平顶山无功补偿技术方案

平顶山无功补偿技术方案

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技术方案

项目名称：集团尼龙公司

6kV无功补偿设备

1 现场参数采集

6kV Ⅰ母进线柜参数

有功功率P=3.29MW,瞬时值

无功功率Q=2.27Mvar,瞬时值

电流（线）I=375A ,瞬时值会在389A、410A、420A等波动

电压（线）U=5.98kV ,瞬时值会在6kV、6.1kV等波动

功率因数cosφ=0.82

6kV Ⅱ母进线柜参数

有功功率P=4.23MW,瞬时值

无功功率Q=2.86Mvar,瞬时值

电流（线）I=510A ,瞬时值会在520A、550A等波动

电压（线）U=6kV ,瞬时值

功率因数cosφ=0.82，瞬时值

6kV 电容器柜参数

无功功率Q=781kvar,瞬时值

额定电流Ic=75A

电压（线）U=6.1kV ,瞬时值

功率因数cosφ=0.82，瞬时值

2 参数计算

6kV Ⅰ母无功功率Q

为，目标功率因数为cosφ2=0.99

C1

=

Qc P

带入参数计算为：Q C1=1827kvar

即：在目前的负荷有功功率为3290kW时，需要目标功率因数为0.99，成套电容器设备的输出容量应为1827kvar。

根据GB50227-1995的规定电容器设备的过负荷能力

a. 稳态过电流:装置能在方均根据值不超过1.1×1.30In的电流连续运行。

b 稳态过电压:装置的连续运行电压为1.05UN 下表现规定的稳态电压下运行相应的时间。

稳 态 过 电 压

所以电容器设备的额定电压选择为统中的大量运用，使系统中存在了大量的谐波源。这些谐波源产生的谐波会对系统的设备造成严重的影响。例如母线电压互感器谐振等。为了使电容器设备的可靠运行并对谐波进行抑制，需要在电容器回路中串联电抗器进行谐波抑制。对本工程的使用中考虑系统中可能存在的谐波源为电力电子组成的六脉三相整流桥，产生的谐波主要是6k ±1次谐波。主要表现为5次、7次谐波，根据GB50227-2008的规定：对抑制谐波的电抗器已经进行了规定:当谐波为5次级以上时，电抗率易取4.5%～6.0%；所以在系统中串联6%电抗率的电抗器抑制系统谐波。在电抗器串联后，要达到1827kvar 的补偿容量需要的安装容量为：

2121(

)1U Q Q U k =⨯⨯-输出安装

U 1—母线电压 U 2—电容器端电压 k —串联电抗器电抗器率

221

2

()1)6.6(

)16%)18276

2078var

U Q k Q U k =⨯-⨯=⨯-⨯=安装输出（（

考虑到母线上还有一台1800kW 的异步电动机需要投入电网，在异步电动机在稳定负荷运行时，母线上的有功功率为:

12329018005090P P

P kW =+=+=总

在1827kvar 的补偿容量投入后的，把参数反带入公式，此功率因数变为：

Qc P =

2cos 0.947ϕ=

所以在电动机设备投入后，功率因数仍然满足要求。

考虑工厂的现有情况，在各级补偿点均进行了无功补偿，并且网络内还有发电机设备，所以PCC 的110kV 考核点的功率因数应该满足要求，所以在电动机设备投入后，若把功率因数保持在0.92，计算补偿容量为：

Q C =1384kvar ，此为输出容量，安装容量为：1574kvar 。 根据当天采集的最大瞬时线电流为I=420A ，此时的有功为：

64200.82 3.579P MW ϕ==⨯⨯=

总有功变为： 12359718005397P P

P kW =+=+=总 在最大有功时，把输出容量为1384kvar 的容量安装后，得到的功率因数为：0.91。所以安装1574kvar 的补偿容量完全满足要求。综合考虑补偿容量选定在1500kvar 。 电容器投入后，将引起母线电压升高，电压升高值计算为：

2==/C d C N C N N N d d

Q X Q U Q U

U U U X S =

△ C Q ---补偿容量 d X --母线短路阻抗 N U ---母线额定电压 d S --母线短路容量

对于无限大容量系统来说，进线变压器的额定容量为N S ，阻抗电压为%d U ，则电压升高值为： %100d C

N N

U Q U U S =

⨯⨯△ 具体升高值用户可以把参数带入进行计算。

同理可以计算出6kV Ⅱ母的补偿容量为：2000kvar ，在最小负荷时功率因数为0.96，最大负荷（1800kW 的电机和最大瞬时电流I=550A ）时，功率因数为0.91. 3 配置方案

6kV Ⅰ母、Ⅱ母无功补偿设备： 3.1自然环境条件：

（1）使用地点 户外

（2）海拔高度≤1000m

（3）最大风速 35m/s

（4）最大相对湿度 95%

（5）最高环境温度 +45℃

（6）最低环境温度 -20℃

（7）最大日温差 25℃

（8）日照 0.1W/m2

3.2系统条件

（1）系统额定电压： 6kV

（2）最高运行电压： 6.6kV

（3）额定频率： 50HZ

（4）相数： 3

（5）电抗率： 6%

（6）接线方式：单星接线（Y）

（7）保护方式：提供不平衡电压保护信号

（8）接地方式：中性点不接地

3.3 Ⅰ母成套装置技术要求

（1）补偿总安装容量：1500kvar

（2）补偿总输出容量：1319kvar

（3）额定电抗率：6%

（4）额定电流： 126.9A

（5）功率损耗：小于0.0005

（6）并联电容器成套装置各组件及支柱绝缘子的外绝缘爬电比距（高压电器组件外绝缘的爬电距离与最高电压之比）应不小于25mm/kV。

3.4 Ⅱ母成套装置技术要求

（1）补偿总安装容量：2000kvar

（2）补偿总输出容量：1758kvar

（3）额定电抗率：6%

（4）额定电流： 169.2A

（5）功率损耗：小于0.0005