变电站无功补偿装置

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第二章 电容器
2.1 并联电容器
（3）电容器不平衡电流保护： 双星形结线的电容器在星形结线的中性线上，安装一台电流互感器， 在正常情况下，三相平衡，中性线没有电流流过。 （4）过压保护和低压保护： 过压保护取电容器额定电压的1.1至1.2倍。低压保护取母线额定电 压的0.6倍左右。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的分合闸问题： （1）电容器组的合闸：
电容器合闸与短路状态相似，会产生很大的合闸涌流，限制合闸涌 流主要方法是安装串联电抗器和开关加并联电阻及采用同期合闸开关。 电容器合闸产生的过电压可达2至3倍相电压。 （2）电容器组的分闸： 如果开关分闸电弧重然一次，过电压为3倍相电压，重燃二次为5倍相 电压，重燃三次为7倍相电压，依此类推。所以不能采用普通的开关 来操作电容器。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的运行
第三条 电容器的布置和安装 （一）电容器装置的构架设计应便于维护和更换设备，分层布置不 宜超过三层，每层不应超过两排，四周及层间不应设置隔板，以利 通风散热； （二）构架式安装的电容器装置的安装尺寸不应小于下列数值
名称
最小尺 寸mm
电容器
电容器底部距地面 装置顶
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变电站无功补偿装置
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第一章 概述
1.1 基本概念
1、有功、无功、视在功率：
⑴交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于做功而被消耗掉， 这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称为“有功功
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
率”。一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对
于外部电路它并没有做功，由电能转换为磁能，再由磁能转
间距
排间距 离
屋内
屋外
部至屋 顶净距
100 200 200 300 1000
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的运行 第三条 电容器的布置和安装 （三）电容器装置应设维护通道，其宽度（净距）不应小于1200mm, 维护通道与电容器之间应设置网状遮拦。电容器构架与墙或构架之 间设置检修通道时，其宽度不应小于1000 mm。 （四）单台电容器套管与母线应使用软导体连接，不得利用电容器 套管支承母线。单套管电容器组的接壳导线，应由接线端子的连接 线引出。
提高供电质量。 静止补偿器系电力电容器组与可调电抗器组成，它是一
种技术先进、调节性能良好，既可相当于无功电源，发出无功功率，又可
作为无功负荷，吸收无功功率。
2、超高压线路无功补偿装置：
高压并联电抗器（简称高抗）、串联补偿电容器（简称串补）。
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低抗接线图
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第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的运行 第二条 成组安装的电力电容器，应符合下列要求
（三）电容器的安装应使其铭牌面向通道一侧，并有顺序编号； （四）电容器端子的连接线应符合设计要求，接线应对称一致，整 齐美观，母线及分支线应标以相色； （五）凡不与地绝缘的每个电容器的外壳及电容器的构架均应接地； 凡与地绝缘的电容器的外壳均应接到固定的电位上。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
装在户内的缺点主要是：
（1）装在户内容易积灰，在干燥的环境更容易遭到尘土的危害，如
果装在室外，则因风吹雨淋的自然清洗作用，不容易积灰，即使积灰，
用水冲洗，在户外也比较方便。
（2）在户内安装最大的缺点就是房屋建筑投资大，安装费用高，占
地面积大，而且施工期长，不如在室外安装经济。
就形成两相短路，故障电流很大，使油箱爆炸。两相短路引起的电弧
还将产生高电压，可能引起临近电容器损坏。三角形结线的另一缺点
是结线复杂，不如星形结线方便。三角形结线保护选择困难，没有适
当的保护方式。因此这种结线方式h 以逐渐淘汰不再使用。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
星形结线的优点： 星形结线电容器的极间电压是电网的相电压，绝缘承受的电压较
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
（2）因为大风和雨雪天气影响，连接在电容器端子上的保护熔丝如 果安装不当，在露天容易遭受风雨袭击而损坏，油箱表面和构架油漆 容易锈蚀。在户内安装则不会受到天气影响。 （3）在室外安装，可能受到飞鸟或其他小动物的侵袭，装在户内则 不会遇到这种麻烦。 （4）除非电容器对地面有相当高的距离，或地面铺有碎石或水泥， 装在露天还可能受到高草的影响。
换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为
“无功功率”。无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没
有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。
有功与无功功率的向量和即为视在功h率。含义：
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第一章 概述
1.1 基本概念
⑵若电力负荷的视在功率为S，有功功率为P，无功功率为Q,它们之间关 系可用下列公式表示：P=√3UIcosΦ，Q=√3UIsinΦ,S=√P2+Q2=√3UI 2、无功补偿在系统中的作用
3、避免发电机带长线路出现的自励磁。
发电机自励磁会引起工频电压升高不仅会并网操作不可能，持续发展会严重威 胁电网设备安全，高抗能大量补偿容性无功，从而破坏发电机自励磁条件。
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第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置
高压并联电抗器作用： 4、有利于单相自动重合闸。
由于线路存在线间电容和电感，发生 单相接地故障时，故障相断开短路电流后， 非故障相将经过这些电容和电感向故障相 继续提供电弧电流，即所谓“潜供电流”， 使电弧难以熄灭。线路并联电抗器，其中 性点经小电抗器接地，就可以限制或消除 潜供电流，使电弧熄灭，重合闸成功。
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第一章 概述
1.1 基本概念
4、电力系统的主要无功电源： 电力电容器：相当于无功电源，发出无功功率。 静止补偿器：静止补偿器系电力电容器组与可调电抗器组成，它是一种 技术先进、调节性能良好，既可相当于无功电源，发出无功功率，又可作 为无功负荷，吸收无功功率。 输电线路：作用相当于电力电容器。
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系统的稳定度。
设备照片
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第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置
串联补偿电容器的原理： 高压输电线路的静态稳定输送功率可由下式表示： 当线路中安装有串补电容器后，线路的稳定输送功率为：
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的结构： 电容器的结构比较简单，主要由芯子、油箱和出线三部分组成。电
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的运行 ( 1 )设备投运前的验收
第一条 电容器在安装投运前及检修后，应进行以下检查： （一）套管导电杆应无弯曲或螺纹损坏； （二）引出线端连接用的螺母、垫圈应齐全； （三）外壳应无明显变形，外表无锈蚀，所有接缝不应有裂缝或渗 油。
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第二章 电容器
容器的油箱一般采用1至2毫米的薄钢板制成，国外有的采用不锈钢板， 在运行中，因温度变化将引起箱内压力变化，油箱也随着发生膨胀或 收缩，起着调节温度变化的作用。
电容器在变电站安装方式分为户内和户外两种。 装在户外的缺点主要是： （1）户外安装容易受四周环境污染影响，当变电站附近有化工厂、 水泥厂等空气污染影响时，应该将电容器安装在室内。
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第一章 概述
1.1 基本概念
4、电力系统的主要无功负载：
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第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置（重点）
1、无功电压补偿装置：
并联电抗器、并联电容器、静止补偿器：
其作用：利用并联电容器来产生无功，用并联电抗器从系统中吸收无
功功率。 提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器组的结线方式：
电容器组的接线通常分为三角形和星形两种方式。此外还有双三角
形和双星形之分，星形接线又分为中性点接地和不接地两种。
（1）三角形接线的缺点：
过去由于制造厂生产的电容器额定电压所限，我国大多数电容器
组都是采用三角形结线。三角形结线的电容器，任何一台电容器损坏
低。一台电容器故障击穿时，由其余两健全相的阻抗限制，故障电流 小。星形结线简单，运行经济。星形结线可以有多种保护方式供选择。 因此星形结线得到普遍采用。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的保护： （1）熔丝保护： 每台电容器都装有单独的熔丝保护，熔丝电流应大于1.43倍电容器 的额定电流，通常按1.5至2倍选择。 （2）过电流保护： 为了避免合闸涌流引起开关的误动作，过流保护应留有一定的时限， 通常将时限整定在0.5秒及以上就能躲过合闸涌流的影响。
（3）在户内安装，引线和构架绝缘都比较困难，电压等级较高的电
容器组困难更大，不如装在露天容易。
（4）户内装置通风不良，冷却和防火的条件较差，但在严寒和酷暑
的地区，却不易遭受低温和烈日直h 晒的影响。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
电容器的安装： 现代制造的电容器，除非在热带地区，是允许装在露天，不怕日晒雨 淋的，因此绝大部分的电容器都装在户外，只有厂矿环境污秽地区才 装在户内。我国南方各省由于气候环境条件，在户内安装的较多，其 他地区则多安装在户外。
提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高 供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相 负载的有功和无功功率等。 无功补偿在系统中的作用
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第一章 概述
1.1 基本概念
3、电力系统的主要无功电源： 同步发电机:既是有功电源,又是重要的无功电源。 同步调相机:在正常励磁状态下运行、既不发出无功功率，也不吸收系 统的无功功率。如果加大调相机的励磁电流，这时调相机发出无功功率， 如果减小调相机的励磁电流，调相机吸收无功功率，因此，调相机既可作 为无功电源，发出无功功率，又可作为无功负荷，吸收无功功率。
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第二章 电容器
2.1 并联电容器
并联电容器的运行 第四条 在电容器装置验收时，应进行以下检查： （一）电容器组的布置与接线应正确，电容器组的保护回路应完整、 传动试验正确； （二）外壳应无凹凸或渗油现象，引出端子连接牢固，垫圈、螺母 齐全； （三）熔断器熔体的额定电流应符合设计规定； （四）电容器外壳及构架的接地应可靠，其外部油漆应完整； （五）电容器室内的通风装置应良好； （六）电容器及其串联电抗器、放电线圈、电缆经试验合格、容量 符合设计要求。闭锁装置完好。
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第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置
高压并联电抗器作用： 1、降低工频电压的升高。
U1 P+jQ
R+jx
U1 U2
P+jQ
R+jx
U2
Qc
Qc
❖ U2=U1-（P*R+Q*X）/U1 ❖ ----线路不带高抗
Qc
Ql
Qc
Ql
❖ U2=U1-[P*R+(Qc-QL)*X]/U1
❖ ----线路带高抗
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EU 2 Sin XL
第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置
串联补偿电容器的作用：
电容器串联接入输电线路，电容
器的容抗抵消输电线路的部分感抗，
使得输电线路中的压降减小，等效输
电距离缩短。上述作用称为串联无功
补偿。在长距离输电线路中，串联无
功补偿可以大幅度提高线路的输送能
力，提高末端电压，改善电压质量和
2.1 并联电容器
并联电容器的运行 第二条 成组安装的电力电容器，应符合下列要求
（一）三相电容量的差值宜调配到最小，电容器组容许的电容偏差 为0～5%；三相电容器组的任何两线路端子之间，其电容的最大值 与最小值之比应不超过1.02；电容器组各串联段的最大与最小电容 之比应不超过1.02。设计有要求时，应符合设计的规定； （二）电容器构架应保持在水平及垂直位置，固定应牢靠，油漆应 完整；
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第一章 概述
1.2 变电站常用无功补偿装置
高压并联电抗器作用： 2、降低操作过电压。
操作过电压常常在工频电压升高的基础之上出现的，如甩负荷、切除接地故 障和重合闸等。所以，工频电压的升高的程度直接影响操作过电压的幅值。因此， 加装电抗器后，由于工频电压的升高得到限制，操作过电压也随之降低。
高压并联电抗器作用： 1、降低工频电压的升高。
例如：500kV线路一般距离较长，数百公里。由于采用了分裂导线，所以线间 的电容很大，每条线路的充电容性功率可达20～30万千乏。大容量的容性功率通 过线路感性元件时，末端的电压将要升高，（见公式1），即所谓的“容升”现象。 在线路的首末端装设并联电抗器，可补偿线路上的电容电流，削弱这种容升效应 （见公式2），从而限制工频电压的升高。并联电抗器的容量QL对空载长线电容 无功功率的比值称为补偿度 ，即QL/ QC。通常补偿度在60%左右。