按照规定:"用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定: 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率因数为0.90以上;其它功率因数为0.85以上"凡功率因数未达到上述规定的应增添无功补偿设备。
一、无功功率人工补偿设备
无功功率人工补偿的设备,主要有同步实偿机(又叫同期调相机) 和并联电容器。
同步补偿机是一种专门用来改变功率因数的空载运行的同步电动机,通过调节其励磁电流可以起到补偿电网无功功率的作用。通常用在大电网中枢调压或地区降压变电所中。
并联电容器又称移相电容器,是一种专用来改善功率因数的电力电容器。并联电容器与同步补偿机相比,因无旋转部分,具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩建方便等优点,所以并联电容器在一般工厂供电系统中应用最为普便。但它却有损坏后不便修复以及从电网切除后有危险的残余电压存在等缺点(残余电压可通过放电消除)。
同步补偿机和并联电容器一般只适应于补偿变动不快的无功功率,即对无功功率进行静态补偿。
现代工业中大容量冲击负荷的出现,同时出现了冲击性无功负荷,而且这种负荷带有非工频的高次谐波,同步补偿机和并联电容器是无法补偿的。因此近年来发展了静止无功补偿装置(SVC,简称静补装置),由于它反应速度快,效果好,维护方便,因此发展很快,应用越来越广。静补装置主要用于电弧炉、大型轧钢机等冲击性快速变动的无功功率及超高压输电系统的无功功率进行动态补偿。同于它投资大,一般中小型机械工厂较少应用,仍以采用并联电容器为主。为了更好的补偿无功功率,应尽可能地进行就地补偿,以实现无功功率的就地平衡原则,减少线路的功率损耗和电压损耗,提高无功补偿的经济效果。
二、并联电容器的结线
并联电容器的结线,通常分为三角形和丫形两种形式,而在多数采用三角形结线。对于低压并联电容器多数是三相的,内部已接成三角形。
相同电容量C的三个单相电容器,采用三角形结线的容量Qc(三角形)为丫形结线容量Qc(丫)的3倍
电容器采用三角形结线时,电容器的额定电压相同,这时电容器结线简单,电容器外壳和支架均可接地, 安全性也得到提高。由此可见,当电容器的额定电压与电网额定电压相等时,电容器宜采用三角形结线。
电容器采用三角形结线也存在一定缺点,在一相是电容器发生短路故障时,就形成两相直接短路短路电流很大,有可能引起电容器爆炸,使事故扩大。如果电容器采用丫形接线,在一相电容器发生击穿短路时,其短路电流公为正常工作电流的 3倍,因此运行就安全多了。电容器采用三角形结线时,任一电容器断线,将使该相失去补偿,造成三相负荷不平衡。
新定国标GBJ53修订本规定: 在高压电容器组的容量较大(超过400kvar)时,宜采用丫形结线(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)来选择,
三、并联电容器的装设位置
并联电容器在工厂供电系统中的装设位置,有高压集中补偿、低压集中补偿和低压单独就地补偿等三种方式,如图9-11所示。
(一)高压集中补偿
高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6~10kV母线上。这种补偿方式只能补偿6~10kV母线前所有线路上的无功功率,而此母线后的厂内线路没有得到无功功率补偿,在一些大中型工厂应用比较普遍。
由于电容器从电网上切除有残余电压,其值最高达电网电压的峰值, 这对人身是很危险的,所以GBJ53修订本规定:电容器组应装置放电设备,使电容器组两端的电压从峰值降至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。对高压电容器,通常利用电压互感器(如图9-12的TV)的一次绕组放电。互感器与电容器装在同型的高压柜内。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。
按GBJ53修订本规定:高压电容器组一般装设在单独的高压电容器室内, 但数量较少时,也可装设在高压配电室。
(二)低压集中补偿
低压集中补偿是将低压电容器装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的无功功率。这种补偿能使车间主变压器的视在功率减小,从而使主变压器容量选得较小,因而比较经济。而且低压电容器柜可以安装在变电所低压配电室内,运行维护方便,因此这种补偿方式在工厂中应用非常普遍。尤其对6-10kV供电的中小型工厂变电所大多数采用这种补偿方式。
低压集中补偿的电容器组一般利用220V、15~25W 的白炽灯的灯丝电阻放电(也有用专门的放电电阻的), 这些白炽灯同时也作为电容器组运行的指示灯。
(三)单独就地补偿
单独就地补偿,又称个别补偿,是将补偿电容器组装设在需要运行无功补偿的
四、并联电容器的控制
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。
(一)手动投切的并联电容器
下列情况一般适于采用手动投切并联电容器:
1)补偿低压基本无功功率(即设备正常运行时所需的最小无功功率)的电容器组;
2)补偿常年稳定的无功功率的电容器组;
3)补偿长期投入运行的变压器及变配电所内投切次数较少的高压电对动机的电
容器组。
并联电容器手动投切的方式是:
*对集中补偿的高压电容器组,利用高压断路器进行手动投切。
*对集中补偿的低压电容器组,可按补偿容量分组投切。利用接触器或低压断路器进行分组投切的电容器组。
对于无功负荷经常变化的用户,采用手动投切控制方式,往往造成运行工作复杂化,增加值班人员的负担,而且补偿效果也欠佳,因此应用自动控制方法。
(二)自动控制的并联电容器
采用自动控制的并联电容器(通称自动无功补偿装置)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。
由于高压电容器采用自动补偿时对电容器电路中切换元件要求较高,价格较贵,而且我国目前有的产品尚不稳定,因此GBJ52修订本特别规定: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。
为了避免由于电网电压波动、电动机启动以及其他因素造成的瞬时无功功率波动,使功率因素自动补偿控制器的执行机构误动作,所以自动补偿控制器必须采取延时投入及延时切除的方式。
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