電容容量及電抗率選取(匯總)

1、電容容量及電抗率選?。▍R總）作者:日期:電容分組方式及電容容量計算一、電容分組方式及投切模式補償電容器多采用電力電容器，運行中電容器的容性電流抵消系統(tǒng)中的感性電流，使傳輸元件，如變壓器、 線路中的無功功率相應減少，因而，不僅降低了由于無功的流動而引起的有功損耗，還減少了電壓損耗，提高了功率因數(shù)。補償電容器是TSC系統(tǒng)的關鍵部件，通過投入或切除電容器的方法可動態(tài)平衡電感性負載與電容性負載，從而將功率因數(shù)維持在較高的理想水準。1）分組方式。在很多工業(yè)生產(chǎn)實踐中，除了就地補償?shù)拇箅姍C外，大量分散的感性負 載需要在低壓配電室進行集中補償，這時由于補償容量是隨時間變化的，為不出現(xiàn)過補償或欠補償，需要將電

2、容器分成若干組， 采用自動投切的方式。電容器分組的具體方法比較靈活， 常見的有以下幾種：等容量制，即把所需補償?shù)碾娙萜骄譃槿舾煞荩? : 2： 4： 8制，即每單元電容器值按大小倍增式設置，這樣可獲得15級補償值；二進制，即采用N 1個電容值均為C的電容和一個電容值為C/2的電容，這樣補償量的調(diào)節(jié)就有2N級。對比上述方法可知，方法的控制方式最簡單，但相對較大的補償級差限制了精度， 而方法與雖采用 多級差補償?shù)姆椒ㄌ岣吡诵Ч?但均為繁瑣，不便于自動化控制。 相比之下，方法不乏為 一種有益的折中式方案。2）投切模式。由于動態(tài)無功補償需要頻繁投切電容器，因此為確保電容器的壽命和質(zhì)量，需要考慮補償

3、電容的投切模式。常見有下列2種模式：循環(huán)投切模式，即將各組電容器按組號排成一個環(huán)形列隊，然后按序號依次投入電容。如需切除電容，則從已投入的電容隊列的尾部切除。這樣，隨功率因數(shù)的變化，已投入的電容隊列在環(huán)形隊列中逆時針移動， 各組電容的使用幾率均勻，可有效減少電容組的故障率。通常這種方法用于等容量分組。 溫度計式投切模式，即將各組電容器按組號排成一個直線隊列，投入或切除電容器使已投入的電容隊列在直線隊列中升高或下降，類似于溫度計水銀柱的升降。這種方法常用于變?nèi)萘糠纸M。3）接線方式。Tsc的主電路按照晶閘管和電容器的連接方式，大致可以分為4種類型：星形有中線、星形無中線；角外接法、角內(nèi)接法。其中前

4、兩者統(tǒng)稱為星形接法，具體見圖。并聯(lián)電容器與電力網(wǎng)的連接，其額定電壓應與電網(wǎng)相符。在三相供電系統(tǒng)中， 相電容器的額定電壓與電網(wǎng)的電壓相同時，在正常情況下，將其接成三角形，可以獲得較大的補償效果。這是因為：如果改用星形接法,其相電壓為線電壓的I倍，又因Q型Xc，所以其無功出將1為三角形接法的丄倍。綜合考慮成本因數(shù)，本項目使用三角形接法。按照晶閘管所處的位置，3三角形接法又分為角外接法、角內(nèi)接法。 角外接法晶閘管處于電容器三角形的外部。按照電工理論中的“一Y”變換原理，在電容器總容量相等的情況下，角外接法和星形無中線對外電路所表現(xiàn)的特性都是一樣的。與角內(nèi)接法相比，體積小，但不易控制，投切時暫態(tài)過程較

5、長。適合于三相平衡負載。 角內(nèi)接法晶閘管處于電容器三角形的內(nèi)部。該接法對系統(tǒng)無污染， 相對另外3種接法，晶閘管電流定額電流小，只有相電流的 58%，但晶閘管額定電壓定額較大。當有較大不平衡負載時， 三角形接法的電容器組也可令各相電容值不等，根據(jù)各相負荷大小作分相補償。三相不平衡a.內(nèi)三角接法b.外三角接法cy型連接二、電容容量計算采用集中補償方式和分組補償方式時，總的補償容量由下式?jīng)Q定：Qc = Ayftf - tg4h）Qc -c式中：Pc由變配電所供電的月最大有功計算負載（kW）;3 av 月平均負載率，一般可取0. 70. 8;0 1 補償前的功率因數(shù)角，cos© 1可取最大負

6、載時的值；0 2 補償后的功率因數(shù)角，參照電力部門的要求確定，一般可取0. 90. 95;qc 電容器補償率（kVar/ kW）,即每千瓦有功負載需要補償?shù)臒o功功率，qc =tg 0 tg 0 2。電容器接法不同時，每相電容器所需容量也是不一樣的。1電容器組為星形聯(lián)結時a = jig X10'J = Jiu XU/ J3 X上訕 X10'3 = 3®/ X10"3式中：U -裝設地點電網(wǎng)線電壓（V）;Ic-電容器組的線電流（A）;CO -每相電容器組的電容量（F）?？紤]到電網(wǎng)線電壓的單位常用kV, Qc的單位為kVar,則星形聯(lián)結時每相電容器組的容量為cy

7、= © xio'3/式中Cy的單位為卩F。2、電容器為三角形聯(lián)結時Q. = 3 UL XIO-J =3U XU X XIO-3 = 3U2 X1O'J M1/ 3Q若線電壓U的單位為kV則每相電容器的容量（單位為卩F）為G = Qe X1O' 3/3（72需要注意：若實際運行電壓與電容器額定電壓不一致，則電容器的實際補償容量為Qc1:TiQe = （ U# Unc） Qnc式中:UNC 電容器的額定電壓；QNC 電容器的額定補償容量； UW 電容器實際工作電壓。例：如果已經(jīng)計算好不要補償?shù)臒o功值，如何選擇電容器的容量？如果你計算出的總補償量是169kvar,接

8、下來要決定分幾段投切，例如，你想 分成4段投切，則169/4約等于40kvar/每段，則你選擇的電容器"輸出容量"必 須為 40kvar。請注意，我強調(diào)了輸出容量”千萬不要直接選用了 額定容量（一般是銘牌 上標示的容量）”為40kvar的電容器，因為一般選用電容器時，電容器的額定電 壓要比系統(tǒng)電壓為高，否則電容器會因過電壓而燒毀，而電容器的輸出容量又和 電壓的平方成正比，因此，如果你的輸出容量要為40kvar,則電容器的額定容量要比40kvar高的多。舉例，400V的系統(tǒng)，如果你選的電容器額定電壓是480V,如果你要確保每段電容器要輸出40kvar,則你選的電容器額定容量必

9、須為： 40kvar*（480/400）A2=57.6kvar,所以你要選擇的電容器規(guī)格至少480V/58kvar，才能確保每段輸出的容量為40kvar,而4段的總輸出容量就是160kvar（接近169kvar）。電抗率的選取一、電抗率K值的確定（TSC中）電抗率是指串聯(lián)電抗器的相感抗XLN占電容器相容抗的 XCN的百分比，1. 系統(tǒng)中諧波很少，只是限制合閘涌流時則選K=0.51%即可滿足要求。它對 5次諧波電流放大嚴重，對 3次諧波放大輕微。2. 系統(tǒng)中諧波不可忽視時，應查明供電系統(tǒng)的背景諧波含量，在合理確定K值。電抗率的配置應使電容器接入處諧波阻抗呈感性。電網(wǎng)背景諧波為5次及以上時，應配置

10、K=4.56%通常5次諧波最大，7次諧波次之，3次較小。國內(nèi)外通常采用 K=4.56%。配置K=6%勺電抗 器抑制5次諧波效果好，但明顯的放大3次諧波及諧振點為 204Hz,與5次諧波的頻率250Hz, 裕量大。配置4.5%的電抗器對3次諧波輕微放大，因此在抑制5次及以上諧波，同時又要兼顧減小對3次諧波的放大是適宜的。 它的諧振點235Hz與5次諧波間距較小。電網(wǎng)背景諧 波為3次及以上時應串聯(lián) K=12%勺電抗器。在電抗器電容器串聯(lián)回路中，電抗器的感抗 XLN與諧波次數(shù)正比；電容器容抗XCN與諧波次數(shù)成反比。為了抑制5次及以上諧波。則要使 5次及以上諧波器串聯(lián)回路的諧振次數(shù)小于5次。這樣，對于

11、5次及以上諧波，電杭器電容器串聯(lián)回路呈感性，消除了并聯(lián)諧振的產(chǎn)生條件；對于基波，電抗器電容器串聯(lián)回路呈容性，保持無功補償作用。二、串聯(lián)電抗器的選擇在實際電網(wǎng)中，諧波電流對電容器的破壞影響是不容忽視的。在負載電路中，諧波主要來自兩個方面：變壓器的磁性畸變，可以引起以5次諧波為主的電壓；其次是電網(wǎng)系統(tǒng)中越來越多的非線性負載引起的各次諧波。假設價為電源側電抗，Xc為電容器電抗，幾為電源側5次電抗，幾為電容器 5次電抗，凡為電源側 5次諧波電壓值，則X" = 5禺此諧波電流和基波電流相疊加，會引起異常的過電流。 通常工程上采用串聯(lián)電抗器來抑制過大的諧波電流。如果令 5次諧波電壓為 2%,電源

12、測電抗為 5%的電抗，這時投入阻抗為100%的電容器，5次諧波電流為：當串入6%的電抗器時,5x5+6x5-100/5X 1 °° 心彳抵可見使用電抗器限制諧波電流效果非常明顯。 不串聯(lián)電抗器時，電流波形畸變非常嚴重。當串聯(lián) 見使用電抗器可以限制電流畸變。串聯(lián)電抗器前后電流波形的對比?？梢姰?%的電抗器時，電流波形恢復正常?？纱?lián)電抗器后電容器電壓升高的情況有串聯(lián)電抗器后電容器端電壓會升高，其升高的幅值與串聯(lián)電抗器的百分數(shù)有關；百分數(shù)高，電容器端電壓高，按下表計算。串聯(lián)電抗器百分率與電容器電壓升高的關系n0.1%1.0%4.5%5%6%12%13%1+n1.0011.011

13、.0451.051.061.121.131/1- n1.0011.011.0471.05261.06381.13641.1494三、對于變電站電抗器選擇（固定的電容組）可以得出電抗率選擇的一般原則：（一）、電網(wǎng)諧波中以 3次為主的根據(jù)并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范，當電網(wǎng)諧波以3次及以上為主時，一般為 12%也可采用4.5%6%與12%兩種電抗器。根據(jù)實際情況而定：1. 3次諧波含量較小，可選擇0.5%1%勺串聯(lián)電抗器，器是否超過或接近限值，并有一定裕度。2. 3次諧波含量較大，已經(jīng)超過或接近限值，可以選擇以設。（二）、電網(wǎng)諧波中以1. 3次諧波含量很小，0.1%1%勺串聯(lián)電抗器；2. 3次諧波含量略大，但應驗算電容器投入后 3次諧波放大12%或 4.5%6燦聯(lián)電抗器混合裝3、5次為主5次諧波含量很大，選擇5次諧波含量較小，選擇4.5%6%勺串聯(lián)電抗器，盡量不使用0.1%1%的串聯(lián)電抗器，但應驗算電容器投入后3次諧波放大器是否超過或接近限值，并有一定裕度。（三）、電網(wǎng)諧波為 5