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今天我们一起了解一下并联电容器容量是如何选择，并深入学习无功补偿的相关知识。随着我国基础建设的高速发展，电力配套设施建设也同时快速跟进，为贯彻国家的技术经济政策，降低输配电损耗，无功补偿设备得到了更广泛的应用，也成为建筑电气中重要的一环。根据《GB 50227-2017 并联电容器装置设计规范》的5.2.4条款要求，单台电容器额定容量选择，应根据电容器组容量和每台电容器串联的段数和并联台数确定，并宜在电容器产品额定容量系列的优先值中选取。电力电容器https://www.cookekolb.com库克库伯电气(上海)有限公司30余年专注无功补偿及谐波治理等电能质量问题。在电力电容器,滤波电容器,自愈式电力电容器,滤波电抗器等产品上有专业的技术和优质的客户服务。400-607-8886！
正在组装中的低压电容柜
在进行电容器容量选择之前，让我们先了解一下无功补偿的设计规定：
1.无功补偿设计基本要求
(1) 应合理选择变压器容量并通过合理的选择线缆及敷设方式等措施,减少线路感抗以提高用户的自然功率因数。如采用提高自然功率因数措施后仍达不到要求时,应进行无功补偿；
(2) 合理设计补偿容量，避免过补偿，不得向电网输倒送无功；
(3) 10kV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿；
(4) 补偿基本无功功率的电容器组,宜在配变电所内集中补偿；
(5) 容量较大、负荷平稳且长时间使用的用电设备的无功功率宜单独就地补偿；
(6) 10kV电容器组宜串联适当参数的电抗器。有谐波源的用户在装设低压电容器时,宜采取措施,避免谐波污染。
2.无功补偿装置的设置，通过对不同负荷情况进行不同的操作方式的选择，从而使得补偿更加经济、合理、可靠。
(1) 具有下列情况之一时,宜采用手动投切的无功补偿装置:
1) 补偿低压基本无功功率的电容器组;
2) 常年稳定的无功功率;
3) 经常投入运行的变压器或配、变电所内投切次数较少的10kV电容器组。
(2) 具有下列情况之一时,宜采用无功自动补偿装置:
1) 避免过补偿,装设无功自动补偿装置在经济上合理时;
2) 避免在轻载时电压过高,而装设无功自动补偿装置在经济上合理时;
3) 应满足在所有负荷情况下都能保持电压水平基本稳定,只有装设无功自动补偿装置才能达到要求时。
(3) 电容器分组时,应符合下列要求
1) 在电容器分组投切是，应满足系统无功功率和电压调控的要求；
2) 分组电容器投切时,不应产生谐振，引起谐波污染；
3) 适当减少分组数量和加大分组容量，减少频繁投切对电网的冲击；
4) 应与配套设备的技术参数相适应，使得补偿更加合理；
(4) 针对接在电动机控制设备负荷侧的电容器容量,不应超过为提高电动机空载功率因数到0.9所需的数值,其过电流保护装置的整定值,应按电动机和电容器组的电流来选择并应符合下列要求:
1) 电动机仍在继续运转并产生相当大的反电势时,不应再启动;
2) 不应采用星一三角启动;
3) 对电梯等经常出现负力下放处于发电运行状态的机械设备电动机,不应采用电容器单独就地补偿。
运转中的电动机示意图
并联电力电容器补偿需要计算哪些参数呢？
1.功率因数计算
在交流供电电路中,功率因数定义为有功功率P与视在功率S之比,即
用电单位自然平均功率因数如下:
进行补偿后的用电单位平均功率因数调整如下：
式中
已经进行生产的单位,其平均功率因数如下
式中
2.补偿容量的计算
(1)补偿容量可按下式确定
式中
据《并联电容器装置设计规范》的调查信息可知，在变电中，并联电容器安装容量占主变容量的比例与各地电网情况和无功补偿容量的差异略有不容，一般是在10%~30%之间。在无功缺额较多的地方取高值，缺额少的地方则取小值。在以往的JP柜规范书中，多是以30%进行补偿值进行设计。例如JP柜的容量是400kVA，则补偿容量为120 kvar。
3. 并联电容器的补偿方式：
（1）高压集中补偿
接变配电所6-10kV高压母线，其中补偿电容器柜一般装设在单独的高压电容室内，初始投资较小,运行维护方便,但只能补偿高压母线以前无功功率，适于大、中型工厂变配电所作高压无功功率的补偿
（2）低压集中补偿
接变电所低压母线，其电容器柜装设在低压配电室内。能补偿低压母线以前的无功功率,可使变压器的无功功率得到补偿,从而有可能减小变压器容量,且运行维护也较方便，适于中、小型工厂或车间变电所作低压侧基本无功功率的补偿
（3）单独就地补偿
装在用电设备附近,与用电设备并联补偿范围最大,补偿效果最好,可缩小配电线路截面,减少有色金属消耗量,但电容器的利用率往往不高,且初投资和维护费用较大适于负荷相当平稳且长时间使用的大容量用电设备,及某些容量虽小但数量多而分散的用电设备
一般低压电容柜的内部
在确认并联电容器总容量，选定补偿方式以后，通常需要将总容量分成若干组再进行安装。分组原则主要是根据电压波动、负荷变化、电网背景谐波含量，以及设备技术条件等因素来确定。《电力系统设计手册》中要求所有电压等级的电容器投切时不超过母线额定电压的2.5%。设计单位在实际操作时几乎也都是按照2.5%波动要求设计分组容量的。但是对于极端弱系统的情况，在运行可接受的情况下，为避免分组过多，投资大幅增加，也会突破2.5%的原则的。
在各分组电容器投切时，不能发生谐振，同时也要防止谐波的严重放大。谐振是谐波严重放大的极端状态，可导致电容器组严重过载，引起电容器组产生异响或震动，外壳膨胀变形甚至产生外壳爆炸而损坏。为了躲开谐振点，电容器组在设计时应掌握系统的主要谐波含量信息，根据设计确定的电抗率配置计算谐振容量。
发生谐振的电容器容量计算公式如下：
式中：
在计算分组容量时应避开谐振容量；电容器组在各组容量组合投切时均应能避开谐振点。加大分组容量，减少组数是避开谐振点的措施之一。同时，也要考虑运行时容量调节的灵活性，以便达到较高的投运率，使电容器发挥最大的效益。
在正式投入使用前，应进行投切试验，测量系统谐波分量的变化，如有过分的谐波放大或谐振现象产生，应采取消除对策。
根据我国现行的国家标准《GB/T 14549电能质量 公用电网谐波》的规定，不同电压等级下对谐波都有相应的谐波电压限制，见下表：
通过以上的介绍，需要计算进行补偿的无功功率，同时也要计算电容器组的谐振容量，进而对无功补偿容量进行修正。再进行分组时也不是分组越多越好，虽然分组多会使得补偿效果更好，电压波动更小，但容易引起谐振，造成的影响更大；分组少可以有效的避开谐振点，但造成的电压波动、涌流等问题也是不可忽视的；所以分组多少需要综合考虑的，要做到安全可靠，经济合理。
我们也看到随着经济的快速发展，生活水平的大幅提升，人均用电量逐年提升。尽管电力基础设施在持续更新升级，但在一些地区仍有一些老旧设备在运行。例如一些乡村远离供电负荷中心，特别是灌溉水泵、空调、电风扇、洗衣机等电动设备的大量使用，使得电网负荷大幅增加。需要进行设备升级改造。
电网中常见具有无功补偿的JP柜
在电网升级改造过程中具有无功补偿的JP柜正在大量使用。通过无功补偿可以提升用户端的电压，降低JP柜到主电网之间的线路损耗。在这个过程中我们注意到传统的补偿电容器与新兴的智能补偿电容器各有市场需求。传统的补偿电容器需要多种电器元件配合使用，一般来说需要短路保护的熔断器或断路器，电容切换接触器、过载保护的热继电器等，有些因无功负荷波动较大的还需要智能控制器监测电网的无功功率来控制投切电容器。新兴的智能电容器则将这些元器件功能集成在一起了，使得产品体积更小、安装更加便捷、维修更换更节省时间、补偿更加智能。同时具备通信功能，方便查看无功负荷的变换情况，具有故障及时反馈、维护更加精准等优势，为后期电网的优化提供更多的数据支持。
德力西电气CDCE9系列 低压智能电容补偿装置
广泛应用的无功补偿装置也带来了非常多的基础数据，通过对应用数据的分析不断优化补偿装置的设计，尤其对并联电容器的分组设计是非常重要的。在电容器的长期运行中，其补偿能力也会有所下降，除了补偿能力的下降，也需要关注是否会降低至可能发生谐振的容量，电容器组在各组容量组合投切时还可以能避开谐振点，保证电容器长期可靠的运行。 |
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发表于 2023-12-28 19:13:15
