(完整)電容容量及電抗率選取(總結(jié)),推薦文檔

1、電容分組方式及電容容量計(jì)算一、電容分組方式及投切模式補(bǔ)償電容器多采用電力電容器， 運(yùn)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(wú)功功率相應(yīng)減少，因而，不僅降低了由于無(wú)功的流動(dòng)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(bǔ)償電容器是TSC系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，通過(guò)投入或切除電容器的方法可動(dòng)態(tài)平衡電感性負(fù)載與電容性負(fù)載，從而將功率因數(shù)維持在較高的理想水準(zhǔn)。1）分組方式。在很多工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，除了就地補(bǔ)償?shù)拇箅姍C(jī)外，大量分散的感性負(fù) 載需要在低壓配電室進(jìn)行集中補(bǔ)償，這時(shí)由于補(bǔ)償容量是隨時(shí)間變化的，為不出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，需要將電容器分成若干組， 采用自動(dòng)投切的方式。

2、電容器分組的具體方法比較靈活， 常見(jiàn)的有以下幾種：等容量制，即把所需補(bǔ)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(shè)置，這樣可獲得15級(jí)補(bǔ)償值；二進(jìn)制，即采用N 1個(gè)電容值均為C的電容和一個(gè)電容值為C/2的電容，這樣補(bǔ)償量的調(diào)節(jié)就有2N級(jí)。對(duì)比上述方法可知，方法的控制方式最簡(jiǎn)單，但相對(duì)較大的補(bǔ)償級(jí)差限制了精度，而方法與雖采用多級(jí)差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣吡诵Ч?，但均為繁瑣，不便于自?dòng)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(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)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(bǔ)償電容的投切模式。常見(jiàn)有下列2種模式：循環(huán)投切模式

3、，即將各組電容器按組號(hào)排成一個(gè)環(huán)形列隊(duì)，然后按序號(hào)依次投入電容。 如需切除電容，則從已投入的電容隊(duì)列的尾部切除。這樣，隨功率因數(shù)的變化，已投入的電容隊(duì)列在環(huán)形隊(duì)列中逆時(shí)針移動(dòng)， 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(jì)式投切模式，即將各組電容器按組號(hào)排成一個(gè)直線隊(duì)列，投入或切除電容器使已投入的電容隊(duì)列在直線隊(duì)列中升高或下降，類似于溫度計(jì)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(wú)中線；角外接法、角內(nèi)接法。其中前兩者統(tǒng)稱為星形接法，具體見(jiàn)圖。 并聯(lián)電容器與

4、電力網(wǎng)的連接，其額定電壓應(yīng)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(shí)，在正常情況下，將其接成三角形，可以獲得較大的補(bǔ)償效果。1U2這是因?yàn)椋喝绻挠眯切谓臃ǎ?其相電壓為線電壓的 7倍，又因Q ，所以其無(wú)功出將 &Xc1為三角形接法的1倍。綜合考慮成本因數(shù)，本項(xiàng)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?cè)萘肯嗟鹊那闆r下，角外接法和星形無(wú)中線對(duì)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(shí)暫態(tài)過(guò)程較長(zhǎng)。適合于三相平衡

5、負(fù)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(duì)系統(tǒng)無(wú)污染， 相對(duì)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(dāng)有較大不平衡負(fù)載時(shí)，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(fù)荷大小作分相補(bǔ)償。三相不平衡負(fù)荷的補(bǔ)償裝置就是使用角內(nèi)接法的TSC與TCR組合形式。瓦內(nèi)三角接法k外三角接法d y型連接二、電容容量計(jì)算采用集中補(bǔ)償方式和分組補(bǔ)償方式時(shí)，總的補(bǔ)償容量由下式?jīng)Q定：Qc-以H門曲-fgg5 =%依入式中：Pc 一由變配電所供電的月最大有功計(jì)算負(fù)載（kW）;3 av一月平均負(fù)載率，一般可取0. 70. 8;4 1 補(bǔ)償前的功率因數(shù)角，cos（f

6、）1可取最大負(fù)載時(shí)的值；。2 一補(bǔ)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(bǔ)償率（kVar/ kW），即每千瓦有功負(fù)載需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，qc =tg & tg（）2。電容器接法不同時(shí)，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(jié)時(shí)Qc = J3 Vle XI0 * = Au XU/ £ X 巾 X10'3 = SC痣 X10'式中：U -裝設(shè)地點(diǎn)電網(wǎng)線電壓（V）;Ic-電容器組的線電流（A）;C（f）-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(jié)時(shí)每相電容器

7、組的容量為Cy = C小=Q* X10 -J/ 31f式中Cy的單位為F F。2、電容器為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)3 =3U（ X10'3 = 3 U XU X-4 X10'JXW31/ 3c小若線電壓U的單位為kV,則每相電容器的容量（單位為pF）為Ca = g XlO/31/2需要注意：若實(shí)際運(yùn)行電壓與電容器額定電壓不一致，則電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量為Qc1:Qci fA" Qnc式中：UNC 一電容器的額定電壓；QNC 電容器的額定補(bǔ)償容量；UW 電容器實(shí)際工作電壓。例：如果已經(jīng)計(jì)算好不要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功值，如何選擇電容器的容量？如果你計(jì)算出的總補(bǔ)償量是169kvar,接下來(lái)要決定分

8、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(qǐng)注意，我強(qiáng)調(diào)了輸出容量”，千萬(wàn)不要直接選用了 額定容量（一般是銘牌 上標(biāo)示的容量）”為40kvar的電容器，因?yàn)橐话氵x用電容器時(shí)，電容器的額定電 壓要比系統(tǒng)電壓為高，否則電容器會(huì)因過(guò)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須為： 40kv

9、ar*（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(shí)則選K=0.51%即可滿足要求。它對(duì) 5次諧波電流放大嚴(yán)重，對(duì) 3次諧波放大輕微。2 .系統(tǒng)中諧波不可忽視時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(shí)，應(yīng)配置K=4.56

10、%o通常5次諧波最大，7次諧波次之，3次較小。國(guó)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(diǎn)為 204Hz，與5次諧波白頻率250Hz, 裕量大。配置4.5%的電抗器對(duì)3次諧波輕微放大，因此在抑制5次及以上諧波，同時(shí)又要兼顧減小對(duì)3次諧波的放大是適宜的。 它的諧振點(diǎn)235Hz與5次諧波間距較小。電網(wǎng)背景諧 波為3次及以上時(shí)應(yīng)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(duì)于5次及以上

11、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(duì)于基波，電抗器電容器串聯(lián)回路呈容性，保持無(wú)功補(bǔ)償作用。二、用聯(lián)電抗器的選擇在實(shí)際電網(wǎng)中，諧波電流對(duì)電容器的破壞影響是不容忽視的。在負(fù)載電路中，諧波主要來(lái)自兩個(gè)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(lái)越多的非線性負(fù)載引起的各次諧波。假設(shè)價(jià)為電源側(cè)電抗，Xc為電容器電抗，幾為電源側(cè)5次電抗，幾為電容器 5次電抗，凡為電源側(cè) 5次諧波電壓值，則此諧波電流和基波電流相疊加，會(huì)引起異常的過(guò)電流。通常工程上采用串聯(lián)電抗器來(lái)抑 制過(guò)大的諧波電流。如果令 5次諧波電壓為 2%,電源測(cè)電抗為 5%的電抗，這時(shí)投入阻抗

12、 為100%的電容器，5次諧波電流為：21 =X 00% = 40%" 5x5-100/5用聯(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(huì)升高，其升高的幅值與串聯(lián)電抗器的百分?jǐn)?shù)有關(guān)；百分?jǐn)?shù)高，電容器端電壓高，按下表計(jì)算。串聯(lián)電抗器百分率與電容器電壓升高的關(guān)系n0.1%1.0%4.5%5%6%12%13%1+n1.0011.011.0451.051.061.121.131/1-n1.0011.011.0471.05261.06381.13641.1494當(dāng)串入6%的電抗器時(shí),5x5+6x5-100/5乂100%=5.7%可見(jiàn)使用電抗器限制諧波電流效果非常明顯。 不串聯(lián)電抗器

13、時(shí)，電流波形畸變非常嚴(yán)重。當(dāng)串聯(lián) 見(jiàn)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(duì)比?？梢?jiàn)當(dāng)6%的電抗器時(shí)，電流波形恢復(fù)正常?？扇?duì)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(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)電網(wǎng)諧波以3次及以上為主時(shí)，一般為 12%也可采用4.5%6%< 12%兩種電抗器。根據(jù)實(shí)際情況而定：但應(yīng)驗(yàn)算電容器投入后3次諧波放大12% 4.5%6湘聯(lián)電抗器混合裝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(guò)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(guò)或接近限值，可以選擇以 設(shè)。（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，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%勺串聯(lián)電抗器，但應(yīng)驗(yàn)算電容器投入后3次諧波放大器是否超過(guò)或接近限值，并有一定裕度。（三）、電網(wǎng)諧波為