课程设计 并联电容器无功补偿方案设计 指导老师：江宁强 1010190456 尹兆京
目录 1绪论 (2) 1.1引言 (2) 1.2无功补偿的提出 (3) 1.3本文所做的工作 (3) 2无功补偿的认识 (3) 2.1无功补偿装置 (3) 2.2无功补偿方式 (4) 2.3无功补偿装置的选择 (4) 2.4投切开关的选取 (4) 2.5无功补偿的意义 (5) 3电容器无功补偿方式 (5) 3.1串联无功补偿 (5) 3.2并联无功补偿 (6) 3.3确定电容器补偿容量 (6) 4案例分析 (6) 4.1利用并联电容器进行无功功率补偿，对变电站调压 (6) 4.2利用串联电容器，改变线路参数进行调压 (13) 4.3利用并联电容器进行无功功率补偿，提高功率因素 (15) 5总结 (21) 1绪论 1.1引言 随着现代科学技术的发展和国民经济的增长，电力系统发展迅猛，负荷日益增多，供电容量扩大，出现了大规模的联合电力系统。用电负荷的增加，必然要
求电网系统利用率的提高。但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，影响发电机的输出功率; 降低有功功率的输出; 影响变电、输电的供电能力; 降低有功功率的容量; 增加电力系统的电能损耗; 增加输电线路的电压降等。因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。 1.2无功补偿的提出 电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。无功，简单的说就是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。 1.3本文所做的工作 主要对变电站并联电容器无功补偿作了简单的分析计算,提出了目前在变电站无功补偿实际应用中计算总容量与分组的方法,本文主要作了以下几个方面的工作: 对无功补偿作了简单的介绍，尤其是电容器无功补偿，选取了相关的案例进行了简单的计算和分析。 2无功补偿的认识 2.1无功补偿装置 变电站中传统的无功补偿装置主要是调相机和静电电容器。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR、GTR、GTO等相继出现，将其作为投切开关无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。如今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管投切的无功补偿设备，主要有以下三大类型: 1、具有饱和电抗器的静止无功补偿装置； 2、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器，这两种装置统称为SVC 3、采用自换相变流技术的静止无功补偿装置——高级静止无功发生器。
特通电气低压无功补偿装置选型指南 一、无功和谐波 (2) 二、方案设计 (3) 三、TSC无功功率动态补偿装置 (4) 特通增强调谐型—JJH型无功功率动态补偿装置 (7)
一、 无功和谐波 1、 无功与谐波的本质及危害？ ? 无功增加供电设备容量，增加设备投资。 ? 无功增加供电设备及线路损耗。 ? 无功影响供电电压，降低产品质量，缩短生产设备使用寿命，。 ? 谐波使公用电网产生了附加的谐波损耗，谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。 ? 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振 ? 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作。 2、 无功和谐波的相关标准：
二、 方案设计 1、 装置补偿容量设计： ①. 估算法 一般来说，对于电动机类型的功率负荷，补偿量约为40%（低压补偿一般取30%-40%）；对于综合配变，补偿量约为20%（高压补偿一般取20%左右）； ③. 负荷计算法 此处所说的负荷计算法，主要指需要系数负荷计算法。是用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的方法。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。统计结束后利用查表法计算无功补偿的容量。 有功功率P () e X p P K K P ?∑?=∑ kW 无功功率Q () ?tg P K K Q e X q ??∑?=∑ kvar 视在功率S 22Q P S += kV A Pe ——用电设备组的设备功率，kW ； K X ——需要系数；（需要系数是一个综合系数，它标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。） tgφ——用电设备功率因数角的正切值； K Σp ——有功功率同时系数，一般取0.8~1.0；
电容器投切开关 电容器投入时会产生的涌流，涌流的大小与线路阻抗有关，与电容器投入时电容器与电源间的电压差有关。在极端的情况下，涌流可以超过100倍的电容器额定电流。如此巨大的涌流会对电容器的寿命产生很大的影响，会对电网产生干扰，因此人们总是希望涌流越小越好。 1、专用接触器投切开关：为了减少电容器投入时的涌流，人们发明了CJ19系列投切电容器专用接触器，此类器件的基本原理是利用限流电阻首先接入电路使电容器预充电，从而减小电源与电容器间的电压差，然后主触点将限流电阻短路掉。此类器件通常可以将涌流降低到5倍以下，但切除电容器时的电弧不可避免，因此对接点的要求较高以保证足够的使用寿命。 2、晶闸管电压过零投入技术：由于晶闸管的导通损耗很大，使补偿装置的自耗电增大，不仅需要使用大面积的散热片甚至还要另加风扇。 3、复合开关技术：复合开关技术就是将晶闸管与继电器接点并联使用，由晶闸管实现电压过零投入与电流过零切除，由继电器接点来通过连续电流，这样就避免了晶闸管的导通损耗问题，也避免了电容器投入时的涌流。但是复合开关技术既使用晶闸管又使用继电器，于是结构就变得相当复杂，并且由于晶闸管对dv/dt的敏感性也比较容易损坏。 4、同步开关技术：同步开关是近年来最新发展的技术，顾名思义，就是使机械开关的接点准确地在需要的时刻闭合或断开。对于控制电容器的同步开关，就是要在开关接点两端电压为零的时刻闭合，从而实现电容器的无涌流投入，在电流为零的时刻断开，从而实现开关接点的无电弧分断。 同步开关与常用的复合开关相比较，省略了与磁保持继电器接点并联的晶闸管组件，于是结构简化，成本降低，又避免了晶闸管组件所容易出现的故障，因此可靠性大大提高。 TSC系列晶闸管可控硅功率模块是一种新型的可控硅控制电容投切开关，即TSC 动态投切开关，具有电压过零时刻投入，不产生涌流；电流过零时刻切除，不产生高压；全波导通不产生附加的谐波，无声运行。是替代交流接触器的一种新型开关。TSC系列功率模块集成了晶闸管、触发板、散热器、轴流风机、温度控制、接线端子等，用户使用时只须上端接电源，下端接电容，二次端接控制器输出，接线简洁，安装方便。用于动态补偿的电容投切。 安装简单，接线方便，可控硅采用进口，保证可控硅的使用的寿命和年限。 该产品采用可控硅电容投切智能控制电路。其充分利用软件硬件结合的优势，同步投入，PWM驱动输出，等电位检测技术，脉冲变压器触发，具有电压过零检测及投入准确；电流过零时刻切除；响应速度快、保护功能齐全等特点，保证了电容投切开关及负载电容工作时的长期安全与稳定。适用对电网功率因数的快速动态补偿及谐波治理电容的频繁投切。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 配电变压器损坏原因分析及对策 (标准版)
配电变压器损坏原因分析及对策(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 1原因分析 在广大农村，配电变压器时常损坏，特别是在农村用电高峰期和雷雨季节更是时有发生，笔者通过长期跟踪调查发现导致配电变压器损坏的主要原因有以下几个方面。 1.1过载 一是随着人们生活的提高，用电量普遍迅速增加，原来的配电变压器容量小，小马拉大车，不能满足用户的需要，造成变压器过负载运行。二是由于季节性和特殊天气等原因造成用电高峰，使配电变压器过载运行。由于变压器长期过载运行，造成变压器内部各部件、线圈、油绝缘老化而使变压器烧毁。 1.2绕组绝缘受潮 一是配电变压器的负荷大部分随季节性和时间性分配，特别是在农村农忙季节配电变压器将在过负荷或满负荷下使用，在夜晚又是轻负荷使用，负荷曲线差值很大，运行温度最高达80℃以上，而最低温
度在10℃。而且农村变压器因容量小没有安装专门的呼吸装置，多在油枕加油盖上进行呼吸，所以空气中的水分在绝缘油中会逐渐增加，从运行八年以上的配电变压器的检修情况来看，每台变压器底部水分平均达100g以上，这些水分都是通过变压器油热胀冷缩的呼吸空气从油中沉淀下来的。二是变压器内部缺油使油面降低造成绝缘油与空气接触面增大，加速了空气中水分进入油面，降低了变压器内部绝缘强度，当绝缘降低到一定值时变压器内部就发生了击穿短路故障。 1.3对配电变压器违章加油 某电工对正在运行的配电变压器加油，时隔1h后，该变压器高压跌落开关保险熔丝熔断两相，并有轻微喷油，经现场检查，需要大修。造成该变压器烧毁的主要原因：一是新加的变压器油与该变压器箱体内的油型号不一致，变压器油有几种油基，不同型号的油基原则上不能混用；二是在对该配电变压器加油时没有停电，造成变压器内部冷热油相混后，循环油流加速，将器身底部的水分带起循环到高低压线圈内部使绝缘下降造成击穿短路；三是加入了不合格变压器油。 1.4无功补偿不当引起谐振过电压 为了降低线损，提高设备的利用率，在《农村低压电力技术规程》中规定配电变压器容量在100kVA以上的宜采用无功补偿装置。如果补
无功补偿电容器串联电抗器的选用 在高压无功补偿装置中，一般都装有串联电抗器，它的作用主要有两点：1）限制合闸涌流，使其不超过20倍；2）抑制供电系统的高次谐波，用来保护电容器。因此，电抗器在无功补偿装置中的作用非常重要。 然而，串抗与电容器不能随意组合，若不考虑电容装置接入处电网的实际情况，采用“一刀切”的配置方式（如电容器一律配用电抗率为5％～6％的串抗），往往适得其反，招致某次谐波的严重放大甚至发生谐振，危及装置与系统的安全。由于电力谐波存在的普遍性，复杂性和随机性，以及电容装置所在电网结构与特性的差异，使得电容装置的谐波响应及其串抗电抗率的选择成为疑难的问题，也是人们着力研究的课题。电容器组投入串抗后改变了电路的特性，串抗既有其抑制涌流和谐波的优点，又有其额外增加的电能损耗和建设投资与运行费用的缺点。所以对于新扩建的电容装置，或者已经投运的电容装置中的串抗选用方案，进行技术经济比较是很有必要的。虽然现有的成果尚不足为电容装置工程设计中串抗的选用作出量化的规定，但是随着研究工作的深入，实际运行经验的积累，业已提出许多为人共识的见解，或行之有效的措施，或可供借鉴的教训。 下面总结电容器串联电抗器时，电抗率选择的一般规律。 1. 电网谐波中以3次为主 根据《并联电容器装置设计规范》，当电网谐波以3次及以上为主时，一般为12%；也可根据实际情况采用4.5%~6%与12%两种电抗器：（1）3次谐波含量较小，可选择0.5%~1%的串联电抗器，但应验算电容器投入后3次谐波放大量是否超过或接近限值，并有一定裕度。（2）3次谐波含量较大，已经超过或接近限值，可以选用12%或4.5%~6%串联电抗器混合装设。 2. 电网谐波中以3、5次为主 （1）3次谐波含量较小，5次谐波含量较大，选择4.5%~6%的串联电抗器，尽量不使用0.1%~1%的串联电抗器；（2）3次谐波含量略大，5次谐波含量较小，选择0.1%~1%的串联电抗器，但应验算电容器投入后3次谐波放大是否超过或接近限值，并有一定裕度。 3. 电网谐波以5次及以上为主 （1）5次谐波含量较小，应选择4.5%~6%的串联电抗器；（2）5次谐波含量较大，应选择4.5%的串联电抗器。对于采用0.1%~1%的串两电抗器，要防止对5次、7次谐波的严重放大伙谐振。对于采用4.5%~6%的串联电抗器，要防止怼次谐波的严重放大或谐振。当系统中无谐波源时，为防止电容器组投切时产生的过电压和对电容器组正常运行时的静态过电压、无功过补时电容器端的电压升高的情况分析计算，可选用0.5%~1%的电抗器。 根据以上的选择原则，对无功补偿装置中的串联电抗器有以下建议： （1）新建变电所的电容器装置中串联电抗器的选择必须慎重，不能与电容器任意组合，必须考虑电容器装置接入处的谐波背景。 （2）对于已经投运的电容器装置，其串联电抗器选择是否合理须进一步验算，并组织现场实测，了解电网谐波背景的变化。对于电抗率选择合理的电容器装置不得随意增大或减小电容器组的容量。 （3）电容器组容量变化很大时，可选用于电容器同步调整分接头的电抗器或选择电抗
晶闸管投切电容器触发器的技术参数和标准 关键词:晶闸管投切电容器触发器 TSC 电容器谐波对于晶闸管投切电容器（TSC）来说，晶闸管的负载是容性的电容器，不是感性的电抗器和电机，不是阻性的电阻器，对于TSC的触发器就不同于电机、电抗器、电阻器的触发器，有特殊的要求。 随着TSC补偿装置结构形式、电压等级、晶闸管结构、选取同步触发的信号等的不同，触发器也有所不同。好的TSC触发器保证了TSC装置可靠运行，欠缺的TSC触发器，使得整套TSC装置工作不正常。 下面谈晶闸管投切电容器（TSC）的触发器需要注意的技术性能参数要求、标准。 1.专业术语定义： 1.1 电网同步电压信号：触发器的同步电压信号取自电网电压。 1.2 晶闸管过零同步信号：触发器的同步电压信号取自晶闸管的阴极、阳极。 1.3 晶闸管触发电流变化率：指的是晶闸管触发电流的陡度，1us上升的触发电流mA数值。一般>40mA/us。 1.4 触发脉冲宽度（us）：触发电流上升到10％和下降到10％的时间，单位us.一般>50us。 1.5 晶闸管触发电流强度（mA）:一般为晶闸管触发电流的5～7 倍，>500mA。 1.6 脉冲列触发：TSC的晶闸管触发电流不是单脉冲或双脉冲，而是一串脉冲，脉冲串的宽度可以是120 、180 、甚至是360 。 1.7 擎住电流：门极触发电流的平台。要求有一个“肩膀”；“肩膀”越高，即“擎住电流”峰值越大，晶闸管就越能保证导通；“肩膀”越宽，即“擎住电流”有效值越大，晶闸管就越能保证导通。 1.8 触发器的绝缘水平：指触发器能够耐住的电压水平，指的是触发器的输出端电网侧的高电位和触发器的输入低电位之间可承受的电压水平。 1.9 TSC触发器动作时间（ms）：指的是TSC从停止到再触发的时间，快速的触发器为20ms。不是TSC得到命令到动作的时间。
电容器组投切时的操作步骤 1）、全站停电操作时，应先拉电容器组开关，再拉各路的出线开关。 2）、全站恢复送电时，应先合各路出线开关，再合电容器开关。 3）、全站故障失去电源后，没有失压保护的电容器组，必须将电容器组断开，以免电源重新合闸时损坏电容器。 4）、任何额定电压的电容器组，禁止将电容器组带负荷投入电源，以免损坏设备，电容器组每次分闸后，重新合闸时，必须将电容器停电3——5分钟，放电后进行。 电容器自动补偿原理 一、KL-4T 智能无功功率自动补偿控制器 1、补偿原理 JKL-4T 智能无功功率自动补偿控制器采用单片机技术，投入区域、延时时间、过压切除门限等参数已内部设定，利用程序控制固态继电器和交流接触器复合工作方式，投切电容器的瞬间过渡过程由固态继电器执行，正常工作由接触器执行(投入电容时，先触发固态继电器导通，再操作交流接触器上电，然后关断固态继电器；切除电容时先触发固态继电器导通，再操作交流接触器断电，然后关断固态继电器)，具有电压过零投入、电流过零切除、无拉弧、低功耗等特点。 2、计算方法及投切依据 以电压为判据进行控制,无需电流互感器，适用于末端补偿，以保证用户电压水平。 1)电压投切门限 投入电压门限范围 175V ～210V 出厂预置 175V 切除电压门限范围 230V ～240V 出厂预置 232V 回差 0V ～ 22V 出厂预置 22V 2)欠压保护门限（电压下限）170V ～175V 出厂预置 170V
3)过压保护门限（电压上限）242V ～ 260V 出厂预置 242V 4)投切延时 1S ～600S 出厂预置 30S 3、常见故障及处理办法 用户端电压过低而电容器不能投入。 1）电压低于欠压保护门限。 2）三相电压严重不平衡。 二、JKL-4C 无功补偿控制器 1、补偿原理 JKL-4C 无功补偿控制器采用单片机技术，投切组数、投切门限、延时时间、过压切除门限等参数可由用户自行整定。取样物理量为无功电流，取样信号相序自动鉴别、转换、无须提供互感器变比及补偿电容容量，自行整定投切门限，满量程跟踪补偿，无投切振荡，适应于谐波含量较大的恶劣现场工作。 2、计算方法及投切依据 依据《DL/T597-1996低压无功补偿器订货技术条件》无功电流投切，目标功率因数为限制条件。 1）当电网功率因数低于COSФ预置且电网无功电流大于1.1Ic时（Ic为电容器所产生无功电流，由控制器自动计算），超过延时时间，补偿电容器自动投入。 2）当相位超前或电压处于过压、欠压状态时，控制器切除电容器。 3、常见故障及处理办法 1）显示 -.50 。取样电压电流线接错，应为线电压和另外一相流。 2）功率因数显示较低而不投入电容。目标功率因数设置过低或负荷过小或者过压保护门限设置过低。 三、PDK2000配电综合测控仪 1、补偿原理
浅谈变压器低压侧无功补偿容量的选择分析[摘要]为了提高功率因数，减少电能损耗，应对某些配电变压器在低压侧安 装补偿电容器进行无功补偿。采取配变低压侧补偿和用户端就地补偿相结合的补偿方式，可以在提高功率因数的同时，减少低压线路损耗，取得最佳的经济效益。本文中，就从无功补偿的节电原理入手，对变压器低压侧无功补偿容量的选择进行分析探讨。 【关键词】无功补偿；变压器；容量选择分析 引言 电网改造中，在配电变压器的低压侧可以安装一个一定容量的补偿电容器，这个电容器可以起到无功补偿的作用，不仅可以提高电网的功率因数，减少电网中电能的损耗，还可以增强供电能力，起到了无功补偿的作用。 就目前的观点来看，有人认为安装的配电变压器容量的补偿容量比较小，不能完全补偿低压侧所有的无功负荷。笔者以为，这种观点是一种误解。因为配变低压侧无功补偿，仅仅是用来减少变压器自身或者配电网方面的功率损耗的，它并不能减少向负荷输送的无功功率，这是因为向负荷输送的无功功率要经过低压线路的电抗或电阻，因此，配电线路上的功率损耗并不能减少。根据以上分析，配电低压侧的无功补偿容量的选择是无用过大的，过大反而是一种浪费。并起不到多大作用。采取用户端就地补偿和配变低压侧补偿组合的方式无疑是最佳的结合方式。 1、节电原理分析 在电网中，发电机、变压器等电力负荷基本都属于感性负荷，这些设备在运行的时候是需要无功功率的。如果在电网中安装无功补偿设备，就等于给这些感性负荷提供了它们所消耗的无功功率，减少了电网向这些感性负荷提供无功功率，降低了线路和变压器等设备在输送电能过程中的损耗。 2、无功补偿的意义及具体实现方式 2.1就无功补偿的意义而言，笔者以为可以从以下几个方面阐述： ⑴对无功功率进行补偿后，电网中的有功功率的比例常数无疑得到了提高； ⑵电网中，进行无功补偿后，减少了相关的投资成本，减少了发电、供电设备的设计容量。特别是对改建或者新建的工程项目，可以考虑采用无功补偿的办法，减少其设计容量，达到投资成本的控制问题；
低压无功补偿回路保护熔断器选择 低压无功补偿柜中补偿回路的熔断器作用，是为了保证整个回路安全可靠的运行，以达到无功补偿的目的，那么电容器（和串联电抗器）作为补偿回路的核心元件，熔断器对它提供可靠的保护性能是非常必要的。由于现行相关标准里对补偿回路保护熔断器的选择没有特别详细的要求，所以在实际应用中大家的选择也不尽一致，有时差别甚至相当悬殊。 在低压配电系统中的负载类型变得越来越复杂的情况下，补偿回路熔断器的选择不能一概而论，要视低压无功补偿的具体类型进行科学的分析和选择。 下面我们根据相关的国家标准和低压无功补偿类型两方面来分析如何合理正确的选择补偿回路的熔断器。 一、相关的国家标准 1、在低压并联电容器标准GB/T12747.1-2004中，对有关电容器最大电流和保护的相关要求和说明如下： 21 最大允许电流 电容器单元应适用于在线路电流方均根值为1.3倍该单元在额定正弦电压和额定频率下产
生的电流下连续运行，过渡过程除外。考虑到电容偏差，最大电容可达1.10CN，故其最大电流可达1.43IN。 这些过电流因素是考虑到谐波、过电流和电压偏差共同作用的结果。 33 过电流 电容器决不可在电流超过第21章中规定的最大值下运行。 34 开关、保护装置及连接件 开关、保护装置及连接件均应设计成能连续承受在额定频率和方均根值等于额定电压的正弦电压下得到的电流的1.3倍的电流。因为电容器的电容可能为额定值的 1.10倍，故这一电流最大值为 1.3×1.10倍额定电流，即为1.43IN 2、在中低压电容器及其成套装置标准GB7251中，有关电容保护熔断器的选择要求如下： 5.3.5 b） 熔断器额定工作电流（方均根值）应按2~3倍单组电容器额定电流选取。 3、在并联电容器装置设计规范GB50227-2008中，有关电容保护熔断器是这样要求的： 5.4 熔断器 5.4.2 用于单台电容器保护的外熔断器的熔丝额
电力电容器及无功补偿 技术手册 沙舟编著
目录 前言 第一章基本概念 (1) §1-1 交流电的能量转换 (1) §1-2 有功功率与无功功率 (2) §1-3 电容器的串联与并联 (3) §1-4 并联电容器的容量与损耗 (3) §1-5 并联电容器的无功补偿作用 (4) 第二章并联电容器无功补偿的技术经济效益 (5) §2-1 无功补偿经济当量 (5) §2-2 最佳功率因数的确定 (7) §2-3 安装并联电容器改善电网电压质量 (8) §2-4 安装并联电容器降低线损 (11) §2-5 安装并联电容器释放发电和供电设备容量 (13) §2-6 安装并联电容器减少电费支出 (15)
前言 众所周知，供电质量主要决定于电压、频率和波形三个方面。电网频率稳定决定于电网有功平衡，波形主要决定于网络和负荷的谐波，电压稳定则决定于无功平衡。当然三者之间也具有一定的内在关系。无功平衡决定于网络中无功的产生和消耗。在系统中无功电源有同步发电机、同步调相机、电容器、电缆、输电线路电容、静止无功补偿装置和用户同步电动机，无功负荷则有电力变压器，输电线路电感和用户的感应电动机，各种感应式加热炉、电弧炉等。为了满足系统中无功电力的需求，单靠发电机、调相机、电缆和输电线路电容是不够的，静补装置中也是采用电容器等。因此电容器在系统的无功电源中占有相当比重，加之调相机为旋转设备。建设投资大，运行维护费用高。近年来世界各国都积极装设电容器，满足系统无功电力要求，维持电压稳定。但各国主要是装设并联电容器，装串联电容器者较少，因此编者主要介绍并联电容器无功补偿技术，它还广泛应用于谐波滤波装置，动态无功补偿设备和电气化铁道无功补偿装置之中，因与电力系统谐波有关。限于篇幅，准备在“谐波技术”中详述。这里主要介绍一些无功补偿技术基础。限于编者水平，加上时间仓促，不当之处难免，请读者批评指正。
晶闸管TSC的触发电路 1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求 晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。晶闸管投切电容器组的机理如图一所示，信息请登陆:输配电设备网 当电路的谐振次数n为2、3时，其值很大。 式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。若使电容器电流ic=C*du/dt=0，则du/dt=0，即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组，电容器预充电到峰值电压。 触发电路的功能是：电流无冲击触发;快速投切，20ms的动作。这个20ms不是得到投切命令到产生动作的时间，而是从停止到再投入动作的时间为20ms。快速反应时，在平衡补偿电路，不能出现不平衡动作，即有的相有电流，有的没有。
1. 两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题 从同步信号的采集上，有两类晶闸管触发电路。一类为从电网电压取得同步信号，一类为从晶闸管两端取得同步信号。 从电网电压取得同步信号的电路框图如图二：信息来源:https://www.doczj.com/doc/8d6398863.html, 电路中包括同步变压器、同步信号处理电路和功率驱动电路、脉冲变压器隔离电路等。当得到触发命令后，在投切点产生触发脉冲列，经过脉冲变压器的隔离,推动晶闸管。同步信号处理电路有滤波处理功能，可以是CMOS等的电子电路组成，也可以是单片机、GAL电路等。电路中包括相序错判断功能。信息来自:输配电设备网 从电网电压取得同步信号的优点为在主回路没有送电时，给触发命令，可以测量晶闸管的触发脉冲幅度和相位，在主回路得电后，给触发命令，可以放心, TSC为正确的投入工作。对于TSC电路中的两只晶闸管+一只二极管的“2+1”电路、两只晶闸管+两只二极管的“2+2”电路、三只晶闸管+三只二极管的“3+3”电路,电容器有二极管预充电, 电容器上一直存在直流电压,晶闸管的交直流电压不变,电网电压取得同步信号触发适合。缺点为电路复杂，对于400V小容量的TSC电路造价高。如果TSC全部采用晶闸管不用二极管，由于晶闸管两端的电压随着电容器放电电压的减少逐渐小，意味着触发点在变动，上述电路不能跟随变化触发点，所以不适应了。信 图二: 电网电压取得同步信号的触发电路 从晶闸管两端取得过零信号比较困难,过零触发要求电压高时截止，电压最低低时导通触发。几乎找不出什么元件是这种特性.如稳压管,电压低截止，电压高维持电压不变.不满足要求。 目前，从晶闸管两端取得过零信号的典型触发电路是MOC3083,它的框图如图三：信 图三：MOC3083电路图 MOC3083芯片内部有过零触发判断电路，它是为220V电网电压设计的，芯片的双向可控硅耐压800V，在4、6两端电压低于12V时如果有输入触发电流，内部的双向可控硅就导通。 用在380V电网的TSC电路上要串联几只3083。在2控3的TSC电路应用如图四：
配电变压器低压侧无功补偿容量选择 为了提高功率因数，减少电能损耗，增强供电能力，在农网改造中，应对100kVA及以上配电变压器在低压侧安装 容量为配变额定容量8%左右的补偿电容器进行无功补偿。但许多人认为按配电变压器容量的8%配置补偿容量太 小，不足以补偿低压侧所有的无功负荷，配变高压侧功率因数提高不大。其实，这是一种误解，因为配变低压侧无 功补偿，作用仅限于减少变压器本身及以上配电网的功率损耗，凡是向负荷输送的无功功率，由于仍然要经过低压 线路的电阻和电抗，配电线路上产生的功率损耗并未减少。所以，配变低压侧无功补偿容量选择过大是无益的。而 只有采取配变低压侧补偿和用户端就地补偿相结合的补偿方式才可以在提高功率因数的同时，减少低压线路损耗， 取得最佳的经济效益。 配变低压侧补偿容量过大不但不经济，而且在变压器空载运行时，或者负荷较轻时，还会造成过补偿，使功率 因数角超前、无功功率向电力系统倒送和电源电压升高。 功率因数角超前的坏处是： (1)电容器与电源仍有无功功率交换，同样减少电源的有功出力。 (2)网络因传输容性无功功率，仍会造成有功损耗。 (3)白白耗费了电容器的设备投资。 另外，如补偿电容过大，当电源缺相时有可能发生铁磁谐振过电压，烧毁电容器和变压器。 所以，配变低压侧补偿容量过大不但不经济，而且还会影响设备的安全运行。 根据以上分析，配变低压侧集中无功补偿根据功率因数的需求选择不科学，补偿容量不应过大。为了防止发生 过补偿现象，配变低压侧无功补偿原则为：其补偿容量不应超过配变的无功功率。 变压器总的无功功率：Qb=Qb0+QbH·(S/Se)2 Qb=[I0%/100+Ud%/100·(S/Se)2]·Se(1) 式中Qb0-变压器空载无功功率，kvar QbH-变压器满载无功功率，kvar I0%-变压器空载电流百分数
1 电力电容器及无功补偿 技术手册 沙舟编著
目录 前言 第一章基本概念 (1) §1-1 交流电的能量转换 (1) §1-2 有功功率与无功功率 (2) §1-3 电容器的串联与并联 (3) §1-4 并联电容器的容量与损耗 (3) §1-5 并联电容器的无功补偿作用 (4) 第二章并联电容器无功补偿的技术经济效益 (5) §2-1 无功补偿经济当量 (5) §2-2 最佳功率因数的确定 (7) §2-3 安装并联电容器改善电网电压质量 (8) §2-4 安装并联电容器降低线损 (11) §2-5 安装并联电容器释放发电和供电设备容量 (13) §2-6 安装并联电容器减少电费支出 (15)
前言 众所周知，供电质量主要决定于电压、频率和波形三个方面。电网频率稳定决定于电网有功平衡，波形主要决定于网络和负荷的谐波，电压稳定则决定于无功平衡。当然三者之间也具有一定的内在关系。无功平衡决定于网络中无功的产生和消耗。在系统中无功电源有同步发电机、同步调相机、电容器、电缆、输电线路电容、静止无功补偿装置和用户同步电动机，无功负荷则有电力变压器，输电线路电感和用户的感应电动机，各种感应式加热炉、电弧炉等。为了满足系统中无功电力的需求，单靠发电机、调相机、电缆和输电线路电容是不够的，静补装置中也是采用电容器等。因此电容器在系统的无功电源中占有相当比重，加之调相机为旋转设备。建设投资大，运行维护费用高。近年来世界各国都积极装设电容器，满足系统无功电力要求，维持电压稳定。但各国主要是装设并联电容器，装串联电容器者较少，因此编者主要介绍并联电容器无功补偿技术，它还广泛应用于谐波滤波装置，动态无功补偿设备和电气化铁道无功补偿装置之中，因与电力系统谐波有关。限于篇幅，准备在“谐波技术”中详述。这里主要介绍一些无功补偿技术基础。限于编者水平，加上时间仓促，不当之处难免，请读者批评指正。
电力电容器的补偿原理公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
1电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。 2电力电容器补偿的特点 优点 电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。 缺点 电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 3无功补偿方式 高压分散补偿 高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。 高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 低压分散补偿 低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 4电容器补偿容量的计算 无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定,其计算公式如下: QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 式中:Qc:补偿电容器容量; P:负荷有功功率; COSφ1:补偿前负荷功率因数; COSφ2:补偿后负荷功率因数; qc:无功功率补偿率,kvar/kw。 5电力电容器的安全运行
电容器投切方式比较分析 关键词：静止无功补偿装置静止无功发生器晶闸管开关可控硅开关复合开关 近年来，随着对供电质量要求的不断提高和节能降耗的需要，无功补偿装置的使用量快速增长。随后各种不同无功补偿装置不断研发推出应用，如：静止无功补偿装置SVC、静止无功发生器SVG、晶闸管投切电容装置TSC等。但由于技术成熟悸或投入大等各种因素影响，目前使用范围最广，投入成本低，最易普及的仍是低压无功补偿装置。本文仅对目前国内存在的几种类型的低压电容投切装置的性能及优缺点进行分析，供用户和设计人员参考，以达到合理使用、提高企业经济效益、节约资源的效果。 一、性能比较 目前，国内的电容投切装置所采用的开关元件可以分为三大类： 1、机械式接触器投切电容装置（MSC） 接触器投入过程中，电容器的初始电压为零，触点闭合瞬间，绝大多数情况下电压不为零、有时可能处在高峰值（极少为零），因而产生非常大的电流，也就是常说的合闸涌流。实验表明合闸涌流严重时可达电容器额定电流的50倍。这不仅影响电容器和接触器的寿命，而且对电网造成冲击，影响其它设备的正常工作。因此，后来采用串接电抗器和加入限流电阻来抑制涌流，这虽然可以控制合闸涌流在额定电流的20倍以内，但从长期运行情况来看，其故障率仍然非常高，维修费用较高。 总的实践应用反映，其性能如下：优点：价格低，初期投入成本上升少，无漏电流 缺点：涌流大，寿命短，故障多，维修费用高 2、电子式无触点可控硅投切电容器装置（TSC） 可控硅投切电容器，是利用了电子开关反应速度快的特点。采用过零触发电路，检测当施加到可控硅两端电压为零时，发出触发信号，可控硅导通。此时电容器的电压与电网电压相等，因此不会产生合闸涌流，解决了接触器合闸涌流的问题。但是，可控硅在导通运行时，可控硅结间会产生一伏左右的压降，通常15KV AR三角形接法的电容器，额定电流22A，则一个可控硅消耗功率约为22W。如以一个150KV AR电容柜来算，运行时可控硅投切装置消耗的功率可达600W，而且都变成热量，使机柜温度升高。同时可控硅有漏电流存在，当
附件 城区供电公司关于规范柱上配电变压器无功补偿箱施工安装的实施细则 第一章总则 第一条为进一步规范城区供电公司低压无功补偿箱的施工工艺，确保新投运无功补偿箱的施工质量，全面降低无功补偿箱及其接线的故障率，特制定本实施细则。 第二条本实施细则适用于城区公司范围内的所有工程，有关无功补偿箱及其连接线缆的施工应严格执行本规定。 第二章无功补偿箱箱体安装 第三条柱上变压器低压无功自动补偿装置的设备规范、主要元部件、组装应满足《低压无功补偿装置及运行监测系统通用订货技术条件》（—）。 第四条补偿箱安装托架宜紧贴变台槽担上端、担头向上翘起，角铁背板固定应牢固。无安装托架的补偿箱应使用横担以及角戗作为补偿箱托架，横担安装位置应高于变压器槽钢。 第五条补偿箱接地引线应采用截面不小于的黑色绝缘线，接地引线与补偿箱连接用螺栓应紧固，接地引线与变
台接地引线连接采用绑扎法，绑扎应整齐紧密，绑扎长度不应小于； 第三章补偿箱用及二次线施工 第六条补偿箱用电流互感器（以下简称补偿箱）应配套选用户外穿芯式电流互感器。 第七条补偿箱应安装于变台低压刀闸负荷侧的担上，变比应根据变压器二次额定电流确定，二次侧接线端子应向下且必须采取防水措施。 第八条补偿箱二次线应选用芯铜芯内层聚氯乙稀绝缘、黑色外护套具有耐气候耐日光性能的电缆，接线前线芯两端应做好相别、极性标记，连接牢固，经检查无误后，装好接线端子防水盖； 第九条补偿箱二次电缆应沿担引至电杆，再沿电杆向下引入补偿箱内。电缆缆身端头处、转弯处及直线段每隔应采用直径铁线与电杆绑扎一圈，缆身应横平竖直，不应沿杆扭斜，电缆与端子连接处应预留返水弯。 第十条伸入补偿箱内的二次电缆应加以固定，芯线接于端子排对应的接线端子上，接线前应进行核相，确保接线正确。 第四章补偿箱电源电缆施工 第十一条补偿箱电源电缆应选用铜芯内层聚氯乙稀绝缘、黑色外护套具有耐气候耐日光性能的四芯统包电缆，
无功补偿电容器运行特性参数选取 1 电力电容器及其主要特性参数 电力电容器是无功补偿装置的主要部件。随着技术进步和工艺更新,纸介质电容器已被 自愈式电容器所取代,自愈式电容器采用在电介质中两面蒸镀金属体为电极,其最大的改进是电容器在电介质局部击穿时其绝缘具有自然恢复性能,即电介质局部击穿时,击穿处附近的金属涂层将熔化和气化并形成空洞,由此虽然会造成极板面积减少使电容C 及相应无功功率有所下降,但不影响电容器正常运行。 自愈式电容器主要特性参数有额定电压、电容、无功功率。 1. 1 额定电压 《自愈式低电压并联电容器》第3. 2 条规定“电容器额定电压优先值如 下0. 23 ,0. 4 ,0. 525 及0. 69 kV。”电容器额定电压选取一般比电气设备额定运行电压高5 %。 1. 2 电容 电容器的电容是极板上的电荷相对于极板间电压的比值,该值与极板面积、极板间绝缘 厚度和绝缘介质的介电系数有关, 其计算式为C = 1 4πε× S D 式中ε为极板间绝缘介质的介电系数; S 为电容器极板面积; D 为电容器绝缘层厚度。 在上式中,电容C 数值与电压无直接关系, C 值似乎仅取决于电容器极板面积和绝缘介质,但这只是电容器未接网投运时的静态状况;接网投运后,由于电介质局部击穿造成极板面积减少从而会影响到电容C 数值降低,因此运行过程中, 电容C 是个逐年衰减下降的变量,其衰减速度取决于运行电压状况和自身稳态过电压能力。出厂电容器的电容值定义为静态电 容。一般,投运后第一年电容值下降率应在2 %以内,第二年至第五年电容值下降率应在1 %～ 2 % ,第五年后因电介质老化,电容值将加速下降,当电容值下降至出厂时的85 %以下,可认为该电容器寿命期结束。 1. 3 无功功率 在交流电路中,无功功率QC = UI sinφ由于电容器电介质损耗角极小,φ= 90°,所以sin φ= 1 ,则无功功率QC = UI =ωCU2 ×10 - 3 = 2πf CU2 ×10 - 3 (μF) ,从该式可见,电容器无功功率不仅取决于电容C ,而且还与电源频率f 、端电压U 直接相关,电容器额定无功功率的准确定义应是标准频率下外接额定电压时静态电容C 所对应的无功率。接网投运后电容器所输出实际无功功率能否达到标定容量,则需视运行电压状况。当电网电压低于电容器额定电压时,电容器所输出的无功功率将小于标定值。因此如果电容器额定电压选择偏高,电容器实际运行电压长期低于额定值,很可能因电容器无功出力低于设计值造成电网无功短 缺。 2 无功补偿电容装置参数的选取误区 无功补偿装置在进行设计选型及设备订货时,提供给厂家的参数往往仅是电容补偿柜型 号和无功功率数值,而电容器额定电压及静态电容值这两个重要参数常被忽略。由于电容器 生产厂家对产品安装处电压状况不甚了解,在产品设计时往往侧重于降低产品生产成本和减 少电介质局部击穿,所选取的电容器额定电压往往高于国家标准推荐值,这样做对电网运行的无功补偿效果会造成什么影响对电网建设投资又会引起什么变化呢可通过以下案例进行 分析。 例如某台10 0. 4 kV 变压器,按照功率因数0. 9 的运行要求,需在变压器低压侧进行集中 无功补偿,经计算需补偿无功功率100 kvar ,如果按额定电压U = 450 V 配置电容器,根据QC=ωCU2 ×10 - 3 计算,电容器组的静态电容值C 为1 572μF ,接入电网后在运行电压U =400 V 的状态下,该电容器实际向电网提供的无功功率QC 为79 kvar ,补偿效果仅达预期的79 %。反之,在上述条件下,要想保证实际补偿效果为100 kvar ,则至少需配置电容器无功功率为127 kvar ,也就意味着设备投资需要增加27 %。中山市2004 年变压器增加898 台,合计容量近60 万kvar ,按30 %补偿率计需补偿无功功率近18 万kvar 。
1电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。 2电力电容器补偿的特点 2.1优点 电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。 2.2缺点 电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 3无功补偿方式 3.1高压分散补偿 高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。 3.2高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 3.3低压分散补偿 低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 3.4低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 4电容器补偿容量的计算 无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定,其计算公式如下: QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 式中:Qc:补偿电容器容量; P:负荷有功功率; COSφ1:补偿前负荷功率因数; COSφ2:补偿后负荷功率因数; qc:无功功率补偿率,kvar/kw。 5电力电容器的安全运行