電力電容學習課件

電力電容（C）配用空開、保險的選用及無功功率補償?shù)挠嘘P常識

1、電力電容器工作電流的估算2、常用高低壓電力電容器的外形3、常用低壓電力電容器補償柜的安裝接線4、電力電容（C）配用空開、保險的選用

5、無功功率補償?shù)挠嘘P常識

①補償?shù)淖饔芒谘a償?shù)脑恝厶岣吖β室驍?shù)的意義④補償容量的估算、查表與計算⑤補償用電力電容器的安裝⑥電力電容器的安全運行⑦電力電容器的安全操作⑧電力電容器的保護⑨電力電容器故障的判斷及處理

⑩低壓無功功率補償柜的選擇

第一頁，共四十五頁。電力電容（C）配用空開、保險的選用

1、對于電力電容：單臺電容：IR（c）≤（1.5-2.5)INc電容組：IR（c）≤（1.3-1.8)INc說明：①對于電力電容有一千乏（Kvar）工作電流INc=1.5A。②電力電容器配用空開的大小與電力電容配用保險的選用相同。③短路電流：（8-10）IN瞬間燒斷保險絲熔斷電流：（2.0IR）（30-40S）過載電流：（1.25-2.0）IN（30-40S）或更長時間第二頁，共四十五頁。2、常用電力電容器外形第三頁，共四十五頁。3、常用低壓電力電容器補償柜的安裝接線第四頁，共四十五頁。第五頁，共四十五頁。第六頁，共四十五頁。第七頁，共四十五頁。第八頁，共四十五頁。第九頁，共四十五頁。第十頁，共四十五頁。第十一頁，共四十五頁。第十二頁，共四十五頁。第十三頁，共四十五頁。例、有一臺BW0.4-12-3電容器，需配多大的空開、保險？（0.4-表示內(nèi)壓0.4KV，12-表示12KvaR，3—表示三相）解：電容器工作電流：因有1Kvar為1.5A,故INc=12×1.5=18（A）故電容器所配空開：IDZC=（1.5-2.5）INc=（1.5-2.5）×18=（27-45）A故電容器所配保險：IRC=（1.5-2.5)INc=（1.5-2.5）×18=（27-45）A第十四頁，共四十五頁。無功功率補償?shù)挠嘘P常識

1、補償?shù)淖饔茫?/p>

無功功率的補償是由電力電容器（即移相電容器）來完成的，其作用是并聯(lián)在電力變壓器低壓側出線線路上，提高線路的功率因數(shù)，改善電能質(zhì)量，降低電能損耗，還能提高供電設備的利用率。

2、補償?shù)脑恚涸陔娏ο到y(tǒng)中，當用電設備如電動機及其他有線圈的設備即感性負載很多時，其負載的功率因數(shù)COSφ較低時，就必須進行無功補償，其原因是這類設備除從線路中取得一部分電流作功外（即有功功率外），還要從線路上消耗一部分不作功的（即無功功率）電感電流。這就使得線路上的電流要額外地加大一些。電工中給出的功率因數(shù)COSφ就是用來衡量這一部分不作功的電流的。COSφ值越大，對電流電能的利用率越高，反之越低。當電感電流為零時，功率因數(shù)COSφ=1（即COS0°=1），此時對電能的利用率最大（無任何損耗），當電感電流所占比例逐漸增大時，功率因數(shù)COSφ值就會逐漸下降，雖然，功率因數(shù)COSφ值越低，

線路額外負擔越大，第十五頁，共四十五頁。

對發(fā)電機、電力變壓器及配電裝置的額外負擔也較大，這除了降低線路及電力設備的利用率外，還會增加線路上的功率損耗，增大電壓損失。降低供電質(zhì)量。為此，應當提高功率因數(shù)COSφ。提高功率因數(shù)COSφ最方便的方法是并聯(lián)電容器，電容器產(chǎn)生的電容電流Ic可抵消電感電流IL，將不作功的所謂無功電流減小到一定的范圍以內(nèi)。若Ic與IL抵消為零，即φ=0°是最理想化的。此時功率因數(shù)COSφ=1(即COS0°=1)電能的利用率最高。如100KVA的變壓器給用戶可提供100KW的電能。若Ic與IL抵消為50%，此時功率因數(shù)COSφ=0.5，電能的利用率僅為50%，如100KVA的變壓器給用戶提供的電能不是100KW，而變成50KW了,那50KW的電能就變成不能利用的無功功率了，由此可見，當負載功率因數(shù)越低時，電源設備能輸出的有功功率就越小，其利用率就越低，不能使電源設備（即電力電壓器）的容量充分發(fā)揮作用。

第十六頁，共四十五頁。

在供電系統(tǒng)中，功率因數(shù)是一個重要指標，如果用電負荷的功率因數(shù)太低，則表示發(fā)電機或變壓器輸出的功率中，無功分量占的比例較大，這對系統(tǒng)運行是很不利的，其主要表現(xiàn)在以下幾方面。（1）電源（發(fā)電機、變壓器等）容量不能得到充分的利用。電源設備是根據(jù)額定電壓UN和額定電流IN來確定其額定容量SN的，即:SN=·UN·IN

而電源設備所發(fā)出的有功功率為：P=·UN·INCOSφ=SN·COSφ第十七頁，共四十五頁。

顯然由此公式P=SN·COSφ看出，當負載的功率因數(shù)COSφ較低時，該電源設備發(fā)出的有功功率P就很小。例如，容量為100KVA的變壓器向白熾燈、電爐、電鍋、電熱水器等純電阻用電器負載供電時，由于COSφ=1，則變壓器可輸出：P=SNCOSφ=100×1=100kW的有功功率，這時變壓器的利用率最高。若向電動機（屬感性負載）供電時，若每臺電動機的額定容量為10KW，功率因數(shù)為0.9，則變壓器在滿載情況下輸出的有功功率為：P=SNCOSφ=100×0.9=90kW可見，100KVA的變壓器只能承擔9臺電動機的負荷。若電動機的功率因數(shù)為0.5時，變壓器輸出的有功功率為：P=SCOSφ=100×0.5=50kW這時100KVA的變壓器僅能承擔5臺電動機的負載就達到滿載運行。由此可見，當負載功率因數(shù)越低時，電源設備能輸出的有功功率就越小，其利用率就越低，不能使電源設備充分發(fā)揮作用。第十八頁，共四十五頁。（2）在電線路上將引起較大的電壓降和功率損失。當電網(wǎng)在一定電壓向一定負載供電時，流過供電線路的電流為：

I=

由此上面公式看出，當負載的功率因數(shù)COSφ較低時，線路電流I勢必增大，故在線路電阻△R上的電壓降△U=I△R必然增大，這將使用電設備的端電壓降低，給設備的正常運行帶來不良后果；同時會使線路的功率損失△P=I2△R增大，造成有功電能的浪費。從以上兩方面可見，提高功率因數(shù)，能使電源設備得到充分利用,從而提高供電能力，同時可改善供電電壓的質(zhì)量，并節(jié)約了電能，這對提高供電的經(jīng)濟性有著重要的意義。因此必須進行無功補償，一般要求10（35）KV高壓側功率因數(shù)補償?shù)?.95，低壓側補償?shù)?.9以上，一般也為0.95。第十九頁，共四十五頁。3、提高功率因數(shù)的意義：

由電工學知，功率因數(shù)是電流的有功功率P與視在功率S之比，即：cosφ=從上式可見，有功功率為定值時，減少無功功率Q就能提高功率因數(shù)。在極端情況下Q為零時，COSφ=1?？梢?，提高功率因數(shù)的實質(zhì)，就是減少用電設備自身浪費的能量即無功功率的需求量。就整個電力系統(tǒng)來講，減少用戶的無功功率的需求量，具下述重大意義。

1）.增加設備的供電能力提高功率因數(shù)，能增加電力系統(tǒng)主要組成部分的發(fā)電機、變壓器和網(wǎng)路的供電能力。這是因為供電設備的供電能力，是以視在功率S=來表示的。當無功功率減少，對同一個設備來講它所供應或傳送的有功功率就增加了，充分發(fā)揮了設備的潛力，提高了電力系統(tǒng)的供電能力。第二十頁，共四十五頁。例如某廠計算負荷Pmax=210kW，COSφ=0.7，配用1臺315KVA變壓器供電。問①此變壓器能否滿足需求？②當計算負荷增大到280kW，負載功率因數(shù)不變時，原有變壓器能否滿足需求？③當計算負荷為280kW，而使負載功率因數(shù)提高到0.9時，原有變壓器能否滿足需求？解：①當負荷為210KW，功率因數(shù)為0.7時，所需變壓器容量：S=KVA＜315KVA。故變壓器滿足供電需求。

②當負荷增大到280KW，而功率因數(shù)未加改善，則所需變壓器容量：S=KVA＞315kVA。故原有變壓器不能滿足需求。③當功率因數(shù)改善后為0.9時，所需變壓器容量為：S=KVA＜315kVA

可見，提高功率因數(shù)后，不增設大容量變壓器，原有變壓器仍可滿足負載增大后的供電需求。第二十一頁，共四十五頁。

2）減少線路功率損耗供電線路的有功功率損耗，是由于電流通過線路電阻RL時發(fā)熱所產(chǎn)生的。三相供電線路的最大有功功率損耗為：△Pmax=3I2maxRL(W)=(KW)RL----一相線路的導線電阻，Ω；Ue----線路的額定電壓，kV；Imax----線路的最大工作電流，A；Pmax、Qmax、Smax----線路的計算負荷，kW、kvar、kVA當線路的額定電壓Ue和輸送的有功功率P保持恒定時，上式可改成下面的表現(xiàn)形式：

△Pmax=第二十二頁，共四十五頁。

可見，在其他因素相同的情況下，線路的損失與功率因數(shù)的平方成反比，即用戶負載功率因數(shù)越低，供電線路的功率損耗越大，這樣既浪費能源又增大電費成本。例如，當用戶功率因數(shù)由0.7提高到1時，則線路的功率損失可減少50%；從0.7提高到0.95時，可減少46%，效果非常明顯。

3）減少網(wǎng)路電壓損失，提高供電質(zhì)量從功率式P=可見，當網(wǎng)路電壓和輸送功率一定時，功率因數(shù)越低，通過網(wǎng)路的電流越大。該電流通過網(wǎng)路阻抗時，所產(chǎn)生的電壓降也越大?？梢姡岣哂脩艄β室驍?shù)，可使供電線路的電壓損失減小，從而改善了供電系統(tǒng)的運行水平及用戶的供電質(zhì)量。第二十三頁，共四十五頁。4、補償容量的估算、查表與計算：1)估算：一般情況下，無功補償容量可按變壓器容量的15%～25%來估算（即一般情況下按功率因數(shù)COSφ2提高0.9左右來考慮）。當采用自動調(diào)節(jié)補償方式時，補償電容器的安裝容量宜留有適當余量（因考慮到功率因數(shù)COSφ2有可能提高0.95以上）。目前基本上均采用自動補償方式。

例如：100KVA的配電電力變壓器，無功補償容量按變壓器容量的15%～25%來估算的話，其無功功率Q可按15～25Kvar來匹配，當采用自動調(diào)節(jié)補償方式時，其無功功率Q可按30～50Kvar來考慮匹配。

2）查表：利用查表也可快速確定補償容量。表4-22和表4-23詳細列出用電負荷設備，每一千瓦有功功率所需無功補償容量（千乏Kvar/千瓦Kw）。通過查表可方便求得補償容量。這里還給出三相電動機單機補償容量查找表４-25和三相電動機最大補償容量查找表4-26。以供參考查找之用。

第二十四頁，共四十五頁。例如：某小廠用電負荷總功率為100KW,當功率因數(shù)從COSφ1=0.8提高COSφ2=0.9時，需配無功補償容量為多大?可直接查表4-22和表4-23獲知：每一千瓦有功功率所需無功補償容量為：0.27Kvar和0.266Kvar,也就是0.27Kvar。故100KW的用電負荷應配27Kvar的無功補償容量。第二十五頁，共四十五頁。3）計算：利用公式進行計算Q=P(tgφ1-tgφ2)=P(tanφ1-tanφ2）式中Q-電容器的無功功率（千乏kvar）P-有功功率（千瓦）tgφ1(即tanφ1)-補償前功率因數(shù)角的正切值；tgφ2(即tanφ2)-補償后功率因數(shù)角的正切值。

tgφ1=

tgφ2=cosφ與tgφ對應值可查表4-24當確定補償所需的電容器容量后，可查有關手冊選出電容器的型號規(guī)格。在實際應用中，由于電容的標志參數(shù)與電容的計算值往往不同，故可選多個電容。

第二十六頁，共四十五頁。

一般情況下電容補償均采用三角形接線，其優(yōu)點是：根據(jù)Y-△轉換原理，采用同樣數(shù)量的電容量，三角形接法時的容量是星形接法時的3倍，故可提高電容器的利用率。例如：某小廠用電負荷總功率為100KW,當功率因數(shù)從COSφ1=0.8提高COSφ2=0.9時，需配無功補償容量為多大?解：利用公式進行計算：Q=P(tgφ1-tgφ2)=P(tanφ1-tanφ2）查表4-24知：cosφ1=0.8時，tgφ1=0.7500，cosφ2=0.9時，tgφ2=0.4844。故：Q=P(tgφ1-tgφ2)=100×（0.7500-0.4844）=26.56=27（Kvar）第二十七頁，共四十五頁。第二十八頁，共四十五頁。第二十九頁，共四十五頁。第三十頁，共四十五頁。第三十一頁，共四十五頁。第三十二頁，共四十五頁。第三十三頁，共四十五頁。第三十四頁，共四十五頁。5、補償用電力電容器的安裝：1）電容器所在環(huán)境溫度不應超過40℃、周圍空氣相對濕度不應大于80%、海拔高度不應超過1000m；周圍不應有腐蝕性氣體或蒸氣、不應有大量灰塵和纖維；所安裝環(huán)境應無易燃、易爆危險或強烈震動。2）電容器應避免陽光直射，受陽光直射的窗玻璃應涂以白色。3）電容器分層安裝時一般不超過三層；層與層之間不得有隔板，以免阻礙通風；相鄰電容器之間的距離不得小于50mm；上、下層之間的凈距不應小于20cm；下層電容器底面對地高度不宜小于30cm。電容器銘牌應面向通道。4）電容器外殼和鋼架均應采取接PE線措施。5）高壓電容器組和總容量30kvar及以上的低壓電容器組，每相應裝電流表；總容量60kvar及以上的低壓電容器組應裝電壓表。第三十五頁，共四十五頁。

6）補償用電力電容器或者安裝在高壓邊，或者安裝在低壓邊；可以集中安裝，也可以分散安裝。從補償?shù)耐晟频慕嵌瓤?，低壓補償比高壓補償好，一般均為低壓補償。分散補償比集中補償好；從節(jié)省投資和便于管理的角度看，高壓補償比低壓補償好，集中補償比分散補償好。6、電力電容器的安全運行：

1）電容器運行中電流不應長時間超過電容器額定電流的1.3倍。電壓不應長時間超過電容器額定電壓的1.1倍，即電容器的額定電壓不應在110%以上電壓下運行，也就是不超過10%的額定電壓下運行。2）電容器使用環(huán)境溫度不得超過表4-27提供的限值。電容器外殼溫度不得超過生產(chǎn)廠家的規(guī)定值（一般為60℃或65℃）。3）電容器各接點應保持良好，不得有松動或過熱跡象；套管應清潔，并不得有放電痕跡；外殼不應有明顯變形、不應有漏油痕跡。電容器的開關設備、保護電器和放電裝置應保持完好。第三十六頁，共四十五頁。電容器使用環(huán)境溫度溫度類別

環(huán)境溫度/℃上限下限時平均最高日平均最高年平均最高Ⅰ+40-40+40+30+20Ⅱ+45-40+45+35+25Ⅲ+50-40+50+40+30第三十七頁，共四十五頁。4）正常情況下，應根據(jù)線路上功率因數(shù)的高低和電壓的高低投入或退出并聯(lián)電容器。當功率因數(shù)低于0.9、電壓偏低時應投入電容器組；當功率因數(shù)趨近于1且有超前趨勢、電壓偏高時應退出電容器組。目前無功功率補償全部采用自動補償器來自動完成調(diào)節(jié)。5）當運行電容器異常，超出電容器的工作條件時，應退出電容器組。如果電容器三相電流明顯不平衡，也應退出運行，進行檢查。第三十八頁，共四十五頁。7、電力電容器的安全操作：1）正常情況下全站停電操作時，就先拉開電容器的開關，后拉開各路出線的開關即分閘；最后斷開總閘。正常情況下全站恢復送電時，就先合上總閘，再合上各路出線的開關即分閘，最后合上電容器的開關。2）全站事故停電后，應拉開電容器的開關。3）電容器斷路器跳閘后不得強送電；熔絲熔斷后，查明原因之前，不得更換熔絲送電。4）不論是高壓電容器還是低壓電容器，都不允許在其帶有殘留電荷的情況下合閘。否則，可能產(chǎn)生很大的電流沖擊，損壞電容器。電容器重新合閘前，至少應放電3min。對于具有自動放電功能的電容器，當切除（即斷開）與再投入時，其時間間隔必須大于3min(自動放電的時間)，否則可能產(chǎn)生很高的過渡電壓，損壞電容器。5）為了檢查、修理的需要，電容器斷開電源后，工作人員接近之前，不論該電容器是否裝有放電裝置，都必須用可攜帶的專門放電負荷進行人工放電。第三十九頁，共四十五頁。8、電力電容器的保護：

1）高壓電容器組總容量不超過100kvar時，可用跌開式熔斷器保護和控制；總容量100～300kvar時，應采用負荷開關保護和控制；總容量300kvar以上時，應采用真空斷路器或其他斷路器保護和控制。2）低壓電容器組總容量不超過100kvar時，可用交流接觸器，刀開關、熔斷器或空開保護和控制。總容量超過100kvar時，必須采用低壓斷路器即空開或智能斷路器進行保護和控制。3）低壓電容器用熔斷器保護時，單臺電容器可按電容器額定電流的1.5～2.5倍選用熔體的額定電流；多臺電容器可按電容器額定電流之和的1.3～1.8倍選用熔體的額定電流。

第四十頁，共四十五頁。9、電力電容器故障的判斷及處理：1）滲漏油：滲漏油主要由產(chǎn)品質(zhì)量不高或運行維護不周造成。外殼輕度滲油時，應將滲油處除銹、補焊、涂漆，予以修復；嚴重滲油時應予更換。目前低壓側基本上都采用干式電容器，其內(nèi)部無油而且設有自動放電、自動脫離電源保護裝置。2）外殼膨脹：主要由電容器內(nèi)部分解出氣體或內(nèi)部部分元件擊穿造成。外殼明顯膨脹應更換電容器。3）溫度過高：主要由過電流（電壓過高或電壓有諧波）或散熱條件差造成，也可能由介質(zhì)損耗增大造成。應嚴密監(jiān)視，查明原因，作針對性的處理。如不能有效的控制過高的溫度，則應退出運行；如是電容器本身的問題，應予更換。若電容器冒煙，則應緊急退出運行。第四十一頁，共四十五頁。4）套管閃絡放電：主要由套管臟污或套管缺陷造成。如套管無損壞，放電僅有臟污造成，應停電清掃，擦凈管套；如管套有損壞，應更換電容器。處理工作應停電進行。5）異常聲響：異常聲響由內(nèi)部故障造成。異常聲響嚴重時，應立即退出運行，并停電更換電容器。6）電容器爆破：由內(nèi)部嚴重故障造成。應立即切斷電源，處理完現(xiàn)場后更換電容器。7）熔絲熔斷：如電容器熔絲熔斷，不論是高壓電容器還是低壓電容器，均應查明原因，并作適當處理后再投入運行。否則，不能投入運行。8）當連接點嚴重過熱甚至熔化時