施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償方案

1、施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)成套廠應(yīng)用隨著用戶節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，和對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的日益關(guān)注，無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備成為越來(lái)越重要的電氣設(shè)備。作為低壓配電柜中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的無(wú)功功率補(bǔ)償電容柜，不僅需要成套廠具有豐富的安裝經(jīng)驗(yàn)，而且不同廠家對(duì)產(chǎn)品的選型和安裝的要求也存在差異。錯(cuò)誤的選型或安裝可能影響產(chǎn)品性能，更有發(fā)生電氣事故的風(fēng)險(xiǎn)。 本文專門(mén)針對(duì)電氣成套廠客戶，介紹施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)的選型和安裝，幫助成套廠客戶為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的無(wú)功功率補(bǔ)償柜。 1施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償方案及產(chǎn)品選型 無(wú)功功率補(bǔ)償產(chǎn)品的選型一般分為補(bǔ)償容量選擇，補(bǔ)償類(lèi)型選擇，保護(hù)元器件選型和電容控制器選型。 1.1補(bǔ)償容量選擇 一

2、般情況下電氣設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)有補(bǔ)償柜的總?cè)萘?，如果電氣設(shè)計(jì)圖未標(biāo)出補(bǔ)償容量，成套廠可根據(jù)變壓器容量的20%40%選擇無(wú)功補(bǔ)償柜容量。 1.2補(bǔ)償類(lèi)型選擇 無(wú)功補(bǔ)償柜補(bǔ)償類(lèi)型的選擇是最終要的環(huán)節(jié)，選型正確與否直接影響補(bǔ)償柜的效率和可靠性。補(bǔ)償類(lèi)型的關(guān)鍵選型依據(jù)是系統(tǒng)的諧波污染程度，由于配電系統(tǒng)中非線性負(fù)載越來(lái)越多的被使用，其帶來(lái)的諧波污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，而無(wú)功補(bǔ)償電容器是配電設(shè)備中受諧波危害最大的設(shè)備之一，諧波不僅會(huì)造成電容器過(guò)載，乏值降低，縮短使用壽命，還可能造成電網(wǎng)諧振，發(fā)生嚴(yán)重的電氣事故，另外，不正確的補(bǔ)償類(lèi)型選擇還會(huì)造成諧波放大，進(jìn)一步加劇配電網(wǎng)諧波污染程度。因此，必須根據(jù)諧波污染程度選擇正確的

3、無(wú)功補(bǔ)償類(lèi)型。 1.2.1施耐德電氣補(bǔ)償類(lèi)型選型方法 首先將配電系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為變壓器(容量Sn)，所有非線性負(fù)載總?cè)萘?容量Gh)，將Gh/Sn的比值，即非線性負(fù)載占系統(tǒng)容量的比例作為補(bǔ)償類(lèi)型的選型依據(jù)(見(jiàn)圖1)： 當(dāng)Gh/Sn25%時(shí)，表示系統(tǒng)諧波污染程度嚴(yán)重，推薦補(bǔ)償類(lèi)型為調(diào)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償。調(diào)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償方案由DR調(diào)諧電抗器和過(guò)諧型電容器組成。施耐德電氣提供的調(diào)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償方案包括三種： (1)阻抗比為5.4%，調(diào)諧頻率為215Hz (2)阻抗比為6.92%，調(diào)諧頻率為190Hz (3)阻抗比為13.7%，調(diào)諧頻率為135Hz 工業(yè)配電系統(tǒng)推薦采用阻抗比為5.4%，調(diào)

4、諧頻率為215Hz的調(diào)諧補(bǔ)償方案，可以抑制和減少5次及以上的諧波污染;建筑配電系統(tǒng)推薦采用阻抗比為13.7%，調(diào)諧頻率為135Hz的調(diào)諧補(bǔ)償方案，可以抑制和減少3次及以上的諧波污染。 由于調(diào)諧補(bǔ)償方案采用了電抗器與電容器并聯(lián)，而電抗器與電容器的電壓方向正好相反，所以電容器的端電壓實(shí)際上被抬升。以調(diào)諧頻率為135Hz(阻抗比13.7%)的調(diào)諧補(bǔ)償方案為例，電容器實(shí)際端電壓Uc=400/(1-13.7%)=463.5V，所以必須采用480V的電容器以防止過(guò)壓。需要注意的是，雖然調(diào)諧方案也是采用480V的電容器用于400V的系統(tǒng)，也會(huì)有降容，但電容的降容計(jì)算與過(guò)諧型是有很大的不同的。 這里以調(diào)諧頻率

5、為135Hz(阻抗比13.7%)，要求實(shí)際補(bǔ)償容量為300kvar的調(diào)諧補(bǔ)償方案為例，按單步實(shí)際補(bǔ)償50kvar6路設(shè)計(jì)，計(jì)算示例如下。 步驟1：計(jì)算不考慮串聯(lián)電抗器時(shí)補(bǔ)償50kvar容量所需的480V電容器容量Q1Q1(400/480)2=50kvarQ1=72kvar 步驟2：再考慮電抗器，計(jì)算出實(shí)際補(bǔ)償50kVAR容量所需的480V電容器容量QcQc=Q1(1-13.7%)=62kvar 結(jié)果：本系統(tǒng)按單步50kvar設(shè)計(jì)6路，每步電容器為Varplus262kvar/480V，每步電抗器為DR50kvar/135Hz 注：這里的Varplus262.4kvar/480V實(shí)際是由兩只Va

6、rplus222.7kvar/480V電容器及一只Varplus217kvar/480V電容器組合而成。針對(duì)調(diào)諧型補(bǔ)償方案的產(chǎn)品選型，詳細(xì)請(qǐng)參考施耐德電氣公司樣本無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)選型指南，樣本號(hào)LV-1177。 圖2 保護(hù)元器件選型 主保護(hù)斷路器的選擇：當(dāng)采用斷路器作為主保護(hù)時(shí)，熱保護(hù)整定值設(shè)定： u 1.36In-適合標(biāo)準(zhǔn)型無(wú)功功率補(bǔ)償 u 1.5In-適合過(guò)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償 u 1.12In-適合阻抗比13.7%的調(diào)諧型補(bǔ)償 u 1.19In-適合阻抗比6.92%型補(bǔ)償 u 1.31In-適合阻抗比5.4%的調(diào)諧型補(bǔ)償 短路保護(hù)整定值的設(shè)定： u 10In-適合所有補(bǔ)償類(lèi)型 支路保護(hù)熔斷器

7、(Gg型)的選擇： u 1.6In-適合標(biāo)準(zhǔn)型和過(guò)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償 u 1.5In-適合調(diào)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償 針對(duì)不同的補(bǔ)償類(lèi)型，施耐德電氣公司提供推薦配置方案，其中包括各級(jí)保護(hù)元件的型號(hào)，詳細(xì)請(qǐng)參閱無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)選型指南，樣本號(hào)LV-1177。 1.3電容控制器選擇 施耐德電氣公司提供三種型號(hào)的電容控制器，包括6步電容控制器NR6，12步步電容控制器NR12和可增加通訊功能的12步電容控制器NRC12，成套廠可根據(jù)實(shí)際需要選擇電容控制器。當(dāng)選擇NRC12控制器實(shí)現(xiàn)通訊功能時(shí)，需要配置通訊功能適配器。 2施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償產(chǎn)品安裝 施耐德電氣公司的補(bǔ)償系統(tǒng)關(guān)鍵元器件有相應(yīng)的安裝要求，以保證

8、補(bǔ)償柜內(nèi)元件的高效可靠運(yùn)行。 2.1Varplus2電容器安裝要求 施耐德電氣公司的Varplus2電容器為模塊化組裝電容器，可由不同的電容器單元組合成電容器組，見(jiàn)圖3。 圖3 針對(duì)不同電壓等級(jí)的Varplus2電容器單元，規(guī)定相應(yīng)的最大物理組合容量或數(shù)量，見(jiàn)表1，只有符合規(guī)定的安裝才能保證電容器的散熱條件。 如果單步容量或數(shù)量大于規(guī)定要求，可以將Varplus2電容器分組安裝，每組之間至少留25mm通風(fēng)距離，見(jiàn)圖4。 Varplus2電容器的固定安裝可以采用垂直或水平安裝方式。采用垂直安裝方式時(shí)，電容器必須固定在通風(fēng)良好的支架上或沖孔的底板上，見(jiàn)圖5;不能固定在封閉的底板上，這將影響電容器的

9、正常散熱，導(dǎo)致電容器故障率提高，見(jiàn)圖6。 圖5 圖6 Varplus2電容器的固定扭矩必須大于19N.m，以保證電容器于電纜或銅排的可靠連接，見(jiàn)圖7。 圖7 2.2DR調(diào)諧電抗器安裝要求 DR調(diào)諧電抗器必須垂直安裝在通風(fēng)良好的支架或底板上，見(jiàn)圖8;不能采用水平的安裝方式，如圖9。DR調(diào)諧電抗器周?chē)仨毩糁辽?0mm的通風(fēng)距離，見(jiàn)圖10。圖8圖9 2.3調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償柜元件布置要求 調(diào)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償柜內(nèi)的電容器和電抗器安裝應(yīng)符合元件安裝要求，將電抗器安裝在單獨(dú)的小室，便于通風(fēng)和散熱，見(jiàn)圖11。 圖113施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償柜通風(fēng)系統(tǒng)要求 采用施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償元件的無(wú)功補(bǔ)償柜運(yùn)行環(huán)境應(yīng)符

10、合IEC60439-1規(guī)范，即： u 配電室內(nèi)最高溫度40 u 配電室內(nèi)24小時(shí)平均溫度:35 u 配電室內(nèi)年平均溫度:25 u 最低溫度:-5 u 最大高度:2000m補(bǔ)償柜的單柜安裝容量應(yīng)不大于最大安裝容量，常用柜型的最大單柜安裝容量見(jiàn)表2。 采用施耐德電氣無(wú)功功率補(bǔ)償元件的補(bǔ)償柜必須具有符合要求的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成原則為： u 補(bǔ)償柜內(nèi)氣流從下向上流動(dòng)，見(jiàn)圖12 u 氣流必須經(jīng)過(guò)所有的元件,并且嚴(yán)禁受阻 u 排風(fēng)扇到元件的最小間距為100mm，見(jiàn)圖13 u 風(fēng)扇通風(fēng)量的選擇:實(shí)際計(jì)算通風(fēng)量的1.67倍 根據(jù)不同的補(bǔ)償類(lèi)型和補(bǔ)償容量，采用適合的通風(fēng)系統(tǒng)， 表3標(biāo)準(zhǔn)型無(wú)功功率補(bǔ)償柜的通風(fēng)系統(tǒng)要求 表4調(diào)諧型無(wú)功功率補(bǔ)償柜的通風(fēng)系統(tǒng)要求 補(bǔ)償柜通風(fēng)量計(jì)算和散熱風(fēng)扇選型舉例： 400V/50Hz,容量為250kvar(150kvar+2100kvar)的調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng) 防護(hù)等級(jí):IP21，調(diào)諧頻率:215Hz通風(fēng)量計(jì)算： (1)電容器部分 計(jì)算通風(fēng)量：Fcap=0.75250=188m/h(