最新低压无功补偿的设计原则

低压无功补偿的设计

原则

低压无功补偿的设计原则

发表日期：2003-12-23 12:56:00 目录

一、低压供配电系统无功功率的补偿 3

1．为什么要对低压供配电系统的无功功率进行补偿 3

2．并联补偿的原理 3

3．补偿方式 5

二、补偿容量的计算 6

1．补偿后功率因数值的确定 6

2．补偿容量的计算 6

三、电容器的选择 9

1．电容器使用的技术条件 9

2．电容器型号的选择 12

3．电容器的容量计算 12

5．电容器的串并联使用 14

6．电容器电容的确定 15

四、电容器放电电阻的计算 17

1．单相电容器放电电阻的计算 17

2．三相电容器放电电阻的计算 20

五、谐波对补偿电容器的影响及消除措施 23

1．谐波对补偿电容器的影响 23

2．串联电抗器感抗值的确定 24

3．串联电抗器后电容器的电压计算 24

4．电抗器电感值的计算 25

六、电容器的保护 27

1. 电容器的额定电流 27

2．电容器回路允许连续运行的最大电流 28

3．电容器的保护 29

七、电容器的控制设备 30

1．控制器 30

2．切换电容器的接触器 33

附表1：功率因数由COSφ1补偿到COSφ2每KW功率所需补偿的Kvar 35

附表2：BZMJ 0.4-□-3系列电容器参数 40

附表3：BZMJ 0.42-□-3系列电容器参数 41

附表4：BKMJ1 0.4-□-3系列电容器参数 42

附表5：BZMJ2 0.4-□-3系列电容器参数

BZMJ3 0.4-□-3系列电容器参数 43

附表6：BKMJ1 0.44-□-3系列电容器参数 44

附表7：BZMJ2 0.44-□-3系列电容器参数

BZMJ3 0.44-□-3系列电容器参数 45

附表8：BCMJ 0.46-□-3系列电容器参数 46

低压供配电系统无功功率的补偿

1．为什么要对低压供配电系统的无功功率进行补偿

众所周知，由于交流感应电机和各种气体放电灯的广泛应用，低压供配电系统中存在大量的无功功率。使低压网络的功率因数很低。如果不采取有效措施对无功功率进行补偿，提高系统的功率因数，是既不合理又不经济。这是因为：

（1）由于大量的无功负荷得不到补偿，网络中存在大量的无功感性电流，使系统中的电气设备和线路截面得不到有效的充分利用。

（2）使系统中的电气设备和线路上的有功损耗增大。

（3）使线路上的电压降和电压波动增大，因而降低了供电电压的质量，减小了功率的输出。

由于上述原因，应对低压供配电系统中的无功功率进行补偿。

在电容器中，电流近似超前电压90°，故电容器的功率可视为纯无功功率。电容器的这一

性质，被广泛用来改善系统的功率因数。其方法，就是把电容器并联到系统上。其接线原理见图1-1。

2．并联补偿的原理

系统的负荷可视为具有集中参数为电感L和电阻R的串联电路。当没有电容器补偿时，电网供给负荷的电流为I1，其滞后电压U的相位角为φ1（见图1-2）。I1可分解两个分量：一个是与电压U同相位的Ia（有功电流），另一个是滞后电压U90°的IL1（无功电流）。有功电流Ia与电压U的乘积（Pa=UIa=UI1cosφ1）就是负荷从电网吸收的有功功率；无功电流IL1与电压U的乘积（PL=UIL1=UI1sinφ）就是负荷从电网吸收的无功功率。负荷从电网吸收的总功率（视在功率）S=。

由图1-2可以看出φ1越大，功率因数cosφ1越低，负荷从电网吸收的无功功率PL也越大。

如果在负荷两端并联电容器C之后，电容器支路的电流IC超前电压90°，电源供给的电I2是负荷和电容器两个支路电流之和（I2=I1+IC）），而负荷电流I1的无功分量IL1和IC相位正好相差180°，所以IL和IC在数量上是相减。这样就把负荷的无功电流补偿了。补偿后的无功电流为IL2=IL1+IC，功率因数角为φ2。

3．补偿方式

对低压网络而言，分集中补偿和就地补偿。

集中补偿：

对用电设备分散而且单台容量不大，一般采用集中补偿。通常选用成套的无功功率补偿柜与其他的低压配电柜成排安装在低压配电室内。

就地补偿：

有下列情况之一的可采用就地补偿。

（1）对单台设备容量较大（15KW以上）、供电线路较长的长期连续运转的风机水泵等用电负荷可采用TBBX无功就地补偿装置。

（2）对采用动力变压器供电（未采用专用变压器供电）的容量较大的工频感应电炉，应采用就地补偿方式进行无功补偿。

（3）大功率的气体放电灯，一般都采用就地补偿，电容器和镇流器安装在一个小箱内，一般与灯具成套供货，电容器镇流器箱需安装在灯具处。

二、补偿容量的计算

1．补偿后功率因数值的确定

对一般的供配电而言，要求补偿后cosФ值是一个值得研究的问题。如果要求补偿后的co sФ值为0.95～1，这时电容器需要的容量增加的非常快，必将增加电容器的投资。反之，如果补偿后的cosφ值取的太小，虽然减少了电容器的投资，因网络中的无功电流的增大，必使电能损耗增加，也可能引起载流导体截面的增大，开关容量和供电设备容量的增大，从而也可能增加投资。因此补偿后的cosφ值定为多大合适，需经过技术经济比较后才能得出正确的结论。

由于电容器制造技术的发展，目前国内生产的电容器体积小、重量轻、价格也低，在一般情况下，补偿后的cosφ值不应低于0.95。

对工频感应电炉而言，补偿后的cosφ值有其特殊的要求。如采用电容器电抗器做相平衡的单相电炉，补偿后cosφ值应为1；对V形接线的两相电炉，超前相的cosφ值应补偿到超前0.866，滞后相的c osφ值应补到滞后0.866。

2．补偿容量的计算

如果已知负荷的有功功率P和补偿前的功率因数cosφ1，现将功率因数提高到cosφ2，所需补偿的无功功率Q可按下式计算：

………（2-1）

或Q=P（…… （2-2）

上式中：P —负荷的有功功率，千瓦；

—补偿前负荷的自然功率因数；

—补偿后负荷要求达到的功率因数；

—与相应的正切；

—与相应的正切；

“+”—呈容性，为过补偿状态；

“-”—呈感性，为欠补偿状态。

如果要求补偿达到=1，

则补偿容量为：