也(ye)可(ke)用(yong)加權平均功率(lv)因數求得cosφ1。
   對(dui)于(yu)工(gong)業(ye)負荷中(zhong)設備存(cun)(cun)在有,如變頻器(qi)(qi)、整流(liu)器(qi)(qi)、中(zhong)頻爐(lu)(lu)、電(dian)(dian)弧爐(lu)(lu)、電(dian)(dian)子式日光燈等諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)源(yuan),由于(yu)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)會增加電(dian)(dian)氣(qi)設備的(de)熱損(sun)耗(hao),干擾(rao)其功(gong)(gong)能甚至引發(fa)故障。另外諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)可(ke)(ke)對(dui)信息系統產生頻率(lv)耦合干擾(rao),普通的(de)并(bing)聯(lian)(lian)(lian)電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)補償在諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)下可(ke)(ke)能發(fa)生諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)放大情(qing)況(kuang),損(sun)壞(huai)電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)和設備,并(bing)嚴重降(jiang)(jiang)低電(dian)(dian)能質(zhi)量。對(dui)此在電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)回路中(zhong)串(chuan)聯(lian)(lian)(lian)電(dian)(dian)抗器(qi)(qi),形成一(yi)個串(chuan)聯(lian)(lian)(lian)諧(xie)(xie)振回路,可(ke)(ke)用(yong)于(yu)吸收諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo),降(jiang)(jiang)低電(dian)(dian)網電(dian)(dian)壓畸變,基(ji)波(bo)(bo)(bo)無(wu)功(gong)(gong)補償居次要位置。提高電(dian)(dian)網功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數,同時(shi)吸收諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo),電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)容(rong)量按無(wu)功(gong)(gong)補償的(de)要求配(pei)置。因(yin)此,對(dui)不(bu)同的(de)用(yong)電(dian)(dian)企業(ye),分析清(qing)楚現場(chang)的(de)設備,了(le)解是否存(cun)(cun)在諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)源(yuan)存(cun)(cun)在,有利正確配(pei)置無(wu)功(gong)(gong)補償設備。
    在于設備選(xuan)型上解(jie)決電(dian)容開(kai)(kai)關(guan)投(tou)切(qie)頻繁問題,一般低壓補償(chang)柜的電(dian)容投(tou)切(qie)開(kai)(kai)關(guan)主要分為三(san)類,性(xing)能特點和應用場合不(bu)同:
 接觸器:價(jia)格便(bian)宜,性能穩(wen)(wen)定。但投切(qie)時由涌(yong)流、過電(dian)壓、電(dian)弧,故觸點易燒結,一般使(shi)用于負荷穩(wen)(wen)定,投切(qie)次數較少(shao)的場(chang)合。
     可(ke)(ke)控硅:投切時選擇(ze)交流值的(de)過(guo)零點,無涌(yong)流無弧光,可(ke)(ke)迅速(su)跟蹤(zong)負荷(he)頻繁投切。但(dan)可(ke)(ke)控硅發熱嚴(yan)重(zhong),需配置獨立風(feng)扇(shan)散熱,因(yin)此經常(chang)燒壞甚至著火,而且價格較(jiao)高。一般應用于負荷急劇(ju)變(bian)化(hua)的需頻繁(fan)投(tou)切的場合。
復合(he)開(kai)關:集(ji)合(he)了(le)接觸器(qi)和復合(he)開(kai)關兩者的(de)主要(yao)優點(dian)并避(bi)免了(le)其(qi)(qi)缺點(dian),是目前主流開(kai)關,可應(ying)用(yong)于大(da)部分(fen)場(chang)合(he)。價格較高,另外(wai)因其(qi)(qi)也內(nei)置了(le)接觸器(qi),其(qi)(qi)響(xiang)應(ying)速(su)度比可控硅(gui)要(yao)長些,要(yao)求(qiu)快速(su)跟蹤投切的(de)場(chang)合(he)一般并不適(shi)用(yong)。
    對于負荷電流變(bian)化較大的(de)場所(suo),應采用動態(tai)補償,采用可控硅控制方式(shi),快速投切,補償各電容的(de)容量選(xuan)用混合式(shi)電容組。
3.電(dian)(dian)容組應在運(yun)行在0.4kV以上的(de)(de)條件下正常(chang)工作。電(dian)(dian)容器運(yun)行中(zhong)承(cheng)受(shou)的(de)(de)長(chang)期工頻過(guo)電(dian)(dian)壓不大(da)于1.1Un;電(dian)(dian)容器的(de)(de)過(guo)電(dian)(dian)壓和過(guo)電(dian)(dian)流符合GB12747-91要求。
四、現階段無功(gong)補償
  中山供電(dian)局對于無(wu)功補(bu)(bu)償非常(chang)重(zhong)視,在電(dian)網改造(zao)中,率先(xian)投入使用永磁(ci)真(zhen)空開關投切動(dong)態無(wu)功補(bu)(bu)償裝置。
 該(gai)設備具有三相四線檢(jian)測(ce)系統,可(ke)檢(jian)測(ce)各(ge)相的無功(gong)功(gong)率、有功(gong)功(gong)率、功(gong)率因數(shu)、電壓、電流等參(can)量;真空(kong)投切元件同(tong)步選相控制(zhi)器能自(zi)動尋找(zhao)***佳投入(切除)點;實現過零投切、無涌流(投切電容器瞬間產生的涌流應可控制在電容器組額定電流的3倍以下)、無過壓(電容器切除);觸點不燒結;能耗小;無諧波注入;在電氣參數和機械參數發生變化時能自動修正投切點。具有可調投入及切除門限設定值,包括電流互感器變比;延時、過電壓、低電壓等參數的設置功能。對于分組投切電容器組的,具有循環投切設置功能。具有投切振蕩閉鎖功能,系統負載較輕時,控制器應具有防止投、切振蕩的措施,即超過設定的功率因數下限一定值范圍內對電容器的投切應有可設置0~120秒的延時。延遲時間應與放電時間相協調,保證電容器再次投入時,其端子間的電壓不高于電容器額定電壓的10%。采用帶磁性材料作為鐵芯制成的電抗器。有效防止諧波。
  低壓電(dian)容器(qi)組選(xuan)用干式自愈式二(er)芳基乙烷(wan)復合薄膜電(dian)容器(qi),以(yi)混合補償的方(fang)法實現準確投切。配置如下表:
五、電容補償安裝使用中(zhong)注意事項
  農(nong)網改造項目,對于(yu)舊有(you)設備整(zheng)改,就常出(chu)現新購(gou)置的低(di)壓(ya)無功補償(chang)裝(zhuang)置柜。由于(yu)生產廠家的不同,一般(ban)只能把電容使用(yong)VV.電纜連接。這時要根據電容補償裝置柜配置的全部電容器的容量,即總的額定電流之和的1.5倍來選擇電源導線的截面積,其***小截面積不得小于50m㎡塑銅線,導線額定絕緣電壓1000V。電源線兩端連接一定要用銅線耳壓接,保證接觸面連接可靠。
  安全接地(di)(di)。電(dian)(dian)容(rong)器(qi)的金(jin)屬外殼(ke)必須可靠地(di)(di)固定(ding)電(dian)(dian)位。當電(dian)(dian)容(rong)器(qi)地(di)(di)額(e)定(ding)電(dian)(dian)壓高于或等于電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓時,應將電(dian)(dian)容(rong)器(qi)外殼(ke)接地(di)(di),以保(bao)障人身安全。當電(dian)(dian)容(rong)器(qi)地(di)(di)額(e)定(ding)電(dian)(dian)壓低于電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓時,則應加強(qiang)電(dian)(dian)容(rong)器(qi)對地(di)(di)絕緣(yuan)(yuan),可用相當于電(dian)(dian)網(wang)絕緣(yuan)(yuan)水平地(di)(di)支(zhi)柱絕緣(yuan)(yuan)子支(zhi)撐電(dian)(dian)容(rong)器(qi)的安裝(zhuang)臺架(jia),外殼(ke)再與臺架(jia)連(lian)接。
  電(dian)(dian)容(rong)放電(dian)(dian)。電(dian)(dian)容(rong)器再斷(duan)開電(dian)(dian)源后,極間仍可能有(you)極高的殘(can)余電(dian)(dian)壓。為此,在補償電(dian)(dian)容(rong)器之中應有(you)內裝或外(wai)設的放電(dian)(dian)回路(電阻或電抗器、電壓互感器),使電容器的電壓在3min(額定電壓1000V以下的電容器組)或10min內(額定電壓在1000V及以上的電容器組)降至50V。為了防止帶電荷合閘及防止人身觸電傷亡事故,電容器組必須加裝放電裝置。
  對于設備(bei)維修方(fang)面,定期的外觀檢(jian)查(cha),特別是電容組鼓(gu)包。檢(jian)查(cha)開關(guan)、控制器等(deng)設備(bei)是否(fou)正常運行,通過(guo)多(duo)功能電子表(biao)及(ji)功率因數(shu)表(biao),記錄有功電量(liang)、無功電量(liang)、電壓、電流等(deng)數(shu)據,能盡早(zao)發現電容補償故障(zhang),并減(jian)少因此帶來的無功電費(fei)損失。
    注重日常維修,有良好(hao)的(de)(de)通(tong)風,避免受其他(ta)熱源(yuan)的(de)(de)輻射,有助于(yu)延長電容補償工作壽(shou)命。
六、總結
  從我們的實踐(jian)來看(kan),變(bian)壓(ya)器不宜(yi)空載運行或輕載運行,應將負荷率調至0.75左右。盡量采用自然功率因數較高的電氣設備,降低感性無功功率消耗。感性負載時投入電容器補償,容性負載時投入電抗器補償。對不同類型的用電設備,正確選擇先進的補償設備,有利于提高功率因數,減少給電網帶來的無功損耗



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