【文章內(nèi)容簡介】 4 無功補償?shù)墓?jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無功補償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)最佳 補償理論，就地補償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。 補償方式的選擇為：集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主；調(diào)節(jié)補償與固定補償相結(jié)合，以固定補償為主；高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為主。 功率因數(shù)指標 我國對功率因數(shù)的要求： 對供電公司的要求： 110kV 站，功率因數(shù)在 ~ 之間。 220kV站，功率因數(shù)在 以上。 對用戶的要求： 100kVA 以上的變壓器，功率因數(shù)大于 。 對農(nóng)灌的要求： 100kVA 以上的變壓器，功率因數(shù)大于 。 5 第 2章 電容器無 功補償?shù)脑? 電容器無功補償?shù)脑? 電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的，需要容性無功來補償感性無功。 (a) (b) (c) 將電容并入 RL 電路之后，電路如圖（ a）所示。該電路電流方程為 : 由圖（ b）的向量圖可知，并聯(lián)電容后 U與 I的相位差變小了，即供電回路的功率因數(shù)提高了。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補償。 若電容 C 的容量過大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過補償。其向量圖如（ c）所示。通常不希望出現(xiàn)過補償?shù)那闆r，因為這樣會： （ 1）引起變壓器二次側(cè)電壓的升高。 （ 2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗 。 （ 3）如果供電線路電壓因而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器使用壽命。 補償容量的計算 確定無功補償容量時，應(yīng)注意以下兩點： 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。 功率因數(shù)越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到 就是合理補償。 無功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)電壓下降。故需對其進行就近和就地補償。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設(shè)備的感性無功功率。當容性無功rlIcII ??? ?? 6 功率 Qc等于感性無功功率 QL 時，電網(wǎng)只傳輸有功功率 P。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到 以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到 以上。 電容器的補償容量與采用的補償方式、未補償時的負載情況、電容器的接法有關(guān)。 1．集中補償和分組補償電容器容量計算 QC=Pav(tgφ 1 tgφ 2) 或 QC=Pav qc 式中： Pav— 最大負荷的日平均功率 φ 1— 補償前的功率因數(shù)角，可取最大負載時的值 φ 2— 補償后的功率因數(shù)角，一般取 ~ qc— 電容器補償率， qc=tgφ 1 tgφ 2，查表可知 (1)電容器組為星形接法時 式中： UL— 裝設(shè)地點的電網(wǎng)線電壓 V IC— 電容器組的線電流 A Cφ — 電容器組每相的電容量 (2)電容器組為三角形接法時 2．就地補償電容器容量計算 其中 電動機空載電流 式中 — 電動機的額 定電流 A — 電動機的自然功率因數(shù) 電容器無功補償裝置的選擇應(yīng)注意的問題 控制器的選型 無功功率補償控制器，即無功補償裝置的指揮系統(tǒng)，它首先要對電網(wǎng)的電壓、電流量進行采集，通過中央處理器的快速運算，得到電網(wǎng)的有功功率、無功功率、無功電流、功率因數(shù)等參數(shù)，經(jīng)計算再根據(jù)參數(shù)設(shè)定值發(fā)出投切指令，控制投切開關(guān)的動作，從而控制電容器組的投切。同時采樣方式的選擇、參數(shù)的設(shè)定、裝置器件的保護等均通過控制器來實現(xiàn)。無功補償控制器的種類很多，有些只能進 行一般的控制，不323 10103 ?? ???? LCLc UCIUQ ??2310LCUQC ?? ??323 103103 ?? ???? LCLc UCIUQ ??23310LC UQC ?? ?? 30 ??? ?IU Nc? ?NCNII ?c o s120 ??CNI NCOS? 7 能存儲數(shù)據(jù)和通信，從而不能很好地了解裝置的投運情況，如投切前的數(shù)據(jù)和投切后的數(shù)據(jù)、電容的投切情況等。 為保證無功補償控制器正常地進行控制、測量、存儲、通信和保護，必須注意以下幾點：①裝置時鐘必須正確。②采樣 TV 變比的正確性。③通信波特率的正確性。④投切條件的限值設(shè)置的正確性。⑤保護條件的限值設(shè)置的正確性?？刂破魇菬o功補償裝置的核心元件，已經(jīng)歷了十幾代產(chǎn)品，目前幾乎每一代產(chǎn)品在市場上都有銷售。早期的產(chǎn)品只采集一相電流，以功率因數(shù)為判據(jù)，在負荷較輕時，會造成電容器投切開關(guān)的振蕩和頻繁投切，致使電 容器投切開關(guān)在短期內(nèi)損壞。當三相負荷不平衡時，又會造成欠補償或過補償現(xiàn)象，不能真正達到節(jié)能與穩(wěn)定電壓質(zhì)量的目的 amp。過補償時，甚至?xí)﹄娋W(wǎng)安全運行造成不良影響。 近幾年來，采集三相電壓、電流，分相分級采用綜合判據(jù)來控制投切的控制器開始陸續(xù)推向市場，且增加了配電監(jiān)測功能、該產(chǎn)品設(shè)計出發(fā)點較好，但大多制造廠家僅僅重視了配電監(jiān)測的功能，忽視了該產(chǎn)品控制電容器投切這一核心功能 amp?？刂飘a(chǎn)品與檢測顯示儀表的設(shè)計思想與技術(shù)側(cè)重點是有根本區(qū)別的?？刂飘a(chǎn)品非常重視產(chǎn)品的抗電磁干擾性能，以及在極端環(huán)境中工作控制性能的穩(wěn)定性 amp。而檢測顯 示儀表則講究體積精巧、外觀漂亮、成本低。同類產(chǎn)品大部分因體積太小，散熱效果不好，以致于高溫季節(jié)燒毀控制器的現(xiàn)象時有發(fā)生。由于市場的無序競爭，致使產(chǎn)品在設(shè)計中為了降低造價，不得不以降低產(chǎn)品的抗電磁干擾性能為代價，采用塑料外殼，使用商業(yè)級元件，甚至有些制造廠降低技術(shù)標準，割舍一些必要的后備保護功能。電子產(chǎn)品制造過程中元件老化篩選、工藝處理以及成品高溫狀態(tài)通電老化是非常專業(yè)的，要求非常嚴格，一些非正規(guī)的廠家根本就沒有做這方面的工作。如果這些偷工減料的劣質(zhì)產(chǎn)品在電網(wǎng)中運行，將會帶來嚴重的后果。無功補償控制器是無功補 償裝置的核心元件，無功補償裝置能不能正常工作，補償效果如何，與控制器的內(nèi)在質(zhì)量關(guān)系很大，選型時應(yīng)首先考慮控制器產(chǎn)品的特點，將可靠性放在第一位，在滿足控制可靠性前提下再選外觀、價格，否則將得不償失。 電容器投切開關(guān)的選型 投切開關(guān)是低壓無功補償裝置中最容易損壞的關(guān)鍵元器件，投切開關(guān)目前有三代產(chǎn)品，分別是交流接觸器、晶閘管和復(fù)合開關(guān)。其中，交流接觸器存在投切產(chǎn)生涌流和頻繁投切容易燒壞觸頭的缺點，但其長期運行不發(fā)熱；晶閘管存在投切產(chǎn)生諧波和長期運行發(fā)熱燒壞的缺點，但其投切無浪涌且響應(yīng)速度快；復(fù)合開關(guān) 基本工作原理是將晶閘管與接觸器并接，使復(fù)合開關(guān)在接通和斷開的瞬間具有晶閘管過零投切的優(yōu)點， 8 而在正常接通期間又具有接觸器無功耗的優(yōu)點，同時可擴展很多的保護功能。所以選用復(fù)合開關(guān)是以后發(fā)展的主要趨勢。要保證復(fù)合開關(guān)長期、可靠的運行，選用時必須注意以下幾點：①復(fù)合開關(guān)的額定電流必須與投切的電容的額定電流匹配。②復(fù)合開關(guān)的接線端子過流要滿足額定電 流。③復(fù)合開關(guān)的端子的接線必須牢固可靠。電容器投切開關(guān)是無功補償?shù)牧硪粋€重要器件，早期多采用接觸器，在投入過程中涌流大，嚴重時，會發(fā)生觸頭熔焊現(xiàn)象。投切過程中有電弧，存在觸頭燒蝕現(xiàn)象，加上控制器質(zhì)量不好，會產(chǎn)生投切振蕩，更加快了接觸器損壞的速度 amp。近些年來，一些制造廠開始用可控硅作為電容器投切開關(guān)?？煽毓杩梢栽陔妷哼^零時投入，電流過零時切除，涌流小，無電弧。但其存在兩個問題 (一是可控硅運行中自身發(fā)熱，尤其是戶外運行的補償裝置，很難在夏季炎熱天氣中正常運行，節(jié)能效果也不好 )另外一個問題是，可控硅在電壓非過零時誤 觸發(fā)，可控硅電流上升率過大也會使其損壞。事實證明，單獨用可控硅作為投切電容器的開關(guān)是不太理想的。 具體投切開關(guān)的選型要針對所設(shè)計的補償裝置，只有這樣才能最大發(fā)揮所選投切開關(guān)的性能。如果電網(wǎng)電壓波動不大，負載較平穩(wěn)，動態(tài)補償要求不太高不需要快速反應(yīng)，則選擇接觸器投切便可。對于投切開關(guān)的涌流保護則加電抗器便可。 本設(shè)計投切開關(guān)選型為切換電容器接觸器（ CJX4 型），是專用于低壓無功補償設(shè)備中投入切除并聯(lián)電容器組，以調(diào)整系統(tǒng)的功率因素。切換電容器接觸器帶有抑制浪涌裝置，能有效地抑制接通電容器組的合閘涌流對電容的沖擊 和開斷時的過電壓。其結(jié)構(gòu)設(shè)計為正裝式，滅弧系統(tǒng)采用封閉式自然滅弧。接觸器的安裝既可采用螺釘安裝又可采用標準卡軌安裝。 電容器的選型 補償裝置要長期、可靠運行，必須選用質(zhì)量良好的電容器，電容器接入電力系統(tǒng)中使用，總是在滿載荷下運行，僅在電壓或頻率波動時，載荷才有變動。 在運行中如果電壓、電流和溫度超過了規(guī)定的限度，就會縮短電容器的壽命；同時選用時還要考慮電容器的體積、重量等。電容器在正常運行中，必須注意以下幾點：①采用的投切開關(guān)的額定電流必須與電容的額定電流匹配。②電容器與投切開關(guān)的連接線必須滿 足額定電流的需要。③固定在電容器上的連接線必須可靠牢固的連接。低壓無功補償裝置中已基本淘汰了油浸式電容器，被干式電容器所代替。三角形接法的電容器投切過程中因存在過電壓沖擊，損壞擊穿的概率較高，沖擊過電壓對于具有可控硅器件的復(fù)合開關(guān)來講，也具有較大的影響。所以最好采用星形接法的電容器，這種具有零線引 9 出抽頭的電容器，可將電容器電壓限制在相電壓范圍之內(nèi)。如果控制器及投切開關(guān)配合，再將諧波涌流限制好，電容器的使用壽命會大大延長。 低壓無功自動補償裝置及其元件制造廠家非常多，各種層次的產(chǎn)品質(zhì)量相差甚