高压电容补偿柜介绍1

江苏长江电器股份有限公司技术部高压静电电容补偿柜介绍一、概述在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性。（诸如：感应电动机、电力变压器、电焊机等）这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。二、功率因数的含义及计算φ图1-1有功功率、无功功率和视在功率的关系，如图1-1电流和电压的相量图所示。用公式表示则为：式中S—视在功率（KVA）；P—有功功率（KW）；Q—无功功率（Kvar）。根据交流电路的基本原理，存在以下关系：S=UIP=UIcosφ=ScosφQ=UIsinφ=Ssinφ式中U—设备两端的电压（KV）；I—通过设备的电流（A）；cosφ—功率因数。如图1-1所示，φ角为功率因数角，表示电压与电流之间的相位差，它的1江苏长江电器股份有限公司技术部余弦（cosφ）表示有功功率与视在功率之比，称为功率因数。即：cosφ=P/S。因此，用电设备的有功功率不仅随电压与电流的大小而变化，而且也随电压与电流之间的相位差而变化。由图1-1看出，当有功功率需要量保持恒定时，无功需要量越大，其视在功率也就越大。而为满足用电设备需要，势必要增大变压器及配电线路的容量，如此不仅增加投资费用，而且增大设备及线路的损耗，浪费了电力。另外，无功功率需要量的增加，还使变压器及线路的电压损失增大，劣化电压质量。看来无功功率对电网及工厂企业内部供电系统都有不良影响，必须设法降低无功功率的需要量即提高功率因数cosφ。根据《全国供用电规则》的规定，要求一般工业用户的功率因数为0.85～0.9以上。三、提高功率因数的措施提高功率因数的方法很多，主要分为两大类，即提高自然功率因数和进行人工补偿提高功率因数。所谓提高自然功率因数，是指不添置任何补偿设备，采取措施改善设备工况，以减少用电设备的无功功率，提高功率因数。所谓人工补偿提高功率因数，一般指工厂企业多采用并联电容器来补偿无功功率。四、并联电容器的优点并联电容器有几项优点：它的有功功率损耗小；运行维护方便；单台容量较小，便于集合成组装置；个别电容器损坏并不影响整个装置的运行，所以应用很广泛。五、并联电容器的补偿方式并联电容器的补偿方式可分为三种：个别补偿、分组补偿和集中补偿。个别补偿是指将并联补偿电容器组装设在需进行无功补偿的各个用电设备附近。这种补偿方式特别适用于负荷平稳、经常运转而容量又大的设备如大型感应电动机、高频电炉等采用。分组补偿一般适用于低压系统。集中补偿一般设置在总降压变电所或总配电所高压母线上，电容器利用率高，能减少变电所前电力系统和企业主变压器及供电线路的无功负荷，增加其负荷能力，但并不能减少企业内部配电网络的无功负荷。采取哪种方式最为合理，需要进行技术经济比较后加以确定。2江苏长江电器股份有限公司技术部六、并联电容器的控制方式并联补偿的电力电容器有手动投切和自动控制两种控制方式。常规用于集中补偿的高压电容器组，均采用高压断路器进行手动投切。采用自动控制的并联补偿电容器可以达到较理想的无功补偿要求，但投资较大，且维修比较麻烦，因此凡可不用自动补偿或采用自动补偿效果不大的地方，均不宜装设自动无功补偿装置。由于高压电容器采用自动补偿时对电容器电路中的切换元件要求较高，价格较贵，而且我国目前有的产品质量尚不稳定，因此国标修订本中特别规定：在采用高、低压自动补偿装置效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。七、并联电容器的接线方式电容器采用Y形接线，在一相电容器发生击穿短路时，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，因此运行就安全多了。所以新订国标修订本规定：在高压电容器组的容量较大（超过400Kvar）时，宜采用Y形接线（中性点不接地）。这时电容器的额定电压应按电网相电压（即电网额定电压除以√3）来选择，例如10KV电网中，电容器Y形接法时应选用额定电压为11/√3kV的电容器；而电容器为△接法时应选用额定电压为11kV的电容器，通常电容器额定电压比电网电压高10%，以便电网电压正偏移10%时电容器也不致被击穿。八、并联电容器的放电设备由于电容器从电网上切除有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，这对人身是很危险的。所以规定：电容器组应装设放电设备，使电容器组两端的电压从峰值降到50V所需时间，对高压电容器最长为5min，对低压电容器最长为1min，通常利用电压互感器的一次饶组来放电。为了确保可靠放电，电容器组的放电回路中不得装设熔断器或开关设备，以免放电回路断开，危及人身安全。九、谐波的处理方式为了减少和避免高次谐波对并联补偿装置的危害，为减少谐波电流流入电容器和合闸涌流，可串适当的电抗器。其感抗值应在可能产生的任何谐波下，均使电容器回路的总电抗为感抗，从而消除谐振的可能。如对6脉冲整流线路，有5次以上谐波，K=4.5%～6%；对有3次谐波的线路K=12%～13%（其中K为电抗率）。3江苏长江电器股份有限公司技术部电抗率—串联电抗器的阻抗值与电容器组的阻抗值之比。电抗器有铁心电抗器和空心电抗器2种，为了防止可能出现铁磁谐振，一般应采用空芯电抗器。但空芯电抗器体积巨大，不宜安装在室内GR-1柜中。鉴于现在铁芯电抗器器的制造工艺提高，室内GR-1柜中一般选用铁心电抗器，其产生的铁磁谐振很小，对设备影响甚小。铁心电抗器宜装设于电容器组的中性点侧，但现在的铁心电抗器的动热稳定电流都可以耐受，所以装在电容器组的电源侧时也没有什么问题。通常采用6%电抗率，接在电容器组与母线之间。十、GR-1型固定无功补偿高压电容器柜1用途GR-1型固定无功补偿高压电容器柜，用于工频（50Hz或60Hz）6KV以上交流电力系统中，主要用于补偿工频电力系统的感性无功功率，以提高功率因数，改善供电质量，降低线路损耗。2型号意义GR-1设计序号高压无功功率补偿（电容器柜）3结构特点介绍我公司生产的GR-1电容补偿柜一般由电容器柜和放电柜组成。对于容量不超过300KVR的GR-1可以实现电容器、放电PT、避雷器装于1台柜内。柜体框架由5＃热轧角钢焊接而成。4目前所做典型方案介绍4.1图1-24江苏长江电器股份有限公司技术部如图1-2所示为最为简单的电容补偿柜，左边为放电PT柜，右边为并联电容器柜。柜体外型尺寸宽*深*高：800（1000）*1200*2800，其中放电PT柜为800mm宽，并联电容器柜为1000mm宽。4.2图1-3如图1-3所示为放电柜带电抗器的电容补偿柜，左边为放电PT电抗器柜，右边为并联电容器柜。柜体外型尺寸宽*深*高：1000*1200（1500）*2800，其中电抗器容量＜108Kvar放电PT柜深度为1200mm，电抗器容量≥108Kvar放电PT柜深度为1500mm。最大可以配置补偿容量为2700KVR的电容柜。（主要是电抗器的外型尺寸决定，按电抗率为6%计算，放电柜最大可以装型号为CKSC162-10/6的电抗器）。4.3以下方案用于向家坝水电站合同。图1-4柜体外型尺寸与图1-3相同，只是放电PT采用“Y”型接法。4.4以下方案用于常熟华冶薄板合同。5江苏长江电器股份有限公司技术部3JDZJ-1010/√3,0.1/√3,0.1/3电压互感器YH5WR-17/45Kvar补偿容量GN24-10DQ1/1000AⅡCKSC-162/10-6避雷器带接地隔离开关电抗器311900900900测量及电抗器柜10KV一次系统图GR-1-开关柜型号RN1-10/25ABAM11/√3-100-1W开关柜编号开关柜用途熔断器并联电容器101GRTMY-3(40X4)主母排规格电容器柜99012GR电容器柜993GR01电容器柜99014GR图1-5如图1-5所示为放电柜带电抗器、隔离开关的电容补偿柜，左边为放电柜，右边为并联电容器柜。柜体外型尺寸宽*深*高：1300（1000）*1500*2800，其中放电PT柜宽度为1300mm，并联电容器柜宽度为1000mm。放电柜中所装隔离开关需与高压电容器馈线柜进行电气闭锁，隔离开关需安装连锁用辅助开关，将辅助开关常开接点串接在高压电容器馈线柜合闸回路中，保证先合隔离开关再合断路器。反之，隔离开关还需安装闭锁用电磁锁，将高压电容器馈线柜中断路器常闭辅助接点串接在电磁锁中，保证先分断路器再分隔离开关。上图中所采用的隔离开关具备合闸、接地机械闭锁，当隔离开关合闸接地刀断开，当隔离开关分闸接地刀合上。以上几种方案单台电容器柜可实现补偿容量900KVR。若选择容量大一些，高度小于600mm的电容器，电容器的单台补偿容量可以增加。例如选择BAM11/√3-200-1W，可实现单台补偿容量1800Kvar。4.5以下方案用于北京61416部队合同。6江苏长江电器股份有限公司技术部DSN-Z13RN1-1015A熔断器GN-2/63KA四联刀闸河南森源332DSN-AMZ电磁锁:3-TMY*(40*5)主母线规格补偿柜一次系统图电容柜1#12003JDZJ-1010/√30.1/√30.1/30.5级电压互感器开关柜柜号(mm)开关柜宽度线路名称11CM72-V0-12KVYH5WR-17/43.5BFM11/√3-67-1W31AD16-22D/r26AC,DC110LW12-16/9.6912.3P转换开关DJ-131/60CN电压继电器指示灯电压表过电压保护器电容器1电磁锁图1-6如图1-6所示为可以实现电容器、放电PT、避雷器、隔离开关安装于1台柜内。安装隔离接地开关使得设备放电接地更可靠。柜体外型尺寸宽*深*高：1200*1200*2200。4.6以下方案用于福州二水厂合同。22电容器柜33395011电容器柜333950开关柜柜号线路名称高压熔断器避雷器(mm)开关柜宽度电容器补偿柜一次系统图RN1-10/15AYH5WR-17/45BAM11/√3-50-1W1111315011113150DSN-AMY信号灯带电显示器电磁锁电压表转换开关Kvar补偿容量（）DXN-QAC220V42L6-V10/0.1KV0-12KVLW2-5.5/F4-XAD16-22B/r26AC110V电压互感器JDZ-1010/0.1KVO.5级22图1-7如图1-7所示为容量不超过300KVR的GR-1可以实现电容器、放电PT、避雷器装于1台柜内。柜体外型尺寸宽*深*高：1000*1200*2200。注：如想查阅以上方案图，请双击，等待AUTOCAD自动打开。7江苏长江电器股份有限公司技术部5电容器5.1电容器的选择及其注意事项高压电容器主要由芯子和箱壳组成期间充满优质的浸渍剂。电容器主要由外壳和芯子组成，外壳用薄钢板焊接制成，盖上焊有出线套管，两侧壁均焊有供安装与吊运的吊攀，芯子由元件、绝缘件组成。元件有用聚丙稀薄膜为介质与铝箔（极板）卷制而成的或用聚丙稀薄膜和电容器纸为介质与铝箔卷制而成。常用的电容器型号为B（A、F）M，较少用到BWF型号。两种型号的主要区别为内部电容介质不一样，B（A、F）M为改良型，具有体积小、容量大的特点。BWF为老型号，已经很少采用，此类型电容器一般体积较大，容量较低，已经被各电容器生产厂家列为淘汰产品，大部分厂家已经不生产（用的较多的型号为苏州电力电容器厂的BAM系列）。高压电容器组宜采用单星形接线或双星形接线，在中性点非直接接地的电网中，星形接线的电容器组中性点不应接地。我司设计的GR-1电容器组采用单星形接线，电容器的额定电压应选择11/√3等级的（10KV系统）或6.6/√3等级的（6KV系统）。高电压并联电容器的内部联接一般为单相形式，用户需要时也可提供三相产品。部分高电压并联电容器内部每个元件都串有熔丝，能及时切除个别击穿的元件，保证电容器整体的正常运行。电容器允许在不超过1.1倍额定电压下长期运行，并能在1.5倍额定电压（瞬时过电压除外）下每昼夜运行不超过30分钟。为了延长电容器的使用寿命，电容器应经常维持在不超