低壓無功功率補償裝置標準介紹

1、會計學1低壓無功功率補償裝置標準介紹低壓無功功率補償裝置標準介紹 圖2無功補償裝置結(jié)構(gòu)圖 圖9塑殼斷路器 圖8 萬能式斷路器 圖10 投切電容器接觸器圖11 一體式圖12分體式無功補償控制器控制信號2普通交流接觸器機電一體化控制單元控制信號1 （2）機電一體化開關(guān)的基本構(gòu)成 a.CPU控制單元 接收無功補償控制器發(fā)出的電容器投切信號，即“控制信號1”，并按預先設(shè)定的程序發(fā)出晶閘管和交流接觸器的通斷控制信號. b.晶閘管電子開關(guān)它接收CPU控制單元發(fā)出的觸發(fā)信號，實現(xiàn)電容器的零電壓投入和零電流切除功能。 c.交流接觸 接收CPU控制單元發(fā)出的分合指令，即“控制信號2”。交流接觸器只在穩(wěn)態(tài)時，起到

2、無功補償電容器與電網(wǎng)之間的能量傳遞作用。 (3)機電一體化復合開關(guān)的動作時序 a.投入時段 首先使晶閘管電子開關(guān)在電壓過零時刻導通，將電容器平穩(wěn)可靠地接入電網(wǎng)，并維持導通狀態(tài)；接著使交流接觸器導通，使其處于同晶閘管并聯(lián)工作的狀態(tài)，并持續(xù)一段時間；最后，電路已處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，將晶閘管斷開退出工作,使交流接觸器獨立承擔電容器與電網(wǎng)的連通作用. b.切除時段 首先使晶閘管電子開關(guān)導通，使其處于同交流接觸器并聯(lián)工作的狀態(tài)；接著使交流接觸器斷開退出工作，電容器與電網(wǎng)的連通作用短時內(nèi)由晶閘管獨立承擔；最后切除晶閘管的觸發(fā)信號，使晶閘管在電流過零時自然關(guān)斷。 圖13 半導體器件 5)無功功率補償控制器 無

3、功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型（見圖14）。選擇那一種物理控制方式實際上就是對無功功率補償控制器的選擇?？刂破魇菬o功補償裝置的指揮系統(tǒng)，采樣、運算、發(fā)出投切信號，參數(shù)設(shè)定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。 圖14無功功率補償控制器（無功電流） 控制器型號由類別代號（JK）、特征代號（見表1）、品種代號（阿拉伯數(shù)字）設(shè)計代號等組成。 舉例JKL1C-W（JK：類別代號，L：無功電流，1：品種代號，C：第3次設(shè)計，W：戶外使用控制器 表1 控制器的特征代號 特 征 代 號 第一個字母 第二個字母 第三個字母 G LW 無 D 無 F取樣物理量為功率因數(shù)取

4、樣物理量為無功電流取樣物理量為無功功率靜態(tài)補償動態(tài)補償三相補償分相補償 (1）功率因數(shù)型控制器 功率因數(shù)用cos表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。當cos=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數(shù)以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種采樣方式在運行中既要保證線路系統(tǒng)穩(wěn)定、無振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，尤其是在線路重負荷時。舉例說明：設(shè)定投入門限；cos=0.95（滯后）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現(xiàn)過補償，但cos只要不小于0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。 (2）無功功

5、率（無功電流）型控制器 無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數(shù)型的缺陷。一個設(shè)計良好的無功型控制器是智能化的，有很強的適應(yīng)能力，能兼顧線路的穩(wěn)定性及檢測及補償效果，并能對補償裝置進行完善的保護及檢測。如線路在重負荷時，哪怕cos已達到0.99（超前），只要再投一組電容器不發(fā)生過補，也還會再投入一組電容器，使補償效果達到最佳的狀態(tài)。采用DSP芯片的控制器，運算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實現(xiàn)。 6)6)串聯(lián)電抗器選用串聯(lián)電抗器選用應(yīng)符合應(yīng)符合GB 10229 電抗器標準的規(guī)定電抗器標準的規(guī)定. 它的作用主要有兩點：一是限制合閘涌流，使其不超過額定電流的20倍；二是抑制供電系統(tǒng)

6、的高次諧波，用來保護電容器。因此電抗器在補償裝置中的作用非常重要。 b.濾波用 圖6 電抗器 （1）電抗器的電抗率K值的確定 a.僅考慮限制合閘涌流時，則選 K=（0.5-1）%即可滿足標準要求。但這種電抗器對5次諧波電流放大嚴重，對3次諧波放大輕微。 b.系統(tǒng)中電網(wǎng)背景諧波為5次及以上時，這時應(yīng)配置電抗率為（4.5-6）%較多。國際上也通常采用 c.配置6%的電抗器抑制5次諧波效果好，但有明顯的放大3次諧波作用。 e.當系統(tǒng)中背景諧波為3次及以上時，應(yīng)配置電抗率為12%的電抗器。 。 f.配置電抗器，同時要考慮電容器的端電壓升高，由于電容器電壓升高，不但限制了電容器的投運量，而且影響了電容器

7、的壽命，許多電容器的爆炸，鼓肚等大多數(shù)情況是由于端電壓升高所致。因此，對串聯(lián)電抗器應(yīng)充分考慮電容器電壓升高所帶來的影響。 7)電容器 通常簡稱其為電容，用字母C表示。顧名思義，電容器就是“儲存電荷的容器”。盡管電容器品種繁多，但它們的基本結(jié)構(gòu)和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(zhì)（固體、氣體或液體）所隔開，就構(gòu)成了電容器。兩片金屬稱為的極板，中間的物質(zhì)叫做介質(zhì)。 電容器電容器 電容器電容器 不同的電容器儲存電荷的能力不相同。規(guī)定把電容器外加1伏特直流電壓時所儲存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉（F）。但實際上，法拉是一個很不常用的單位，因為電容器的容量往往比1法拉小得

8、多，常用微法（F）、納法（nF）、皮法（pF）（皮法又稱微微法）等，它們的關(guān)系是：1法拉（F）=1000000微法（F）1微法（F）=1000納法（nF）=1000000皮法（pF） 1）電容器的分類 根據(jù)介質(zhì)的不同，電容器可簡單分為三類 （1）電解類 電解電容器是指在鋁、鉭、鈮、鈦等閥金屬的表面采用陽極氧化法生成一薄層氧化物作為電介質(zhì)，以電解質(zhì)作為陰極而構(gòu)成的電容器。目前最常用的電解電容有鋁電解和鉭電解。 廣義上講，電解質(zhì)包括電解液、二氧化錳、有機半導體TCNQ、導體聚合物（PPy、PEDT）、凝膠電解質(zhì)PEO等。后面的幾種是目前比較尖端的電容器。 （2）薄膜類 以往的紙介電容器、塑料薄膜電

9、容器多用板狀或條狀的鋁箔作為電極，現(xiàn)在，大多采用真空蒸鍍的方式在電容器紙、有機薄膜等的表面涂覆金屬薄層作為電極。由于金屬化形式的出現(xiàn)，該類電容器在小型化和片式化方面有了長足的發(fā)展，對電解電容器構(gòu)成一定的挑戰(zhàn)和威脅。 （3）瓷介類 陶瓷電容器采用鈦酸鋇、鈦酸鍶等高介電常數(shù)的陶瓷材料作為電介質(zhì)，在電介質(zhì)的表面印刷電極漿料，經(jīng)低溫燒結(jié)制成。陶瓷電容器的外形以片式居多，也有管形、圓片形等形狀。 目前補償裝置中大多使用的是自愈式電容器。自愈式電容器采用單層聚丙烯膜做為介質(zhì)，表面蒸鍍了一層薄金屬作為導電電極。當施加過高的電壓時，聚丙烯膜電弱點被擊穿，擊穿點阻抗明顯降低，流過的電流密度急劇增大，使金屬化鍍層

10、產(chǎn)生高熱，擊穿點周圍的金屬導體迅速蒸發(fā)逸散，形成金屬鍍層空白區(qū)，擊穿點自動恢復絕緣。因此,這種可以自動恢復的電容,即稱為所謂自愈式電容器. 2）電容器的作用 在電子線路中，電容用來通過交流而阻隔直流，也用來存儲和釋放電荷以充當濾波器，平滑輸出脈動信號（見圖7）。小容量的電容，通常在高頻電路中使用，如收音機、發(fā)射機和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。而且還有一個特點，一般1F以上的電容均為電解電容，而1F以下的電容多為瓷片電容，當然也有其他的，比如獨石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。電解電容有個鋁殼，里面充滿了電解質(zhì)，并引出兩個電極，作為正（+）、負（-）極，與其它電容器不同，

11、它們在電路中的極性不能接錯，而其他電容則沒有極性。 圖7電容器的容抗并非一個恒定的數(shù)值，它與頻率（f）和電容量（C）的乘積成反比。電容量越大，則容抗越小，所能適應(yīng)的頻率范圍更廣，濾波效果也就越好。 4 4）電容器的參數(shù)計算（經(jīng)驗公式）電容器的參數(shù)計算（經(jīng)驗公式） （1 1）確定電容量）確定電容量額定工作電壓400V時：1KVAr19.9=19.9F 25KVAr19.9=497.5F 30KVAr19.9=597F （2 2）電容量與電流的關(guān)系（經(jīng)驗公式）電容量與電流的關(guān)系（經(jīng)驗公式） C=14I (額定工作電壓400V時) C14=I 497.5 14 = 35.5A 36A (25KVAr

12、) 597 14 = 42.6A 43A (30KVAr) （3 3）無功功率與電流的關(guān)系）無功功率與電流的關(guān)系( (經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式) ) 1 KVAr1.44=1.44A (額定工作電壓400V時) 25 KVAr1.44=36A 30 KVAr1.44=43.2A43A 5 5）電源電壓低于電容器電壓參數(shù)計算（經(jīng)驗公式）電源電壓低于電容器電壓參數(shù)計算（經(jīng)驗公式） 電容器的銘牌數(shù)據(jù):額定電壓0.45KV 額定電流38.5A 容量30kvar 50HZ 角接,若上述電容用在0.4KV電路中進行補償,電流會比額定電流低,容量會降低到23.7kvar.（1 1）確定下降電容量）確定下降電容量 Q

13、c(0.40.4）(0.450.45） 30K 23.7（kvar）（2 2）確定下降電流（經(jīng)驗公式）確定下降電流（經(jīng)驗公式） Ic0.40.4538.5=34.2（A) 2)(CCUUQQ UQI3電感兩端電壓和電流的相量圖和波形圖。uCi(a)10 101 2 3 4 5 6 7 8 9u / Vt / s(b)5 51 2345 6 7 8 9i / At / s(c)00電容電壓和電流的波形圖能量轉(zhuǎn)換： 1與3個1/4周期：p為正，電容器被充電，從電源吸取能量。 2與4個1/4周期：p為負，電容器放電，向電源釋放能量。 平均功率： 純電容線路無能量損耗，平均功率為零。額定絕緣電壓 Ui

14、 V電氣間隙 mm爬電距離 mmUi60 5 560 Ui300 6 10300 Ui69010 14690 Ui80016 20800 Ui1000（或1140V） 18 24 表12 2 2 2 2 2 22 2 2 2 2一 次 系 統(tǒng) 圖實 測 電 流 值 部 位主 回 路（ A）1分 支L1,L2,L3/kvarkvarkvar2分 支3分 支/4分 支5分 支6分 支1分 支2分 支3分 支4分 支5分 支6分 支L1L2L32)(CCUUQQ UQI3部位溫升 (K）連接外部絕緣導線的端子母線固定連接處銅銅銅搪錫銅搪錫銅鍍銀銅鍍銀鋁搪錫鋁搪錫鋁搪錫銅搪錫操作手柄金屬絕緣材料可接觸

15、的外殼和覆板金屬絕緣材料表額定絕緣電壓Ui V試驗電壓（有效值）VUi60100060 Ui 3002000300 Ui 6902500690 Ui 8003000800 Ui 1000(或1140V)3500額定絕緣電壓Ui試驗電壓（有效值）Ui1225012602Ui+1000但不小于1500 (3)試驗結(jié)果判定：無發(fā)生擊穿閃絡(luò)現(xiàn)象為合格。額定功率kVA短路電壓額定值 UkT額定電流 Ir /A4%4.5%6%最大短路電流Ik /kA標準值選取值標準值選取值標準值選取值50721.821.6041.61.21.251001443.643.20842.42.51602305.776.35.1

16、326.33.8542002887.286.4156.34.8152503609.025108.01986.0156.331545511.37512.5 10.104107.58840057814.4 1612.8312.59.631050072218.0516.316.0381611.0312.563091022.752020.2072014.8616800115428.8531.525.662519.26201000144436.14032.07531.524.06251250180545.1255040.0944030.08301600231057.86351.325036.534020

17、002887-64.156348.185025003608-60.156031504550-75.8580 1)工頻過電壓的形成，主要是以下原因： (1)空載長線路的電容效應(yīng) 空載長線電容效應(yīng)（費蘭梯效應(yīng)）。在工頻電源作用下，由于遠距離空載線路電容效應(yīng)的積累，使沿線電壓分布不等，末端電壓最高； (2)不對稱短路引起的非故障相電壓升高； 不對稱短路接地。如三相輸電線路a相短路接地故障時 ，b、c 相上的電壓會升高。 (3)甩負荷引起的工頻電壓升高 是甩負荷過電壓，輸電線路因發(fā)生故障而被迫突然甩掉負荷時，由于電源電動勢尚未及時自動調(diào)節(jié)而引起的過電壓。 電容器在充電過程中，才有電流流過，充電過程結(jié)束

18、后，電容器是不能通過直流電的，在電路中起著“隔直流”的作用。電路中，電容器常被用作耦合、旁路、濾波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。由于交流電不僅方向往復交變，它的大小也在按規(guī)律變化。電容器接在交流電源上，電容器連續(xù)地充電、放電，電路中就會流過與交流電變化規(guī)律一致的充電電流和放電電流。566V3.5M補償裝置8832150k380V 圖8 放電試驗接線圖圖9 150k電壓幅值圖10 150k電壓幅值 13.涌流試驗 （GB/T15576-2008 7.13） （1）儀器設(shè)備 （2）試驗方法 只驗證投入最后一組電容器時電路中的涌流值即先將其余電容器全部接上額定電壓，待工作穩(wěn)定后，再投入最后

19、一組電容器，隨機投入試驗應(yīng)不少于20次,(或在峰值投入,試驗3次)將分流器串接在最后一組電容器電路中，記錄涌流值（見圖11-13） (3)試驗結(jié)果判定 a)采用半導體電子開關(guān)及復合開關(guān)投切電容器的涌流限制在該電容器的額定電流的5倍以下b)采用機電開關(guān)投切電容器的涌流應(yīng)限制在該組電容器額定電流的100倍以下,為合格.m2.82821.4142IIA電流的有效值L1,L2,L3kvarkvarkvar1分支2分支3分支4分支5分支6分支L1L2L3圖11涌流峰值測試圖12 涌流峰值(Im1)圖13 電容器工作電流峰值(Im2)Im1Im2涌流倍數(shù)=2 Im1/Im2L1,L2,L3kvarkvar

20、kvar1分支2分支3分支4分支5分支6分支L1L2L3動態(tài)響應(yīng)時間功率因數(shù)RUPcos =SURZ功率因數(shù):在電路中，有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)，用cos表示，角稱為功率因數(shù)角。電壓電流 感性負載裝置 圖14 T1 投入感性負荷的電壓變化的時間（T1） 投入電流變化的時間（T2） 動態(tài)響應(yīng)時間（T2-T1） 圖15 T215.缺相保護試驗 （GB/T15576-2008 7.15）（僅適用于有缺相保護路的設(shè)備） 首先將設(shè)備電容器全部投入運行，將主電路或支路的任何一相斷開，設(shè)備的工作狀態(tài)符合6.10.5(多于2條補償支路的三相補償設(shè)備宜設(shè)有缺相保護。缺相保護應(yīng)保證當主電路缺相或支路缺

21、相時，將全部或缺相支路電容器切除。 )的規(guī)定，則此項試驗通過。試驗在有諧波源的條件下進行，諧波源為有諧波產(chǎn)生的用電系統(tǒng)，也可以是有諧波產(chǎn)生的諧波發(fā)生設(shè)備。諧波源及其參數(shù)可與制造商協(xié)商確定。分別檢測并記錄抑制諧波或濾波功能單元投入運行之前及抑制諧波功能單元或濾波功能單元投入運行之后的諧波電壓值和諧波電流值。抑制諧波功能單元投入運行之后的諧波電壓值和諧波電流值符合6.14的規(guī)定，則此項試驗通過。有抑制諧波功能設(shè)備或有諧波濾波功能設(shè)備，制造商應(yīng)在技術(shù)參數(shù)中提供設(shè)備抑制諧波或諧波濾波的技術(shù)參數(shù)。由于不同的用電場所使用的設(shè)備不同，產(chǎn)生的諧波也不同，制造商應(yīng)根據(jù)用電場所的諧波參數(shù)與用戶協(xié)商設(shè)計制造滿足用戶要求的有抑制諧波功能設(shè)備或有濾波功能設(shè)備。若用戶無特殊要求，設(shè)備投入后，則安裝處的電能質(zhì)量應(yīng)符合公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值的規(guī)定（見6.14.1）及公用電網(wǎng)諧波電流允許值的規(guī)定（見6.14.2）。測量諧波的方法、數(shù)據(jù)處理及測量儀器的要求應(yīng)滿足GB/T 14549-1993附錄D的要求。17 環(huán)境溫度性能試驗（僅適用于戶外型設(shè)備） GB/T15576-2008 7.17 環(huán)境溫度性能試驗是考核裝有電子器件的戶外型無功功率補償設(shè)備在規(guī)定的環(huán)境空氣溫度上限和下限情況下長期運行的可靠性。1)環(huán)境溫度性能試驗GB/T15