高压电容补偿柜介绍

高压静电电容补偿柜介绍

一、概述

在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性。（诸如：感应电动机、电力变压器、电焊机等）这些设备不仅需要从电力系统吸收有功

功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而

在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因

数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电气设备使用状况

的一个具有代表性的重要指标。

二、功率因数的含义及计算

图 1-1

有功功率、无功功率和视在功率的关系，如图1-1电流和电压的相量图所示。用公式表示则为：

式中 S—视在功率（KVA）；

P—有功功率（KW）；

Q—无功功率（Kvar）。

根据交流电路的基本原理，存在以下关系：

S=UI

P=UIcosφ= Scosφ

Q=UIsinφ= Ssinφ

式中 U—设备两端的电压（KV）；

I—通过设备的电流（A）；

cosφ—功率因数。

如图1-1所示，φ角为功率因数角，表示电压与电流之间的相位差，它的

余弦（cosφ）表示有功功率与视在功率之比，称为功率因数。即：cosφ=P/S。

因此，用电设备的有功功率不仅随电压与电流的大小而变化，而且也随电压与电流之间的相位差而变化。

由图1-1看出，当有功功率需要量保持恒定时，无功需要量越大，其视在功率也就越大。而为满足用电设备需要，势必要增大变压器及配电线路的容量，如此不仅增加投资费用，而且增大设备及线路的损耗，浪费了电力。另外，无功功率需要量的增加，还使变压器及线路的电压损失增大，劣化电压质量。看来无功功率对电网及工厂企业内部供电系统都有不良影响，必须设法降低无功功率的需要量即提高功率因数cosφ。根据《全国供用电规则》的规定，要求一般工业用户的功率因数为0.85～0.9以上。

三、提高功率因数的措施

提高功率因数的方法很多，主要分为两大类，即提高自然功率因数和进行人工补偿提高功率因数。所谓提高自然功率因数，是指不添置任何补偿设备，采取措施改善设备工况，以减少用电设备的无功功率，提高功率因数。所谓人工补偿提高功率因数，一般指工厂企业多采用并联电容器来补偿无功功率。四、并联电容器的优点

并联电容器有几项优点：它的有功功率损耗小；运行维护方便；单台容量较小，便于集合成组装置；个别电容器损坏并不影响整个装置的运行，所以应用很广泛。

五、并联电容器的补偿方式

并联电容器的补偿方式可分为三种：个别补偿、分组补偿和集中补偿。个别补偿是指将并联补偿电容器组装设在需进行无功补偿的各个用电设备附近。这种补偿方式特别适用于负荷平稳、经常运转而容量又大的设备如大型感应电动机、高频电炉等采用。分组补偿一般适用于低压系统。集中补偿一般设置在总降压变电所或总配电所高压母线上，电容器利用率高，能减少变电所前电力系统和企业主变压器及供电线路的无功负荷，增加其负荷能力，但并不能减少企业内部配电网络的无功负荷。采取哪种方式最为合理，需要进行技术经济比较后加以确定。

六、并联电容器的控制方式

并联补偿的电力电容器有手动投切和自动控制两种控制方式。常规用于集中补偿的高压电容器组，均采用高压断路器进行手动投切。采用自动控制的并联补偿电容器可以达到较理想的无功补偿要求，但投资较大，且维修比较麻烦，因此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。由于高压电容器采用自动补偿时对电容器电路中的切换元件要求较高，价格较贵，而且我国目前有的产品质量尚不稳定，因此国标修订本中特别规定：在采用高、低压自动补偿装置效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。

七、并联电容器的接线方式

电容器采用Y形接线，在一相电容器发生击穿短路时，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，因此运行就安全多了。所以新订国标修订本规定：在高压电容器组的容量较大（超过400Kvar）时，宜采用Y形接线（中性点不接地）。这时电容器的额定电压应按电网相电压（即电网额定电压除以√3）来选择，例如10KV电网中，电容器Y形接法时应选用额定电压为11/√3kV的电容器；而电容器为△接法时应选用额定电压为11kV的电容器，通常电容器额定电压比电网电压高10%，以便电网电压正偏移10%时电容器也不致被击穿。

八、并联电容器的放电设备

由于电容器从电网上切除有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，这对人身是很危险的。所以规定：电容器组应装设放电设备，使电容器组两端的电压从峰值降到50V所需时间，对高压电容器最长为5min，对低压电容器最长为1min，通常利用电压互感器的一次饶组来放电。为了确保可靠放电，电容器组的放电回路中不得装设熔断器或开关设备，以免放电回路断开，危及人身安全。

九、谐波的处理方式

为了减少和避免高次谐波对并联补偿装置的危害，为减少谐波电流流入电容器和合闸涌流，可串适当的电抗器。其感抗值应在可能产生的任何谐波下，均使电容器回路的总电抗为感抗，从而消除谐振的可能。如对6脉冲整流线路，有5次以上谐波，K=4.5%～6%；对有3次谐波的线路K=12%～13%（其中K为电抗率）。

电抗率—串联电抗器的阻抗值与电容器组的阻抗值之比。

电抗器有铁心电抗器和空心电抗器2种，为了防止可能出现铁磁谐振，一般应采用空芯电抗器。但空芯电抗器体积巨大，不宜安装在室内GR-1柜中。鉴于现在铁芯电抗器器的制造工艺提高，室内GR-1柜中一般选用铁心电抗器，其产生的铁磁谐振很小，对设备影响甚小。铁心电抗器宜装设于电容器组的中性点侧，但现在的铁心电抗器的动热稳定电流都可以耐受，所以装在电容器组的电源侧时也没有什么问题。

通常采用6%电抗率，接在电容器组与母线之间。

十、GR-1型固定无功补偿高压电容器柜

1 用途

GR-1型固定无功补偿高压电容器柜，用于工频（50Hz或60Hz）6KV以上交流电力系统中，主要用于补偿工频电力系统的感性无功功率，以提高功率因数，改善供电质量，降低线路损耗。

2 型号意义

GR-1

设计序号

高压无功功率补偿（电容器柜）

3 结构特点介绍

我公司生产的GR-1电容补偿柜一般由电容器柜和放电柜组成。对于容量不超过300KVR的GR-1可以实现电容器、放电PT、避雷器装于1台柜内。柜体框架由5＃热轧角钢焊接而成。

4 目前所做典型方案介绍

4.1

图1-2