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2016-10-24绪论无功功率补偿基础合理的技术方案元器件/方案选型安装实用技术2016-10-24什么是无功功率补偿？为什么要做无功功率补偿？如何实现无功功率补偿2016-10-24�电压和电流之间的相移–取决于负载。负载吸收超前或滞后于电压的电流。�Cos�–我们称为相移功率因数。它表征了设备的电气效率。�ωt0≤Cos≤1(超前或滞后)2016-10-24�电力设备（变压器、电动机、照明设备…）消耗两种电能：–有功功率（KW）–无功功率（Kvar）2016-10-24无功功率Q机械能有功功率P电力网络发电机电动机2016-10-24�消耗大量无功功率的电力设备–电动机–部分照明灯（钠灯……）–感应炉–电弧炉–焊接设备–变压器�消耗少量无功功率的电力设备–变频器–整流器2016-10-24ReactivepowerActivepowerApparentpower2016-10-24�一些负载正常工作需要消耗无功功率�这些无功功率可由电网提供�无功功率由电网提供会产生附加的无功电流，增加电力损耗和电力成本�在尽可能靠近负载的地方提供负载需要的无功功率2016-10-24无功功率Q有功功率P电力网络发电机电动机……2016-10-24�没有无功功率补偿�具有无功功率补偿�视在功率大于有功功率�无功功率全部由电网提供�输配电变压器过载�减少了无功功率传输�无功功率由电容器提供�避免变压器过载�减少了电网损耗2016-10-24�没有无功功率补偿�具有无功功率补偿�视在功率大于有功功率�无功功率全部由电网提供�输配电变压器过载�用户被罚款�减少了无功功率传输�无功功率由电容器提供�变压器释放出更多容量�减少了电网损耗�无罚款2016-10-24�无功功率补偿和消谐可以节能：变压器（电力设备）能够最大效率工作，降低电网损耗�无功功率补偿能够减少电压损失，避免电网过载，以使用户在设备选型时不必放大设备容量�无功功率补偿可以降低成本：消除因无功功率损耗过高而导致的罚款总电费、功率因素调整电费表CosPhi250400630100016000.51252003155008000.717528044170011200.922536056790014400.95238380598.59501520变压器容量(kVA)2016-10-24非线性负载线性负载线性负载�基波3次谐波5次谐波7次谐波9次谐波2016-10-24�电容器可能造成谐波放大，加剧谐波污染程度�产生谐振�谐波导致电容器过载，产生发热或烧毁�造成电容器乏值降低，缩短电容器寿命2016-10-24�一些负载需要消耗无功功率�无功功率占用电源容量，增加电能损耗�无功功率降低功率因数，引起无功罚款�一些负载需要消耗无功功率�无功功率占用电源容量，增加电能损耗�无功功率降低功率因数，引起无功罚款�无功功率补偿可以提高功率因数，避免无功罚款�无功功率补偿可以减少设备容量，提高电源利用率�无功功率补偿可以减低损耗实现节能降耗�无功功率补偿可以稳定电压，提高电能质量�谐波干扰无功补偿电容器正常运行�无功补偿电容器加剧谐波污染�无功补偿必需考虑谐波污染2016-10-24绪论合理的技术方案无功功率补偿基础元器件/方案选型安装实用技术2016-10-24�计算无功功率安装容量�确定电容器组安装位置�根据电气参数（电压、谐波）和温度条件确定电容类型�确定电容器组的控制方式2016-10-24无功功率安装容量可依据下列数据之一计算：�功率估算（新建工程）�电气帐单�测量数据2016-10-242016-10-242016-10-24�设备消耗的有功功率为682kW，cos�=0.8�目标功率因数cos�=0.93或tg�=0.4�查表�无功功率最小安装容量=2016-10-2423346561①高压电容器组安装于输电网②中压电容器组安装于配电网③中压电容器组安装于终端用④低压电网固定补偿或自动补器组⑤低压电容器柜⑥中压电容器组用于无功功率2016-10-24环境条件�户内/户外安装�最小/最大/平均温度�平均相对湿度�辐射�凝露…2016-10-24�分辩谐波源负载变频器、整流器、UPS等，向电网注入谐波电流谐波电流使电容器过载，/2016-10-242016-10-24Gh/SnSn(Kva)MGh(Kva)确定系统谐波污染程度15%15%~25%25%标准型补偿方案Varlogic电容器电压等于电网电压例：415V电容器用于400V系统过谐型补偿方案Varlogic电容器电压需高于电网电压一个等级例：480V电容器用于400V系统调谐型补偿方案Varlogic电容器＋电抗器电容器需提高一个电压等级2016-10-24目标：确定补偿设备类型�变压器容量为800kVA�负载中有变频器，功率为132kVA�应选择哪种补偿设备?Gh/Sn＝132/800=16.5％过谐型补偿2016-10-24�调谐电抗器可以抑制谐波放大，保护电容器�电容器组中电抗器的调谐频率应低于电网中设备产生的最低次谐波的频率2016-10-24�对电容器的影响----大量谐波电流的危害•过载•温升•加速老化�对纯电容补偿电网的影响----谐波放大，产生谐振现象2016-10-24�消除大量谐波电流对电容的危害�调谐电抗器抑制谐波电流流入系统----抑制5次、7次谐波通常使用的调谐频率为215Hz（工频为----抑制3次谐波通常使用的调谐频率为135Hz（工频为50Hz2016-10-24电抗率的定义（电网工频条件）CLZZKCL������122)21(50CL�����《GB50227-95并联电容器装置设计规范》对调谐补偿装置的电抗率作出如下规定“当并联电容处的54.4%~6%；当并置接入电网处的312%2016-10-24�举例：135Hz调谐电抗器系统＋电容器补偿f(Hz)150250550谐波电流频谱�z����2016-10-242016-10-242016-10-242016-10-242016-10-242016-10-242016-10-24�电容补偿容量≤15%Sn（变压器容量）可以采用固定补偿：无需调节�电容补偿容量15%Sn（变压器容量）电容器组自动补偿2016-10-24目标：确定案例中电容器组补偿方式�进线变压器容量为800kVA.�计算的用户电容器组补偿容量为210kvar�电容器组应采用哪种补偿方式？210/800=26%自动补偿2016-10-24�说明----物理步组是电容器组的物理分组（功能板，模块）----电气步组可能是多个物理步组的组合�功率因数控制器控制电容器步组以达到目标功率因数。�功率因数控制器投切更合适的步容量�控制程序是物理步组的组合例：----1.1.1.1:所有的步组容量相同----1.2.3.3:“1”表示容量最小的步组，“2”表示容量是“1”的两倍，“3”表示容量是”1“的3倍2016-10-24例：150KVAR电容器组400V/50Hz�第一种方案：10个物理步组，每组15kvar15+15+15+15+15+15+15+15+15+151.1.1.1序列�10组接触器对于这个步组序列，可以有如下电气组合�:15,30,45,60,75….直到�第二种方案：4个物理步组15+30+45+60kvar1.2.3.4序列�4组接触器对于这个步组序列，可以有同样的电气组合:15,30,45,60,75…直到15042016-10-24�电容器可以安全投切么？�为什么？2016-10-24�安全延时可以使电容器充分放电（电压降至10％以下）----IEC标准规定放电电阻需使电容器两端电压1分钟内降至50V----因此，安全延时时间最小为50秒�如果电容器在50秒内再次投入，将在电容器两端产生过压，导致电2016-10-24�如何计算无功功率----电气帐单，查表，算盘….----如果没有上述信息=Qc=30%Sn（变压器负载率70％，cosphi=0.8)----国标GB50227规定了无功补偿电容器的设计容量要求为变压器的考虑到对变压器本身感性阻抗的补偿，对于低压配电侧的集中补用中通常为变压器容量的20%——40%。�确定电容器组补偿方式----固定补偿Qc/Sn≤15%----自动补偿Qc/Sn15%�根据电气参数（电压、谐波）和温度条件确定电容补偿方案----标准型Gh/Sn15%----过谐型15%Gh/Sn25%过谐型电容器----调谐型25%Gh/Sn50%过谐型电容器和调谐型电抗器2016-10-24绪论元器件/方案选型无功功率补偿基础合理的技术方案安装实用技术2016-10-24Varlogic2016-10-24�基于无功功率补偿模块的补偿方案�基于元器件解决方案----电容器组----调谐电抗器----功率因数控制器----接触器----配线部件----保护2016-10-24无功功率补偿模块�模块化的无功功率补偿解决方案.----使电容器、调谐电抗器（如果需要）、设备的一体化�无功补偿模块的选型原则----电压和电网频率----补偿模块的补偿容量----电网的谐波含量----母线可承受的短路电流2016-10-24基于元器件的解决方案�必须考虑以下因素----输入•电源电压：220V,400V…•电流互感器二次电流：1A,or或5A----输出•步数:6步或12步----功能•报警•报警节点•显示----通讯2016-10-24基于元器件的解决方案�功率电缆----环境温度不超过40°C：连接电缆必须可以在50°C的温度下承受----环境温度不超过50°C：连接电缆必须可以在60°C的温度下承受�二次回路----除非特殊规定，二次电缆可按以下的推荐选择：•二次电压回路用1.5方•二次电流回路用2.5方2016-10-24基于元器件的解决方案UnQcIn��3�整定值按以下标准设定----热保护额定值的设定•1.36xIn标准型无功功率补偿•1.5xIn过谐型无功功率补偿•1.12xIn调谐次数2.7的调谐型补偿•1.19xIn调谐次数3.8的调谐型补偿•1.31xIn调谐次数4.3的调谐型补偿�短路保护整定10In2016-10-24�断路器或熔断器（GgHBC型）的额定----标准型和过谐型:1.6In----调谐型:1.5In.�注意：一组熔断器或断路器保护两步电----1.4In标准型和调谐型----1.6In过谐型2016-10-24基于元器件的解决方案�电容器专用接触器–防投切涌流2016-10-242016-10-24基于元器件的解决方案2016-10-24基于元器件的解决方案2016-10-24基于元器件的解决方案�电容器的选型原则----电网电压----频率----补偿容量----谐波污染程度2016-10-242016-10-242016-10-242016-10-24为什么选择13.7％的电抗器？商建写字楼的谐波污染一般以3次谐波为主，13.7％电抗器可抑制3次及以上的谐波！2016-10-24为什么必须用480V电容器？电容器实际端电压：Uc=400/(1-13.7%)=463.5V2016-10-24如何计算实际补偿容量？如用480V电容器补偿50kVARQc×(400/480)=50kVARQc=72kVARQ=Qc×(1-13.7%)=62.136kVAR2016-10-24300kVAR无功补偿系统如何配置？2016-10-242016-10-242016-10-242016-10-24�无功补偿模块的选择�元器件的选择----功率因数控制器----接触器----电缆尺寸----保护----调谐电抗器----电容器根据以上选型原则2016-10-24绪论安装实用技术无功功率补偿基础合理的技术方案元器件/方案选型2016-10-24�功率因数补偿方案的选择----模块(功能单元)的使用----元件的使用�通风系统----补偿柜——由补偿模块构成----补偿柜——由元件构成�电缆和参数设