低壓電容器范文

導語：如何才能寫好一篇低壓電容器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】無功補償;低壓電力電容;改善;應用

1.無功補償

電網輸出的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無功功率，直接消耗電能，把電能轉變為機械能，熱能，化學能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率;不消耗電能;只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率，如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能。電流在電感元件中作功時，電流滯后于電壓90°，而電流在電容元件中作功時，電流超前電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

2.低壓電力電容

為了電網中功率因數因數達到或接近一，減少無功損耗，就在電路并聯電容，電容器由充放電效應產生電流，容性電流與感性電流相位相反可以相互抵消，這樣一來供電線路和變壓器發電機就不需要提供電動機需要的感性電流，同樣負載的情況下發電機和變壓器可以選小，相應線路電纜也會減少截面積，經濟效益明顯。在低壓系統中，通過恰當的無功補償方法還可以調整三相不平衡電流。在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至接近1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態?，F在將在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯補償電容器分組補償作一介紹。

一般低壓電力電容采用延時投切方式，這種投切靠傳統的接觸器的動作，它具有抑制電容涌流作用，延時投切目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停地投切導致供電系統振蕩，這是很危險的。當電網的負荷呈感性時，如電動機電焊機等負載，這時電網電流滯后電壓一個角度，當負荷呈容性時，如過量的補償裝置的控制器，這時電網的電流超前電壓一個角度，即功率因數超前或滯后是指電壓電流的相位關系，通過補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率。

如圖1所示：成套的低壓電容由這樣的四組電容組成，每組電容4C14C2并聯星形連接與電抗器4D1串聯，這樣容抗器組合來進行無功補償，電抗器補償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動熄滅，串聯電抗器通常起限流作用。容抗起的投切受接觸器4K1的控制，接觸器4K1的吸合由控制器的接點來控制，控制器根據功率因數的大小來決定投切電容器的組數。電抗器與電容器并排安裝且在一個柜內，電容器運行的穩定與否，溫度至關重要.電抗器運行時溫度溫度可以達到90-100度，接線端子溫度可以達到110度，勢必造成電容器在有限的空間內散熱不良，引起鼓肚漏油甚至爆炸，給設備及人身安全埋下隱患。電容器的壽命縮短不能對設備進行投切，直接影響補償效果。

圖1

3.成套低壓電容運行環境改善與保養

電容器組投入時環境溫度不能低于-40℃，運行時環境溫度：1小時，平均不超過+40℃，2小時平均不得超過+30℃，及一年平均不得超過+20℃。如超過時，應采用人工冷卻（安裝風扇）或將電容器組與電網斷開。 電容器的運行溫度不得超過65度。

為了延長電容器的使用壽命，現將電容器與電抗器之間安裝隔熱板，防止熱量直接進行交換;還有一個措施就是人工安裝冷卻風扇對容抗器進行冷卻，控制方式為任一組電容投入，接觸器的輔助常開接點啟動風扇，四組接觸器的輔助常開節點并聯，保證只要電容器投切，風扇就可靠運行。除以上兩點來提高電容器壽命來講，日常的維護與保養也是十分重要的。

3.1 電容器應有值班人員，應做好設備運行情況記錄。

3.2 對運行的電容器組的外觀巡視檢查，應按規程規定每天都要進行，如發現箱殼膨脹應停止使用，以免發生故障。

3.3 檢查電容器組每相負荷可用安培表進行。

3.4 安裝地點的溫度檢查和電容器外殼上最熱點溫度的檢查可以通過水銀溫度計等進行，并且做好溫度記錄（特別是夏季）。

3.5 電容器的工作電壓和電流，在使用時不得超過1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流。

3.6 接上電容器后，將引起電網電壓升高，特別是負荷較輕時，在此種情況下，應將部分電容器或全部電容器從電網中斷開。

3.7 電容器套管和支持絕緣子表面應清潔、無破損、無放電痕跡，電容器外殼應清潔、不變形、無滲油，電容器和鐵架子上面不應積滿灰塵和其他臟東西。

3.8 必須仔細地注意接有電容器組的電氣線路上所有接觸處（通電匯流排、接地線、斷路器、熔斷器、開關等）的可靠性。因為在線路上一個接觸處出了故障，甚至螺母旋得不緊，都可能使電容器早期損壞和使整個設備發生事故。

3.9 如果電容器在運行一段時間后，需要進行耐壓試驗，則應按規定值進行試驗。

3.10 對電容器電容和熔絲的檢查，每個月不得少于一次。在一年內要測電容器的損失角正切值2～3次，目的是檢查電容器的可靠情況，每次測量都應在額定電壓下或近于額定值的條件下進行。

3.11 由于繼電器動作而使電容器組的斷路器跳開，此時在未找出跳開的原因之前，不得重新合上。

3.12 在運行或運輸過程中如發現電容器外殼漏油，可以用錫鉛焊料釬焊的方法修理。

圖2

4.結語

低壓電力電容器是重要的無功補償設備。它在提高負荷的功率因數，減少能量損耗和壓降，改善電能質量和提高設備利用率改善電壓質量提高線路和變壓器的輸送能力等方面發揮了的重要作用。因此加強電力電容器的維護和運行管理是有著深遠意義的。

參考文獻

篇2

【關鍵詞】大容量變壓器;低壓側;電壓等級;選擇

1.前言

隨著我國經濟的發展，城市化進程逐步加快，用電負荷快速增長，但是符合變電站建設的土地卻日漸稀少。采用大容量變壓器能夠增加單座變電站的輸送能力，減少變電站建設座數，降低單位變電容量投資，節約土地資源，解決負荷增長與城市發展的矛盾;還能有效延緩電網建設、優化基建項目，從而對規劃新建變電站的落點、容量安排以及投資產生影響，為城市規劃與經濟建設提供更好的支撐。

2.國內500kV大容量變壓器的應用

目前，國內電網500kV變壓器主要采用容量為750MVA和1000MVA兩種形式，隨著大容量變壓器（1200MVA和1500MVA）制造技術的成熟，部分發達地區逐步試點采用大容量變壓器;，2006年華北電網采用了1200MVA變壓器;2010年4月投產的上海靜安地下變電站規劃3組1500MVA變壓器。這些大容量變壓器一般布置在負荷密集地區的終端變電站內。與已有常規500kV變電站低壓側電壓等級選擇相比有差別：1）低壓側短路容量偏小，投切單組電容器波動大;2）為提高短路容量，增加變壓器制造難度和造價。

3.擬建500kV變電站概述

擬建的500kV變電站位于我國第三大副省級國家綜合配套改革試驗區-兩江新區。根據電網規劃及新區負荷發展水平，該站遠景規模為：3臺1500MVA主變，500kV規劃出線10回，采用一個半斷路器接線方式。其中220kV規劃出線18回，220kV電氣主接線采用雙母線雙分段接線，使用無功補償：按每臺主變4組108Mvar低壓電容器，1組60Mvar低壓電抗器。

4.變壓器低壓側電壓等級的選擇

4.1 低壓側電壓波動

電網2014年小負荷方式下，變壓器低壓側分別采用110kV、66kV和35kV電壓等級，計算對應的短路電流及容量。根據《電能質量 電壓波動和閃變》GB/T12326-2008“變電站低壓側投切單組無功補償裝置引起所接母線電壓的變動值不宜超過額定電壓的2.5%”的要求，計算投切單組108Mvar電容器下，選擇不同電壓等級的電壓波動值，如表1所示。

表1 不同電壓等級的母線電壓變化（變壓器阻抗采用常規值）

當變壓器低壓側選用35kV電壓等級時，投切單組電容器對低壓側母線波動不滿足要求，其他情況下，電壓波動率均能滿足規程的要求。

4.2 變壓器阻抗

低壓側采用35kV電壓等級，為使低壓側母線電壓波動滿足要求，需提高低壓側短路電流（容量）。然而，短路電流與短路阻抗成反比，提高短路電流，則需減小短路阻抗，電網所受的影響將會增大，系統中開關開斷的短路電流也大。當變壓器短路時，繞組會遭受巨大的電動力并產生更高的短路溫升，給變壓器制造的結構和造價帶來大幅度的增長。一般在電網中很少采用小阻抗變壓器的方法來滿足電壓波動的需求。

4.3 各電壓等級設備造價

根據我國對電壓等級的劃分，一般把110kV電壓等級稱為高壓電網，35kV和66kV電壓等級為中壓電網;66kV和35kV設備在絕緣考慮上相差不大，造價也相近，110kV電壓等級由于絕緣的原因造價比66kV和35kV高不少。由最新的“電網工程設備材料信息價”110kV、66kV和35kV斷路器設備的信息價如表2所示。

每組變壓器需要5組配電裝置，4組電容器和1組電抗器，若低壓側采用35kV電壓等級，低壓側造價約1972萬元（5×20+1×200+4×418）;采用66kV電壓等級，造價約2262萬元;采用110kV電壓等級，造價約3100萬元。綜合考慮低壓側電壓波動、變壓器短路阻抗和設備造價等因素，變壓器低壓側采用66kV電壓等級較合理。

表2 110kV、66kV和35kV設備的信息價表 萬元

5.結語

隨著國民經濟的持續、高速發展。電網建設出現大容量、高密度供電需求的新形勢，特別在“十二五”期間，電網的發展呈現超大變電容量的趨勢更加突出。大容量變壓器的應用的逐步普及，為節省變電站占地面積、節省送電線路走廊，提高輸變電的可靠性，解決大容量、高密度輸變電的問題提供一個有效、可行的解決方案。500kV兩江站采用1500MVA變壓器，綜合電壓波動、設備電動力和設備制造力和變壓器自身的經濟性，變壓器低壓側推薦采用66kV電壓等級。

參考文獻

[1]葉軍，張焰，陳承.上海220kV大容量變電所適用前景[J].供用電，2006，23（6）：19-21.

[2]孫景強，陳志剛，楊洪平等.大容量變壓器應用時的問題集應對措施[J].電網技術，2008，29（10）：22-25.

篇3

關鍵詞：三相低壓異步電動機 無功補償電容器

1 概述



異步電動機功率因數很低，在電網負荷中異步電動機所占的比重較大，是城鄉電網的主要無功負荷。它使各級網損也相應增大，盡管在各級變電所、配電變及各廠礦企業內均裝有集中無功補償裝置來提高功率因數，減少電網線損，但集中補償不僅無法降低低壓電網的線損，而且價格較貴。特別是在鄉鎮，隨著鄉鎮經濟的發展，小型家庭式的生產方式在各地較為普遍，家庭織機、小型砧床、車床、沖床、碾米機、脫粒機等到處都有，加上用戶分散，低壓網絡較長，采用集中無功補償，仍不能降低低壓電網的線損。低壓電網的高線損率對正在實施的城鄉電網同網同價政策帶來困難，因此，必須對鄉鎮家庭的異步電動機推廣低價的就地無功補償。三相低壓異步電動機就地無功補償就是一臺與異步電動機特性相配合的電容器直接并聯于該電動機，其保護僅利用原異步電動機的保護，不需要外加其它保護裝置。

為實施城鄉電網同網同價，應大力推廣異步電動機就地無功補償，建議電容器制造廠家應生產與異步電動機相配套的產品。

2 三相低壓異步電動機就地無功補償的好處



用三相低壓異步電動機就地無功補償有以下好處：①簡單、價低。因為只是在電動機上并聯一臺合適的專用電容器就可，不需要外加其它保護裝置，便于推廣；②不僅能提高低壓電網的功率因數，降低了線損，同時也提高了供電電網的功率因數，降低了配電網線損；③對用戶來講，節約了內線損耗，減少電費，同時可以不會因功率因數不合格而罰款(這對各廠礦企業內的異步電動機也同樣)。裝置三相低壓異步電動機專用無功補償電容器，具有較好的經濟效益；④提高了低壓線路的功率因數，減少末端電壓波動，改善了用戶的電壓，提高了電壓質量，也增加了產品數量及質量；⑤因為補償電容器隨電動機投切，只要補償的電容器容量配置適當，不存在無功過補償，有較為理想的補償效果。

用三相低壓異步電動機就地無功補償是一種經濟、簡單、高效、可靠的無功補償方法，應在廣大的鄉鎮和工礦企業推廣。為什么一個合適容量的電容器可以與異步電動機直接并聯，而不需要外加其它保護裝置，僅利用原異步電動機的保護就可，而且是一種經濟的無功補償。這是因為：

①異步電動機在運行時所需要的無功功率從異步電動機的等效電路中可知由兩部分組成：一部分是勵磁支路所需的無功功率；另一部分是負荷支路所需的無功功率。小容量的異步電動機主要是勵磁支路所需的無功功率，當負荷從由零到滿載時，其變化很小，隨負荷的增加而略有下降；而負荷支路所需的無功功率隨負荷增加而增加，其值一般要比勵磁支路所需的無功功率要小，異步電動機容量越小，相對的比例也越小。小容量的異步電動機從空載到滿載，其總的無功功率的變化不大，以Y801.2(0.75kW)為例，空載時無功功率為0.531kvar，而滿載時為0.646kvar。表1為幾種小容量Y型異步電動機在不同的負載率下所需的無功功率。從表中可知，容量小所需無功功率在不同的負載下變化很小。

異步電動機隨著容量的增大，從空載到滿載所需的總無功功率變化相應加大，如Y165L-2(18.5kW)，空載時所需無功功率5.343kvar，而滿載時為10.651kvar。但一般空載與滿載的無功功率之比約為0.5以上。因此，對低壓異步電動機的無功補償，其并聯電容器在運行時的實際補償容量，只要能補償其勵磁功率，就能使異步電動機運行的功率因數在負載率從40%～100%都有較高值(0.9以上)，而低負載時，其功率因數雖不能達到0.9左右，但由于所需的無功功率量很小，因此產生的線損不大，而比無補償時降低了很多。

②由于異步電動機本身就是很好的放電線圈，所以在異步電動機外加電源電壓失去時，三相低壓異步電動機專用無功補償電容器可以向異步電動機放電，使電容器端電壓很快下降到零，在電網電壓復現(電網“重合閘”成功)時，就不會出現過電壓。因此，異步電動機與電容器并聯之間不能加裝熔斷器保護或開關，異步電動機與電容器應同時投入或斷開。

③由于并聯電容器在異步電動機的額定電壓下，所產生的無功功率小于異步電動機在額定電壓下空載時需要的勵磁功率(略小于空載無功功率)。當電壓上升時，電容器所產生的無功功率隨電壓的平方增加，而異步電動機因鐵芯的磁飽和，其需要的無功功率增加將大于電容器的無功功率增加；當電壓下降時，異步電動機和電容器的無功功率幾乎都將隨電壓的平方下降。因此，并聯電容器的補償容量在運行時所產生的無功功率，總小于異步電動機的不同負載下所需的無功功率。因此，不會產生過補償。

④由于電容器的無功功率比補償異步電動機空載無功功率要略小于一點，也就是說僅為勵磁功率，因此，也就不會產生異步電動機的自勵現象。其現象可用圖2來分析。



QC1、QC2、QC3為三相低壓異步電動機就地無功補償電容器的電壓電流曲線，在運行電壓為E1B時，電容器的無功電流分別為I0C、I0B、I0A，其中I0B就是異步電動機的勵磁電流，I0C大于異步電動機的勵磁電流I0B、I0A，小于異步電動機的勵磁電流I0B。若電容器的電壓電流曲線為QC3，當異步電動機與專用電容器在電源斷開后，為簡化分析，假定不考慮異步電動機負載和損耗、電容器的損耗，由于異步電動機定子、轉子鐵芯的磁回路殘存的磁場產生的微小電壓E0，使電容器產生微弱進相電流，電容器的進相電流又促使異步電動機的磁通增大，而異步電動機的磁通增大又使其產生的電壓增大，異步電動機磁場產生的電壓增大，又使電容器的進相電流進一步增大，這樣，異步電動機磁場產生的電壓與電容器的進相電流反復相互作用，使勵磁電流所感應電壓從K點不斷呈階梯上升到C點(電容器電壓電流曲線QC3與異步電動機磁飽和曲線交點)，達到相應E1C，而E1C大大超過異步電動機與電容器的額定電壓E1B，這就是自勵磁現象。由于異步電動機在空載的情況下，也有損耗，因此，勵磁電流所感應電壓實際上將比E1C要低。如果電容器的電壓電流曲線為QC1、QC2，即使不考慮異步電動機負載和損耗、電容器的損耗，其勵磁電流所感應電壓從K點不斷呈現階梯上升到A(電容器電壓電流曲線QC1與異步電動機磁飽和曲線交點)或B(電容器電壓電流曲線QC2與異步電動機磁飽和曲線交點)點，達到相應電壓E1A、E1B，就不可能出現勵磁電流所感應電壓高于異步電動機與電容器的額定電壓的自勵磁現象。

從上可知，只要電容器僅補償異步電動機的勵磁功率，就不會產生異步電動機的自勵磁現象。

⑤對于家庭式的異步電動機采用三相低壓異步電動機就地無功補償的經濟性是明顯的，因為它比其他復雜的無功補償要便宜得很多。就是對無功負荷僅為異步電動機的工礦、企業等也是經濟的，因為雖然它裝置的總無功容量要為集中的無功裝置的3～4倍，但集中無功補償裝置的單位容量的費用卻為單臺電容器的4～6倍左右，異步電動機就地無功補償總費用要比集中的無功補償裝置少。而且用三相低壓異步電動機就地無功補償電容器可降低工礦、企業內的低壓電網損失，節約了能源，減少了電費支出。

⑥三相低壓異步電動機就地無功補償電容器可選用常用的低壓自愈式金屬化膜電容器，該電容器以金屬化聚丙烯薄膜作電極和介質，其產品具有自愈性，并且有重量輕、體積小、損耗低等優點，特別是價格低?？紤]到鄉鎮電網電壓波動較大，后半夜稍偏高，加上無功補償后，電壓要相應提高一點，電容器的額定電壓宜選用常規的400V產品。但要求電容器接線端子、引線等帶電體不能外露，以保安全。

綜合以上所說，可明顯得出：三相低壓異步電動機就地無功補償是一種經濟、簡單、高效、可靠的無功補償方法，不僅適合鄉鎮分散的加工業、家庭式工業內裝置的異步電動機，而且對工礦的異步電動機也同樣適合。它是降低低壓供電網和電表后的內線損耗的最有效方法。曾在杭州市余杭區、臨安縣的農村家庭每臺織機中裝置三相低壓異步電動機就地無功補償電容器，取得了較為理想的效果。

3 Y系列、J02系列常用小型三相異步電動機就地無功補償電容器配置容量

由于異步電動機補償電容器容量要根據各種規格電動機，在不同負載下所需的無功功率以及電容器容量誤差等因素來選擇，不能簡單地用0.4乘電動機的額定容量來確定。這因為不同系列、不同容量、不同極數其空載的無功功率與電動機的額定功率之比相差是很大的，從表1中可明顯看出。三相低壓異步電動機專用無功補償電容器容量的選擇既要考慮到盡量減少不同規格數量，要考慮一種規格盡可能多適用于幾種異步電動機的型號，同時又要保證異步電動機在不同的負載時功率因數滿足補償要求和不發生自勵磁現象的過電壓。

表2、表3為Y系列、JO2系列常用小型三相異步電動機(15kW及以下)就地無功補償電容器容量配置表，是根據各異步電動機在不同負載下所需的無功功率選擇的，對改善功率因數的效果是滿意的。

4 結論

異步電動機就地無功補償是一種經濟、簡單、高效、可靠的無功補償方法，應在廣大的鄉鎮和工礦企業推廣。建議電容器制造廠家應生產與異步電動機相配套的產品；異步電動機的制造廠家應在設計上考慮專用補償電容器的安裝位置；供電部門應制定相應規定，大力推廣異步電動機無功補償，以降低低壓電網線損。

參考文獻

［1］閻國華，閻恩剛.三相異步電動機經濟運行速查表［M］.北京：機械工業出版社，1993

［2］吉林省電機工程學會，吉林省電力試驗研究所編譯.功率因數調整技術［M］.長春：吉林科學技術出版社，1991

［3］陳丕璋，周明定，俞鑫昌. 電動機節能技術［M］北京： 科學出版社，1989.

篇4

一、磁電機的組成

磁電機由磁鐵轉子、導磁架、線包和軟鐵芯、電容器、斷電器、分電器和殼體組成。如圖1所示。

二、磁電機的工作原理

磁電機產生高壓電是分兩步進行的。第一步是產生低壓電，即改變穿過初級線圈的磁通而使初級線圈感應出低壓電，稱為初級電勢;第二步是把低壓電變成高壓電，即在適當的時機斷開低壓電路，使初級線圈的感應電流和伴隨感應電流而產生的感應電磁場迅速消失，使鐵芯磁通發生劇烈的變化，從而使次級線圈感應而產生高壓電。

三、低壓電如何變高壓電

初級線圈感應電磁通的變化固然可以使次級線圈產生感應電勢，但由于磁通的變化率較小，次級線圈的感應電勢不高，不足以使電嘴產生電火花。因此，就要采用在適當瞬時斷開電路的方法，即在初級線圈感應電流最大的時刻即感應電磁通達到最大值的時刻斷電，能最大限度地提高次級線圈的感應電勢。從而能產生15000V-20000V的高壓電，保證電嘴處能擊穿空氣隙而形成電火花。

斷電的任務由磁電機的斷電器來完成。

四、電容器的工作

在低壓電路斷電時，初級線圈自己也會產生相當高的自感電勢，300V-500V，且觸頭間的間隙很小，很容易產生較強烈的電火花。

會導致：

1.燒壞觸頭;

2.斷電時電流不能立即中斷而仍按原來的方向流動，因而初級線圈的感應電磁通的變化率減小，會削弱次級線圈的感應電勢。

為了盡可能的消除在斷電時初級線圈自感應電勢所造成的不良后果，在磁電機的低壓電路上安裝電容器。電容器與斷電器觸頭并聯，一端與初級線圈連接，另一端與磁電機殼體搭鐵。

安裝電容器后，當觸頭剛剛分離時，可向電容器充電，就不足以產生火花;當電容器電壓升高以后，觸頭間的間隙也變大，火花則大為減弱;火花的減弱，意味著電流迅速消失，因而鐵芯磁通變化率增大，次級感應電勢也就提高了。

電容器可以減弱電火花，但不能根本消除。因此還需時常注意觸頭的燒傷程度，定期進行擦拭。

五、磁電機開關

磁電機開關用來控制磁電機的工作。

磁電機開關的工作情況如下（A/B型機相同）：

1.磁電機開關在“OFF”位時，左、右磁電機的電容線通過磁電機開關接地，左、右磁電機均不工作;

2.磁電機開關在“L”（左磁）位時，左磁電機電容線與地斷開，左磁正常工作，此時右磁不工作;

3.磁電機開關在“R”（右磁）位時，右磁電機電容線與地斷開，右磁正常工作，此時左磁不工作;

4.磁電機開關在“BOTH”（雙磁）位時，左、右磁電機的電容線均與地斷開，左、右磁電機正常工作;

5.磁電機開關在“START”（起動）位時，起動繼電器吸合，起動機工作;此時左右磁電機相當于開關位于雙磁位時的狀況，均正常工作。

六、磁電機電子線路常見故障

1.電容線在接線片根部斷，此時該磁電機無法關閉，現象為試車檢查時，該磁電機不掉轉。

2.誤將屏蔽線或滑油溫度接地線接到磁電機的電容線上，此時，該磁電機不工作。

3.電容線與屏蔽線短路，此時，該磁電機不工作。

篇5

關鍵詞：無功功率補償 的技術經濟 特點

交流異步電機在工業與民用建筑系統中應用廣泛。在民用范圍中運行機械多為連續運行，不調速，操作不頻繁的場合，如風機、水泵、冷凍機多為結構簡單，易維護的異步電動機。在工礦企業中，不少電動機負荷率低，經常處于輕載或空載狀態，功率因數普遍不高。負荷率低，則功率因數愈低，無功功率相對于有功功率的百分比更大，顯著地浪費電能。因此對異步電動機采用無功功率補償以提高功率因數，節約電能，減少運行費用，提高電能質量，符合我國節約能源的國策，同時亦給企業帶來經濟效益。

1　無功功率補償的種類和特點

1.1　集中補償

在高低壓配電所內設置若干組電容器，電容器接在配電母線上，補償供電范圍內的無功功率，如圖1所示。1.2　組合就地補償(分散就地補償)電容器接在高壓配電裝置或動力箱的母線上，對附近的電動機進行無功補償，如圖2所示。

1.3　單獨就地補償

將電容器裝于箱內，放置在電動機附近，對其單獨補償。圖3為電容器直接接在電動機端子上或保護設備末端，一般不需要電容器用的操作保護設備，稱為直接單獨就地補償。圖3a為經常操作者，采用接觸器；為非經常操作者，采用空氣斷路器；為高壓電容器直接單獨就地補償，宜采用真空開關。圖4為不采用控制設備，由電動機控制開關操作，但電容器必須采用內裝熔絲或另裝熔斷器。如采用控制設備，如圖5所示，為控制式單獨就地補償，多用于降壓起動或有可逆運行等有特殊操作要求的電動機。

2　無功功率補償的作用

2.1　改善功率因數及相應地減少電費

根據國家水電部，物價局頒布的“功率因數調整電費辦法”規定三種功率因數標準值，相應減少電費：

(1)高壓供電的用電單位，功率因數為0.9以上。

(2)低壓供電的用電單位，功率因數為0.85以上。

(3)低壓供電的農業用戶，功率因數為0.8以上。

根據“辦法”，補償后的功率因數以分別不超出0.95、0.94、0.92為宜，因為超過此值，電費并沒有減少，相反初次設備增加，是不經濟的。

2.2　降低系統的能耗

功率因數的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。

設R為線路電阻，ΔP1為原線路損耗，ΔP2為功率因數提高后線路損耗，則線損減少

ΔP=ΔP1－ΔP2=3R(I12－I22)(1)

比原來損失減少的百分數為

(ΔP/ΔP1)×100％=1－(I2/I1)2·100％(2)

式中，I1=P/( 3 U1cosφ1)，I2=P/( 3 U2cosφ2)補償后，由于功率因數提高，U2 >U1，為分析方便，可認為U2≈U1，則

θ=[1－(cosφ1/cosφ2)2]·100％(3)

當功率因數從0.8提高至0.9時，通過上式計算，可求得有功損耗降低21％左右。

在輸送功率P= 3UIcosφ不變情況下，cosφ提高，I相對降低，設I1為補償前變壓器的電流，I2為補償后變壓器的電流，銅耗分別為ΔP1，ΔP2；銅耗與電流的平方成正比，即

ΔP1/ΔP2=I22/I12

由于P1=P2，認為U2≈U1時，即

I2/I1=cosφ1/cosφ2

可知，功率因數從0.8提高至0.9時，銅耗相當于原來的80％。

2.3　減少了線路的壓降

由于線路傳送電流小了，系統的線路電壓損失相應減小，有利于系統電壓的穩定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高)，有利于大電機起動。

2.4　增加了供電功率，減少了用電貼費

對于原有供電設備來講，同樣的有功功率下，cosφ提高，負荷電流減小，因此向負荷傳輸功率所經過的變壓器、開關、導線等配電設備都增加了功率儲備，發揮了設備的潛力。對于新建項目來說，降低了變壓器容量，減少了投資費用，同時也減少了運行后的基本電費。

3　就地補償與集中補償的技術經濟分析

3.1　電容補償在技術上應注意的問題

(1)防止產生自勵。

采用電容器就地補償電動機，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流，如果電容過補償，就可使電動機的磁場得到自勵而產生電壓，如圖6所示。因此，為防止產生自勵，可按下式選用電容

QC=0.9 3UI0

(2)防止過電壓。

當電容器補償容量過大，會引起電網電壓升高并會導致電容器損壞。我國并聯電容器國標規定：“工頻長期過電壓值最多不超過1.1倍額定電壓?！币虼吮仨毞螿C< 0.1Ss的條件。

(3)防止產生諧振。

(4)防止受到系統諧波影響。

對于有諧波源的供電線路，應增設電抗器等措施，使諧波影響不致造成電容器損壞。

3.2　兩者比較

就地補償較集中補償，更具節能效果。

4　電容補償控制及安裝方式的選擇

4.1　就地補償與集中補償的有關規定

(1)GB12497—90《三相異步電動機經濟運行》第7.6條規定：50kW以上的電動機應進行功率因數就地補償。

(2)GB3485—83《評估企業合理用電技術導則》第2.9條規定：100kW以上的電動機就地補償無功功率。

(3)GB50052—95《供配電設計規范》第5.03及5.0.10規定。

(4)國外用電委員會法規與專業學報均有類似規定與刊載。

4.2　電容補償方式的選擇

采用并聯電容器作為人工無功補償，為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡，即低壓部分的無功宜由低壓電容器補償，高壓部分的無功宜由高壓電容器補償。對于容量較大，負荷平穩且經常使用的用電設備的無功功率，宜就地補償。補償基本無功的電容器組宜在配變電所內集中補償，在有工業生產機械化自動化程度高的流水線、大容量機組的場所，宜分散補償。

4.3　電容器組投切方式的選擇

電容器組投切方式分手動和自動兩種。

對于補償低壓基本無功及常年穩定和投切次數少的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補償或輕載時電壓過高，易造成設備損壞的，宜采用自動投切。高、低壓補償效果相同時，宜采用低壓自動補償裝置。

4.4　無功自動補償的調節方式

以節能為主者，采用無功功率參數調節；當三相平衡時，也可采用功率因數參數調節；為改善電壓偏差為主者，應按電壓參數調節；無功功率隨時間穩定變化者，按時間參數調節。

5　電容補償容量的選定

5.1　集中補償容量確定

先進行負荷計算，確定有功功率P30和無功功率Q30，補償前自然功率因數為cosφ1，要補償到的功率因數為cosφ2。則

QC=αP30(tgφ1－tgφ2)

α為平均負荷因數。

5.2　電動機就地補償電容器容量確定

就地補償電容器容量選擇的主要參數是勵磁電流，因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件。負載率越低，功率因數越低；極數愈多，功率因數越低；容量愈小，功率因數越低。但由于無功功率主要消耗在勵磁電流上，隨負載率變化不大，因此應主要考慮電動機容量和極數這兩個參數，才能得到最佳補償效果?？捎檬?4)計算。

6　結合工程實例談電容補償的應用

以某大型項目中能源中心為例，該項目設備裝機容量約為21000多千瓦，其中高壓電動機設備容量為5400多千瓦，其他低壓設備容量為5000多千瓦。供電電源的電壓等級為10kV。本著“節能、高效”的方針，初次嘗試了采用燃汽輪機發電機組自發電，冷、熱、電三聯供，做到汽電共生，實現能源綜合利用。經過經濟分析，采用10kV作為高壓電動機的供電電壓等級，投資較省，同時亦減少變電環節，也就減少了故障點。根據負荷計算，共采用六路10kV電源，分別對高壓電動機直配。

在這個項目中，高壓電動機主要用于空調系統中的中央空調機組，以及主機的外部設備——冷凍水循環泵和冷卻水循環泵多臺設備。這些設備單機容量很大，離心機組單機最大達2810kW(共5臺)，小的870kW(共4臺)，冷凍水循環泵單機560kW(共9臺)，冷凍水循環泵單機亦有380kW(共3臺)，自然功率因數在0.8左右。如果在10kV配電室集中補償電容，不采用高壓無功自動補償的話，如此大容量的電動機起、停會使10kV側功率因數不穩定，有可能造成過補償，引起系統電壓升高。同時，從配電室至冷凍機房高壓電動機的線路最近50m，最遠140m，線路損耗相當可觀，綜合考慮到高壓自動補償元件、技術、價格均要求高，因此采用高壓電容器就地補償，與電動機同時投切。高壓電容器組放置在電動機附近。這些電動機采用自耦降壓起動方式，高壓就地補償裝置以并聯電容器為主體，采用熔斷器做保護，裝設避雷器用于過電壓保護，串聯電抗器抑制涌流和諧波。這樣做，不僅提高了電動機的功率因數，降低了線路損耗，同時釋放了系統容量，縮小了饋電電纜的截面，節約了投資。

對于低壓設備，由二臺1000kVA及二臺1600kVA變壓器配出，低壓電機布置較分散，因此，在變電所變壓器低壓側采用電容器組集中自動補償。雖然一些低壓電動機的容量也不小，就地補償的經濟效益亦有，但這些設備主要用于鍋爐房和給排水設備，鍋爐房的設備不如冷凍機房集中，環境較差，管理不便，因此，在低壓配電室采用按功率因數大小自補償是較合適的。

篇6

【關鍵詞】：低壓電氣裝置 過負荷 短路保護 措施

中圖分類號： S219.033 文獻標識碼： A 文章編號：

一、低壓電氣裝置及配電線路過負荷保護

配電線路過負荷保護的目的是保護電纜在允許的工作溫度下長期運行，避免電纜因過負荷發熱，損壞絕緣性能，降低電纜使用壽命。電氣設備過負荷原因（以電力電容器為例） ，過負荷就是設備承受的負荷（功率）超過其額定值的現象。對于電氣設備，其特點之一就是過電流。

1、電氣設備過負荷原因

電容器在合閘投入電網時產生的合閘涌流。一般限制為正常工作電流的6～8倍，頻率高，可以達到2.5～3kHz。電壓波形畸變引起電容器過電流。電網中由于大功率可控硅整流器等非線性設備投運及變壓器鐵芯的磁飽和等都會使電壓波形發生畸變。由于容抗與頻率的增加，諧波次數越高，對該次諧波表現出來的容抗越小，諧波電流就越大。當電容與電源及線路阻抗、串接電抗器阻抗形成諧振時，可能出現對某次諧波電流的放大現象。使得流過電容器的電流大大超過額定電流。如圖所示為h次諧波電流分布圖。圖中電容器同一母線上有一諧波電流源，即h次諧波恒流源，流入系統和電容器的h次諧波電流分別為：、 。對中低壓系統的h次諧波阻抗，有：，即忽略電阻，由純電抗組成，電容器組則一般串有電抗器，。

系統的參數會隨著系統結構和負荷狀況而變化，因此在由并聯無功補償電容器的系統中要時刻注意避免諧波放大現象的發生。電容器運行中關于過電流的規定：電容器在額定頻率和額定正弦波電壓下，其有效值電流不大于1.3倍額定電流。很多人將其理解為：總的電流有效值不大于1.3倍額定值。

2、電氣設備過負荷保護

過負荷對電氣設備的影響主要是因為過高的溫升而降低電氣設備的使用壽命。因此，過負荷保護的原則就是防止電氣設備過熱。保護根據原理的不同，可以分為三類：1）溫度保護；2）根據熱累積的原理動作的保護；3）根據電流的大小來動作的保護。

（1）溫度保護

溫度保護用于保護電機設備是隨國外引進的設備進入國內的，其基本思想是：將溫度敏感元件粘在或者埋設在被保護設備的最熱部位，以此來實時監測設備的溫度。當設備過熱時切除電源，以達到保護設備的目的。這種保護方式能夠較真實地反映設備溫度，作為過負荷保護原理上講是比較理想的。溫度保護按照采用的溫度敏感元件性質的不同又分為2類： 1）溫敏元件為開關特性，如雙金屬片，溫度達到一定程度，雙金屬片動作，斷開設備電源。2）溫敏元件輸出為模擬信號，采用的溫度敏感元件有：A）熱敏電阻——由金屬氧化物、陶瓷半導體或炭化硅材料制成。PTC、NTC。B）熱電阻——由銅、鎳、鉑等金屬材料制成（如最常見的鉑電阻）；C）熱電偶；D）PN結。

優點： 保護的原理最簡單、直接，能比較真實地反映設備溫度，在一定程度上可以反映短路故障。

缺點：A）準確度的問題：設備在不同的工作條件下最熱點可能不一樣。有些設備的最熱點可能不適合安裝測溫元件。B）信號的傳輸問題：被保護設備多為高電壓、大電流設備，對弱電測量信號可能存在較強的干擾。在被保護設備故障時電壓電流異常，干擾可能更加嚴重。保護裝置的安裝位置可能與被保護設備距離較遠，可能幾十米、上百米，這時就有弱信號的可靠傳輸與傳輸成本的問題。

（2）根據熱累積的原理。

反映電流的熱效應，電流產生的熱量達到一定時，保護動作。有兩類：1）熔斷器；2）熱繼電器。

熔斷器優點：簡單、成本低。缺點：準確度低，溫升特性與被保護設備存在差異，保護動作后需更換，較麻煩。

熱繼電器——電流流過繼電器中的發熱元件，元件發熱，使雙金屬片受熱動作。

優點：構造簡單，價格低廉，使用方便，廣泛應用于電動機的過載和斷相保護。不存在熔斷器那樣的更換問題。

缺點：A）同樣由于被保護設備（主要是電動機）與熱繼電器不是一體的，溫升特性與被保護設備也存在差異。用熱繼電器很難反映不同型式和容量的電機的溫升；當電機負荷變動大時，保護的困難更多；B）影響熱繼電器動作的因素眾多，如環境溫度、安裝方向都會影響其動作時間；C）精度太低，同型誤差可達到20%；

（3）根據電流的大小來動作的保護

A）定時限：大于某一電流值（如過電流倍數：），經過過一定的延時后斷開。

B)階越時限：過負荷倍數在之間時允許時間為，在時，允許時間為。

C)反時限：保護的完全按照設備的過負荷特性曲線來設定動作時間。

D)可變時限：用電流來模擬熱累積效應，是反時限的一種。

二、低壓電氣配電線路的短路保護

1、低壓配電線路短路保護的裝設要求

所有的低壓配電線路都應裝設短路保護裝置。短路保護裝置的裝設，應保證線路末端發生短路時，保護裝置能可靠動作。短路保護裝置應能避開線路中短時間過負荷的影響，如大容量異步電動機的啟動瞬間等，同時又能可靠地保護線路。低壓配電線路的短路保護，通常采用熔斷器或低壓斷路器來完成。

2、短路保護用熔斷器熔體電流的確定

當采用電纜或穿管絕緣導線配電時，熔斷器熔體的額定電流應小于或等于電纜或穿管絕緣導線允許載流量的2.5倍。當采用明敷絕緣導線配電時，熔斷器熔體的額定電流應小于或等于導線允許載流量的1.5倍，這是由于明敷絕緣導線的絕緣等級偏低，絕緣容易老化的緣故。當熔斷器用來保護配電線路末端的短路事故時，熔斷器熔體的額定電流應小于或等于線路末端發生單相接地短路或兩相短路時短路電流的1/4倍。

3、低壓電網短路電流計算的特點

在低壓電網中運行的變壓器低壓側發生短路時可以認為變壓器的高壓側端電壓不變和低壓側短路電流不衰減。也就是說，變壓器高壓側電源可視為無窮大。理論上，變壓器低壓側的所有低壓元件，包括母線和電纜、電流互感器的一次線圈、斷路器和刀閘觸頭的接觸電阻等，對低壓短路電流都有影響，但為了簡化計算，使計算出的短路電流值又偏于安全，容許不考慮占回路總阻抗不超過10%的元件。低壓電網一般以三相短路電流為最大，并與中性點是否接地無關。在低壓電網中，一般不允許忽略電阻，因此短路電流非周期分量比高壓電網衰減快得多，故短路電流最大有效值及短路沖擊電流與周期分量比值一般不太大。

三、總結

低壓電氣裝置設備以及配電線路常見過負荷、短路故障，是影響低壓電氣裝置正常運行的主要故障因素。因此，為了保護低壓電氣以及配電線路，在發生上述故障時及時應及時切斷電源，確保人身和財產的安全，或使這類故障產生的危害最小化。就要確保了解有關的保護原理和應用必要的方法解除和減少故障帶來的危害和影響。

【參考文獻】：

[1]童曉鳴.低壓電動機的容量、保護及保護配置的選擇[J].安徽建筑，2011，18(1)：130-131.DOI：10.3969/j.issn.1007-7359.2011.01.062.

篇7

關鍵詞：無功負荷；就地補償；電容器；經濟效益

中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A

1概述

在電力用戶中，為了提高功率因數，大多數采用了在0.4千伏配電母線上安裝補償電容器的辦法。這種補償方式，實際上只能改善用戶配電變壓器及供電網絡中的功率因數，而對用戶0.4千伏級線路上的電能損耗卻幾乎起不到減少的作用。用戶安裝補償電容器主要是滿足供電部門對功率因數考核的要求，自身受益少。

據資料統計，電動機是低壓電網中無功電能的主要消耗者，選擇將電容器安裝在電動機附近，是節電效果最好、結線最簡單和容易實現的無功補償方式。

2就地補償的優越性

2.1 供電部門可以使網內輸送的無功功率減少，從而達到全網因輸送無功功率所引起的有功功率網損最小。

2.2 電容器和電動機直接并聯在一起，安裝簡單，且同時投入和停用，可以保證無功不倒流，使用戶的功率因數始終處于滯后的狀態下。

2.3 使用戶內部矛盾0.4千伏低壓線路上的無功電流大量減少，從而“釋放”出富余容量，可使供電能力增加30%左右，減少了對電氣設備的投資。

2.4 因為減少了線路壓降可以提高電動機的端電壓，相應可減少電動機的電流，延長電動機的使用壽命。綜上特點，世界工業發達國家如美國、日本等國已都把無功就地補償列入行業技術法規（如《美國國家電氣法規NEC-460》、《日本電氣學會標準JEC-8001-1982》、《日本東京電力公司技術法規》等），作為補償方案的最佳選擇并迅速得到推廣普及。

3 補償容量的確定

單臺電動機進行無功就地補償，就根據電動機的運行工況和技術參數確定。

3．1 載電流計算

3.1.1 機械負荷慣性小時（如風機等）

3.1.2機械負荷慣性大時（如水泵等）

式中：Qc--補償容量（kvar）

KBKB'--補償系數

Ue--電動機額定電壓（V）

IO--電動機空載電流（A）

電動機的空載電流IO，由廠家提供，或用鉗型電流表實測，或參照下式確定。

式中：Ie--電動機額定電流

COSφe--電動機額定負荷時的功率因數

按電動機額定功率計算

式中：Pe--電動機額定功率（kw）

KB--補償系數，表達式為 )

φe--額定功率因數角

b--最大轉矩對額定轉矩的倍數。

4 補償接線方式

4.1對直接起動的電動機并聯電容器時，可將電容器并到電動機控制器的負荷側或電動機進線處（如圖1所示），使電容器和電動機一起投入和停用。

4.2星-三角起動的電動機的補償電容器接線，應在電容器連接線上安裝CJ19接觸器，使用時只能在由星形起動后轉入角形正常運轉時，電容器才能并上（如圖2所示），以此避免在星-角開路轉換中，電動機因自勵產生過電壓。

5電容器的連接導線、開關和保護裝置

根據《農村低壓電力技術規程》DL499-2001規定；低壓并聯電容器的開關、保護裝置及連接件的選擇，均應能承受1.5In（電容器額定電流）的連續過電流，并能承受投入電容器時可能產生的調幅值及高頻率的過渡過電流所引起的電動力和熱效應。

6就地補償經濟效益的計算

6.1 求補償后的功率因數

6.2 求補償后的損耗降低率

6.3 求電流降低率

6.4 求可挖掘的變壓器容量

(kVA)

6.5 求可挖潛的有功功率

(kW)

6.6求年節電量

(kWh)

6.7求補償后節約電費

(元)

6.8求補償后電容器的投資

(元)

6.9求補償后的償還期限

式中：Kg--無功經濟當量，取0.06kw/kvar

T--年運行時間（小時）

C--購電價（元/kWh）

C'--電容器購價（元/kWh）

結束語

無功負荷就地補償可使電力用戶滿足供電部門對功率因數的要求，又可使用戶內部0.4千伏低壓線路上的損耗減小，實際節電效果可達10%-20%，使用戶能夠獲得無功補償的最佳經濟效益。

參考文獻

[1]原固均，張蓮瑛，蔣明其.農村低壓電力技術規程DL449-2001[M]北京：中國電力出版社.2001年10月.

篇8

關鍵詞：低壓電網；無功補償；隨機補償；隨器補償；跟蹤補償

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）07-0114-03

一、概述

電壓質量作為電能質量的重要指標，又和電網中的無功功率存在著關系。在低壓電網中，大多數用電機器設備屬于感性負載，它的功率因數特別低，而這對線路和配電變壓器必然會產生影響，但是，通過采用無功補償技術，可以提高其功率因數，對節約電能降低損耗具有很重要的意義。

在電網中，變壓器能夠消耗無功功率的20%～25%，電動機能消耗無功總工量的60%～65%，如果對電網進行一定的無功補償，那么其損耗會得到大大降低，功率數也會得到很大提高。如今隨著無功補償技術的不斷進步，其會大大增大電力企業的經濟效益。

通過對電力網無功功率消耗的數據進行分析，可以知道，很多無功功率都會在各級網絡和輸配電設備中進行消耗，而且在低壓電網中，其消耗率最大。如果要減少無功功率在傳輸過程中的損害，就必須合理配置無功補償設備。

二、無功補償的基本原理

不管是在工業負荷中，還是民用負荷中，大多數都屬于感性。而所有的電感負載都需要進行大量的無功補償，提供這些無功功率一般需要通過兩種途徑：輸電系統提供；補償電容器提供。作為輸電系統提供，在設計輸電系統時，不僅要考慮到有功功率，也不能忽略無功功率。因為由輸電系統傳輸無功功率，會讓增大輸電線路及變壓器的損耗，降低系統的經濟效益。但如果由補償電容器就地提供無功功率，就會避免由輸電系統傳輸無功功率，從而會降低無功損耗，提高系統的傳輸功率。

三、低壓配電網無功補償的方法

要提高功率因數，一般需要采用低壓無功補償的技術，方法包括：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

（一）隨機補償

隨機補償，即是把電動機和低電壓容器組連接在一起，同時，要運用控制、保護裝置來和電機一起進行投切。其適用的范圍一般為電動機的無功消耗，主要為補勵磁無功，采用這種方法就可以在一定程度上減輕用電單位的無功負荷。其優點可以總結為：在用電設備進入運行狀態時，無功補償也開始運行，當設備停止運作，無功補償也立即停止，并且不必重復進行補償容量的調整。在投資、空間占地、安裝和維護方面都具有很大的優勢。

（二）隨器補償

隨器補償，即為借助低壓保險，在配電變壓器的二次側接入低壓電容器，采用這種補償方法，可以對配電變壓器的空載無功進行補償。

變壓器的空載勵磁無功決定了配電變壓器在空載或者輕載時的無功負荷。作為用電單位無功負荷的主要部分為配變空載無功，在輕負載的配電變壓器中，配變空載無功占據供電量的損耗很大，其會增加電費單價。其優點可以總結為：它能很好地補償配變空載無功，并且農網無功基荷起到很好的限制作用。同時，其維護方便，安裝簡單是無功補償的有效手段。

（三）跟蹤補償

跟蹤補償，可以將低壓電容器組補償在大用戶0.4kV母線上，其方法是使用無功補償投切裝置，將其作為控制保護裝置。一般而言，配變用戶在100kVA以上的都可以適用這種補償方法。

它的優點是可以和隨機、隨器兩種方式進行互換，并且可以達到不錯的補償效果，運行的十分方便靈活，而且在維護和壽命上較前兩者更占優勢。但是由于其控制保護裝置較為復雜，投資較大。

四、無功補償對電網的影響

（一）降低電網線路損耗

因為電力線路上有功功率的損耗是跟功率因數的平方形成反比的，如果把功率因數增大，那么會達到將達電力線路的有功損耗，因而在傳輸過程中能夠減少電能的損耗。

（二）降低電網的功率損耗

如果無功補償的能量增加了，那么電網發送的無功功率就會相應減少，因而可以達到把電網和變壓器中的功率損耗降低的目的，從而使供電效率得到大大提高。

（三）降低電網的電壓損耗

由于在無功補償運行后，會使電力網的無功功率減少，電力線路中的電壓損耗也因之降低，從而使用戶端的電壓質量也得到提高。

（四）增大電網輸出的有功功率

根據視在功率s與電網中的有功功率P之間關系可以知道，如果視在功率不變，功率因數COS就會增大，那么相應的也會使電網輸出的有功功率P得到增大，而在電網發出功率中的有用功比例也得到提高。

五、無功補償應注意的問題

（一）防止過補償

如果使用操作電容器來使電動機得到補償，在把電源切斷后，電動機還會因為慣性作用持續運行一會，而這時的電容器的放電電流就變成勵磁電流，電動機的磁場得到自勵，從而出現電壓向系統倒送無功。剩下的多余的無功功率會使運行電壓得到提高，對設備的安全造成威脅，對網絡的損耗也會加大，節能效果也會因之而降低。

（二）功率因數補償要合理

通過數據分析可以得知，如果把功率因數從0.9提高到1.0，其所用的補償容量跟把功率因數從0.8提高到0.9的補償容量相差不多。但分析后得知，前者降損幅度才為后者的一半，因而不能一定強迫追求高補償度，而是應該根據投資效益來一起采取措施。一般而言，補償后的功率因數在0.9～0.95之間則為正常。

（三）防止產生諧振

如果遇到供電線路存在諧波源，就需要采用增加電抗器等方法，使電容器不會因為受其影響而損壞。

（四）防止過電壓

如果電容器在補償容量過大時，電網電壓就會升高，電容器也因之而損壞，根據國標的規定，工頻長期過電壓值最多不能超過1.1倍的額定電壓。

六、結語

隨著經濟，社會的發展以及電力體制改革的不斷深入。電網技術工作遇到了很多前所未有的挑戰，面臨著許多新問題。在低壓電網中，由于存在配電變壓器多和輸電線路長的問題，電網在傳輸過程中就會將很多電能損耗掉，因而低壓電網的運行狀況和電能損耗的多少是和電網工作的穩定以及安全生產和人們生活用電有著十分密切的聯系。因而，在配電網中實行無功補償，來提高功率因數，已經成為降低電能損耗、提高輸配電設備的有效方法。

參考文獻

[1] 孫立滿，陳繼軍．農村配電網中無功補償的探討[J]．安徽電力，2008，（4）．

[2] 劉建強，陳剛．配電網四種無功補償技術方案比較[J]．電力電容器，2003，（3）．

[3] 劉和．淺談低壓電網變配電設備的安裝[J]．黑龍江科技信息，2011，（35）．

[4] 羅寶君，張興東．我國低壓電網中無功補償的意義探析[J].科學與財富，2011，（12）.

篇9

關鍵詞 低壓用電設備；無功補償；原理；特點；前景

中圖分類號 TL503 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)072-0174-01

低壓無功補償技術是指在低電壓配電網中安裝無功補償裝置的一種方法，主要有隨機補償、隨器補償、跟蹤補償三種實現途經。當前國內一些低壓用電設備的無功損耗達到損耗的80%以上，這跟我國向新型節能國家大步邁進的理念是不相稱的，所以研究推廣無功補償新技術意義重大。

1 低壓無功功率補償的原理和效益

1.1 原理解析

現實的電力網中接入了很多如電動機、變壓器等電力負荷，這些負荷大部分屬于感性負荷，運行過程中這些設備需吸納一定的無功功率。比如感性負載的異步電動機會吸收電網中的無功功率，其稱為功率因數滯后，即滯后電流引起的無功功率，所以進行無功補償，其原理如圖1所示。

圖1

圖（a）中R、L表示感性負載，電流為IL，功率因數角為λ。在負載支路兩端并聯電容C后，電流Ic超前電壓U的角度λ為-900。并聯電容器后，流過RL支路的電流仍為IL，但在并聯點前的電流就是IL與Ic的相量和，相量關系見圖（b）。

1.2 無功補償的效益

無功補償方式的效益主要體現在以下兩個方面：

對供電設備而言：無功補償能夠減少線路的電壓損失，降低供電設備如變壓器、開關的電能損耗，同時還能提高傳輸過程中有功功功率比例，最大化利用好設備的容量；另外還有，改善供電環境以及提高供電效率等功能。

對低壓用電設備而言：無功補償可以改善包括斷路器、接觸器等控制設備的效用，延長其電氣壽命。同時，還能避免電壓波形畸形，提高電網的穩定性。

2 不同類型的無功補償裝置

2.1 以電容器的控制投入方式為主的補償裝置類型

以電容器的控制投入方式為主的補償裝置包括交流接觸器控制投入型補償裝置、晶閘管控制投入型補償裝置、復合開關控制投入型補償裝置。

2.1.1 交流接觸器控制投入型補償裝置

在電容器的安裝過程中會產生極大的涌流，涌流值有時會超過額定電流的100倍，對電網造成干擾，減少電容器的使用壽命。目前，我們常通過使用投切專用接觸器來降低涌流。這種接觸器在接觸器切合的過程中，先接通輔助觸頭，通過限流電阻接入電路對電容器進行預充電，主觸頭接通再將電容器接入電路，這樣可將涌流限制在電容器額定電流的20倍以內。

2.1.2 晶閘管控制投入型補償裝置

TSC就是晶閘管控制投入型補償裝置，屬于無功補償裝置SVC的一個子類。這種裝置在晶閘管兩端電壓為零時發出瞬間觸發信號。如果晶閘管導通電壓降至1V的話，會產生很大的損耗，對散熱片的要求很高。

2.1.3 復合開關控制投入型補償裝置

復合開關控制投入型補償裝置是為了防止涌流入電容器，減少晶閘管持續運作時的耗費損失問題。電容器投入時，先利用晶閘管過零觸發來實現無涌流投入電容器，同時連通機械開關來保證電容器的順利連續運行。

2.2 以電容器連接方式為出發點的補償裝置

以電容器連接方式為出發點的補償裝置有三相電容器同時投切型補償裝置、單相電容器分相投切型補償裝置、調整不平衡電流型補償裝置三種裝置。

2.2.1 三相電容器同時投切型補償裝置

該補償裝置主要針對三相電力容器，通過其中一相的電流檢測來計算，為了達到補償目的，還要控制電容器的投入數量。因為電容器給三相提供的無功電流是差不多的，所以這類補償裝置只有在三相電流基本平衡的情況下才能實現。當負荷的三相電流不平衡的時候，三相便無法得到最佳的平均補償，無法達到平衡補償。

2.2.2 單相電容器分相投切型補償裝置

單相電容器分相投切型補償裝置是經過三相電流分別檢測來計算并且目的是控制各相電容器的投入量來達到補償，這種裝置相當于安裝3臺單相補償裝置的效果。

2.2.3 調整不平衡電流型補償裝置

調整不平衡電流型補償裝置是用三相電流檢測綜合計算并且目的是通過對各相電容器投入方式和適合數量的嚴格控制來達到補償和調節不平衡電流的要求。

3 低壓用電設備無功補償技術

3.1 低壓用電設備無功補償的限制條件

低壓用電設備無功補償的限制條件要從低壓電機的特性來看，要根據低壓電機的各項特性來探究其限制的條件。其中自勵現象是限制的重要條件。

自勵現象是電動機的磁場得到加強而產生的高電壓的現象，自勵現象下產生的自勵電壓在電動機是補償并且是空載的情況下可以達到普通額定電壓的2倍左右。當低壓用電設備處于自勵現象的狀態時，其無功補償的容量會減少，只有在避免自勵電壓的產生下補償容量才可以更大。

3.2 低壓用電設備無功補償的適用條件

適用條件是指低壓用電設備無功補償過程中的要求適用的范圍，低壓用電設備無功補償的適用條件主要是對于補償容量的選擇。為了使網絡的損耗得到最大程度的降低、提高電網質量，就需要對補償裝置類型和配置有針對性地進行合理選擇。低壓用電設備無功補償的適用條件主要是對于補償容量的選擇，這要根據其運行情況來進行測算。根據以下的公式：

式中ψ2為補償后的功率因數角；Ul為實測的電動機電壓；I1為實測的電動機電流。

以上所顯示的是補償電容器所需容量選擇的兩種計算方法。電容器容量是無功補償技術適用下的一個重要標桿，低壓用電設備的無功補償的適用范圍是由電容器的容量決定的。

4 低壓用電設備無功功率補償技術的前景

隨著電力企業進入精細化管理的階段，對供電質量提出了更高的要求，作為能切實改善電能質量，保障電網運行的一種成本低、應用廣、可靠性高的無功補償技術必將得到越來越多的

重視。

5 總結

本文通過對無功補償的原理及其效益、不同類型的補償裝置和低壓用電設備的無功補償所適用的范圍和限制條件三方面對低壓用電設備的無功補償技術進行了分析和探究。

參考文獻

[1]林師賢.低壓用電設備導線選擇的經濟性分析[J].科技資訊,2010,34.

[2]魏章懷.低壓用電設備的安全防范措施[J].農村電氣化,2004,7.

[3]朱鵬軍.電網無功補償新技術的應用和展望[J].科技信息.

篇10

關鍵詞：低壓側 ；無功補償 ； 探析

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

電石爐功率因數是由爐內電弧及爐料（生石灰與碳素按一定比例混合而成）的電阻和電源回路中變壓器、短網、導電鱷板、集電環、電極的電阻和電抗值決定。表達式為：

Cosφ=(R+r)／√(R+r)²+x²

式中R是爐料電阻、r和x是電源回路中的電阻和電抗。

電源回路中的電阻和電抗取決于設計安裝的短網和電極布置，電阻與運行時短網上各載流部件的電流密度有關，變化可以忽略不計。決定爐子運行時功率因數的主要因素是爐料的電阻。

電石爐比其他電冶爐的電阻小，功率因數也相應低，特別是大功率的電石爐的自然功率因數比較低，一般在0.83左右，為了滿足電爐生產需要，達到高產、優質、低耗，降低生產成本，電石爐上安裝電容補償裝置來提高功率因數。在大功率電石爐采取以下三種電容補償型式：

第一種補償型式：高壓并聯電容補償裝置，安裝在電爐變壓器高壓側，根據供電方式、用電負荷情況選擇補償容量、保護方式及安裝方法。雖然提高了電網功率因數，改善供電質量，但是，不能直接改善電石爐的功率因數，不能提高爐子的電效率，發揮電爐生產能力意義不大。

第二種補償型式：中壓并聯電容補償裝置，主要用于三相、分相有載調壓電石爐，一般較少采取這種補償方式。

第三種補償型式：低壓并聯電容補償裝置，由于電石爐變壓器二次側具有電壓低、電流大，以及負荷、電壓有一定變化范圍的特點，低壓并聯電容補償要有與之相適應的技術特性。在80、90年代，采取低壓并聯電容補償方式，由一臺相當容量、電壓在一定范圍內調節的補償變壓器和并聯電容器、電抗器等構成。其原理：補償變壓器一次側與短網并接，補償變壓器二次電壓設計標稱電壓10.5KV，電容器額定電壓11KV。在補償變二次側安裝一臺真空開關、串聯電抗器及并聯電容器，由電容器產生無功功率，一部分補償電爐變的無功損失，一部分通過電爐變由系統吸收，就可以改善爐子的功率因數，提高電爐變的出力，提高爐內的有功功率。該補償裝置投資大，設計施工復雜，維護工作量大。

隨著科學技術不斷發展，電石爐無功補償技術利用現代控制技術和短網技術將大容量、大電流的超低壓電力電容器組接入電爐二次側的無功功率補償裝置。不再經過補償點前的短網、變壓器及供電網路，直接將該裝置與集電環并接，對爐子進行無功功率補償，在提高功率因數、消除諧波的同時，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓器、短網的無功消耗。

該裝置并聯補償電容器組采用自愈干式電容器，內置壓力切斷防爆裝置，自愈性強，使用壽命長，加裝不同比值的電抗，專用電容投切器抑制浪涌電流。采取就地補償，使電爐的功率因數在0.92以上運行，降低短網和一次側的無功消耗，消除5次、7次諧波，調平三相功率，抑制閃變，提高變壓器的輸出能力。

該裝置設計重點采用分相動態補償，使三相功率不平衡度下降，達到三相功率相等，使電石爐的功率中心和爐膛中心相重合，使熔池擴大，熱量集中，提高爐內溫度，使反應速度加快，達到提高產品質量，降耗和增產的目的。

我省遵義聯合電化設計安裝三臺3*6670KVA電石爐，電爐變是由三臺單相6667KVA變壓器，等邊三角形布置，容量20000KVA，一次供電電壓110KV,35檔有載調壓，二次電壓常用級電壓170V，最高級電壓260V，最低級電壓90V，不停電壓放電極。單臺電石爐生產能力40000噸/年電石，生產能力120000噸/年標準電石。設計選用低壓并聯電容器無功補償裝置，即直接將并聯電容器與電爐變二次側電極系統并接。電爐變低壓側進行補償，使補償點上連接的無功補償裝置既能盡可能多的補償系統無功，同時要兼顧短網的合理接入，減少冶煉環境及操作維護等不利因素帶來的影響。

根據電石爐額定參數及運行情況，按照爐變長期1.50倍過載運行，使運行功率因數由0.83提高到0.95，低壓補償安裝采用單相補償方式，每相分別控制，動態調節各自功率因數。柜內主母線采用銅管母線，支母線采用銅母排。柜內安裝溫度傳感器，實時監測柜內溫度變化，自動啟動通風設備，保證設備處于良好的工作環境，并能夠在溫度超過設定值時系統退出運行。在控制回路配置穩壓電源確保交流配電不正常時補償設備能夠可靠工作，補償設備運行時，實時動態補償系統無功，使功率因數提高到預設值.配置電爐專用后臺監控設備，將電爐運行參數實時傳送到電爐操作平臺，指導工作人員操作。

功率因素要達到比較理想狀況，綜合考慮電爐的幾何參數，以及電氣參數，必須合理選擇補償電容器的容量。該公司1#電爐低壓電容補償容量8000千乏，2#電爐低壓電容補償容量6000千乏，3#低壓電容補償容量8000千乏。2#電爐先投入運行，在低壓并聯電容器設計時，從理論技術上考慮，功率因數提高不顯著。1#、3#電爐根據2#爐運行情況，以及在電石生產和電爐運行最佳工況來設計無功補償裝置及補償容量。該裝置投入運行，受各臺電爐安裝、幾何參數、電氣參數及爐料的影響，功率因數也不同。

根據1#、2#、3#電石爐投入生產，電爐的生產工藝及工況滿足要求，在電爐變容量20000KVA，二次電壓170V（常用級電壓），二次電流67925A，電流電壓比400，電爐負荷滿載運行，投入低壓無功補償后，各臺電石爐運行參數表一、表二、

1#、3#電石爐投入補償運行參數表一

電氣參數 電爐自然

功率因數 補償功

率因數 運行效果

二次電壓V 二次電流A Cosφ 有功功率KW

1級 90 128302 無意義 無意義 開爐時 投入前 投入后 提高值

3級 100 115473 無意義 無意義 開爐時 ― ― ―

15級 155 74498 0.8 0.9 0.1 16000 18000 2000

17級 165 69983 0.81 0.9 0.09 16200 18000 1800

18級 170 67925 0.83 0.95 0.13 16600 19000 2400

19級 175 65984 0.85 0.95 0.12 17000 19000 2000

20級 180 64151 0.87 0.95 0.10 17400 19000 1600

25級 205 56328 0.90 不投入 ― ― ― ―

35級 260 44125 無意義 不投入 ― ― ― ―

2#電石爐投入補償運行參數表

運行參數內容 電爐自然

功率因數 補償功

率因數 運行效果

二次電壓V 二次電流A Cosφ 有關功率KW

1級 90 128302 無意義 無意義 開爐時 投入前 投入后 提高值

3級 100 115473 無意義 無意義 開爐時 ― ― ―

15級 155 74498 0.8 0.87 0.07 16000 17400 1400

17級 165 69983 0.81 0.88 0.07 16200 17600 1400

18級 170 67925 0.83 0.92 0.09 16600 18400 1800

19級 175 65984 0.85 0.92 0.07 17000 18400 1400

20級 180 64151 0.87 0.92 0.5 17400 18400 1000

25級 205 56328 0.90 不投入 ― ― ― ―

35級 260 44125 無意義 無意義 ― ― ― ―

通過電石生產實踐證明，大、中型在運行期間自然功率因數都在0.9以下，在設計電石爐同時，必須設計電容補償裝置，提高運行電爐的功率因數。

采取低壓并聯電容器補償方式，技術成熟、可靠、安全，使用壽命長、維護管理方便。從表一、二可以看出：電石爐生產運行在15級155V以下級20級205V以上投入該裝置，對電爐的運行意義不大。只有電石爐運行在15級155V以上及20級180V以下，在此區間，電流/電壓比適當、電氣參數與幾何參數匹配合理，電爐運行工況最佳，同時，從表二與表一比較，設計低壓并聯電容器裝置電容器容量沒有根據實際電爐運行選擇電容器容量合理。投入低壓并聯電容器補償裝置，不但提高功率因數，還能提高電爐運行功率14%左右，電爐變的有功輸出可以增加10%～20%，增產可以達到8%～15%，有功損耗可以降低20%～40%，噸能耗可以降低1%～3%。電石爐動態無功功率補償技術，提高功率因數、吸收諧波，提高電效率、熱效率和節能降耗效果上，有著其他無功補償型式難以比擬的優勢。節約能源，取得較好經濟效益。

參考文獻