无功补偿装置—并联电容器组

变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计2020-05-20 新用户796...修改一、电力系统的无功功率平衡1.1、无功功率电网中的电力负荷如电动机、变压器等都是靠电磁能量的变换而工作的，大部分属于感性负荷，建立磁场时要吸收无功，磁场消失时要交出无功。

在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。

电力设备电磁能量的交换伴随着吸收和放出无功。

每交换一次，无功都要在整个电力系统中传输，这不仅要造成很多电能损失，而且往往在无功来回转换中会引起电压变化，因此设计时，应注意保持无功功率平衡。

变电站装设并联电容器是改善电压质量和降低电能损耗的有效措施。

在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。

1.2、功率因数电网中的电气设备如电动机、变压器属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感性负载的电压与电流的相量间存在相位差，相位角的余弦值即为功率因数cosφ，它是有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S。

1.3、无功功率补偿的目的电网中的无功功率负荷主要有异步电动机、变压器，还有一部分输电线路。

而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。

无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。

合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。

在做电网网架规划时，根据各水平年各负荷点的有功负荷量及可靠性要求确定了变电容量的分配、线路回路数及导线截面和接线方式等等。

但是，这样还不能保证各用户端的电压达到国家和地区规定的要求。

因为做电网网架规划时是以最大负荷为依据，而实际运行时，负荷是变化的，功率因数也是变化的，通过线路的有功、无功功率都与规划计算时大不相同，因此，导致某些负荷点的电压“越限”(过高或过低)。

题目：无功功率补偿和并联电容器目录第一章绪论 (3)1.1研究背景 (3)1.2无功装置的发展状况 (4)第二章无功补偿的原理 (5)2.1无功补偿的原理 (5)2.2无功补偿的意义 (5)2.3确定容量的一般方法 (7)2.4无功补偿装置的选择 (8)第三章无功补偿的投切方式 (9)3.1无功补偿的投切器件 (9)3.2瞬时投切方式 (10)第四章并联电容器 (12)4.1并联电容器简介 (12)4.2使用电容器的优点 (12)4.3并联电容器无功补偿的配置方法 (13)4.4电容器的安装要求 (13)4.5并联电容器的日常维护 (14)4.6电容器组投入和退出运行 (15)4.7例子 (15)第五章总结 (20)第一章绪论1.1研究背景目前，我国的电网，特别是广大的低压电网，普遍存在功率因数较低，电网线损较大的情况。

导致此现象的主要原因是众多的感性负载用电设备设计落后，功率因数较低，比如我国的电动机消耗的电能占全部发电量的70%，而由于设计和使用方面的原因我国的电动机的功率因数往往较低，一般约为cos=0.70。

在这种情况下，采用无功补偿节能技术，对提高电能质量和挖掘电网潜力是十分必要的，世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分。

从我国电网功率因数和补偿深度来看，我国与世界发达国家有不小的差距。

因此大力推广无功补偿技术是非常必要的,世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分。

从我国电网功率因数和补偿深度来看，我国与世界发达国家有不小差距。

因此大力推广补偿技术是非常必要的，并且从以下数据，我们也能看出无功补偿所能带来的巨大经济效益。

2007年，我国年总发电量为32559亿千瓦时，统计线损率为8.77%，但是这个数字没有包含相当大的110千伏、35千伏、10千伏的输电线损及0.38千伏的低压电网线损。

据报道，估计实际的统计线损率约为15%，即2007年全国年线损量约为4800亿千瓦时，设全国的理论线损与统计线损相一致，其中可变线损约占理论总线损的80%，则每年可以降低线损约为300亿千瓦时。

并联电容器补偿装置基本知识无功补偿容量计算的基本公式： Q = Ptg φ1——tg φ2=P1cos 11cos 12212---ϕϕ tg φ1、tg φ2——补偿前、后的计算功率因数角的正切值 P ——有功负荷Q ——需要补偿的无功容量 并联电容器组的组成1．组架式并联电容器组：并联电容器、隔离开关接地开关或隔离带接地、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、并联电容器专用熔断器、组架等;2．集合式并联电容器组无容量抽头：并联电容器、隔离开关接地开关或隔离带接地、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、组架等; 并联电容器支路内串接串联电抗器的原因：变电所中只装一组电容器时,一般合闸涌流不大,当母线短路容量不大于80倍电容器组容量时,涌流将不会超过10倍电容器组额定电流;可以不装限制涌流的串联电抗器;由于现在系统中母线的短路容量普遍较大,且变电所内同时装设两组以上的并联电容器组的情况较多,并联电容器组投入运行时,所受到的合闸涌流值较大,因而,并联电容器组需串接串联电抗器;串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时,装设并联电容器装置后,电容器回路的容性阻抗会将原有高次谐波含量放大,使其超过允许值,这时应在电容器回路中串接串联电抗器,以改变电容器回路的阻抗参数,限制谐波的过分放大; 串联电抗器电抗率的选择对于纯粹用于限制涌流的目的,串联电抗器的电抗率可选择为0.1~1%即可;对于用于限制高次谐波放大的串联电抗器;其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下,均使电容器回路的总电抗为感性而不是容性,从而消除了谐振的可能;电抗器的感抗值按下列计算：XL=K错误!式中XL——串联电抗器的感抗,Ω;XC——补偿电容器的工频容抗, Ω;K——可靠系数,一般取1.2~1.5;对于5次谐波而言,则X L =1.2~1.5×错误!=0.048 ~0.06XC一般定为0.045 ~0.06XC = 4.5 %~ 6 % XC对于3次谐波而言,则X L =12%~13% XC电抗器的端电压和容量的选择电抗器的端电压=电容器的相电压×电抗率每相电抗器的容量=每相电容器容量×电抗率电抗器的额定电压为并联电容器组的额定电压电抗器的种类：油浸铁心式：CKS或CKD, 可用于户内、户外;干式空心电抗器CKGKL,可用于户内、户外;干式铁心电抗器CKGSC,干式产品中体积最小,且三相同体,但目前无35kV级产品,只能用于户内;干式半心电抗器：直径比空心产品小,可用于户内、户外;并联电容器额定电压的选择由于串联电抗器的接入,引起电容器上的基波电压升高,其值为——电容器的额定电压相电压,kV;式中 UC——系统额定相电压, kV;UφA——串联电抗率对于并联电容器组接线方式为星形接线或双星形接线,电容器额定电压如下10kV： 6%串联电抗率,电容器额定相电压11/√3 kV12~13%串联电抗率,电容器额定相电压12/√3 kV35kV： 6%串联电抗率,电容器额定相电压38.5/√3 kV12~13%串联电抗率,电容器额定相电压42/√3 kV上述选择是在系统额定电压分别为10kV和35kV的情况下,如系统额定电压有所上升,则并联电容器的额定电压也相应升高;氧化锌避雷器的选择和使用氧化锌避雷器的接线方式Ⅰ型接线Ⅲ型接线特点：1. Ⅰ型接线方式：优点：比较简单,但对避雷器的特性要求高,当发生一相接地时,要求非接地的两只避雷器能通过三相电容器积蓄的能量;缺点：相间过电压保护水平较高,因为是由两只避雷器对地残压之和决定的;2. Ⅲ型接线避雷器直接并接在电容器极间,保护配合直接,不受其他因数的影响,但这种方式要求避雷器的通流容量比较大;选用原则：10kV：通流容量35kV：通流容量隔离开关、接地开关及隔离带接地开关的选择用途：隔离开关做隔离之用10kV：户内：GN19-10/400, 630,1250户外：GW4-10/400, 630,1250 或GW4-10W/630爬电比距≥2.5cm/kV GW1-10/400尽量少采用35 kV：户内：GN2-35/400, 630,1250户外：GW4-35/630,1250或GW4-35W/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关做接地之用10kV：户内：GN19-10/400, 630,1250户外：GW4-10/400, 630,1250或GW4-10W/630爬电比距≥2.5cm/kVGW1-10/400,63035 kV：户内：GN2-35/400, 630,1250户外：GW4-35/630,1250或GW4-35W/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关带接地10kV：户内：GN24-10D/400,630,1250户外：GW4-10D/400,630,1250或GW4-10DW/630爬电比距≥2.5cm/kV35 kV：户外：GW4-35D/630,1250或GW4-35DW/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关额定电流的选择隔离开关的额定电流=电容器额定相电流×1.5,再适当加一些余度如果用户对动、热稳定电流有要求,则应首先满足动热稳定的要求放电线圈的选择放电线圈的放电容量＞每相电容器容量放电线圈的额定相电压=电容器的额定相电压放电线圈的种类：油浸式：价格较低,但由于用于绝缘的油同空气通过呼吸器相连,使绝缘油会由于呼吸的原因而受潮,同时产品内的绝缘油会对环境造成污染及存在火灾隐患;全封闭式：绝缘油与空气不直接接触,杜绝了绝缘油受潮的可能,但价格较高,同时产品内的绝缘油仍会对环境造成污染及存在火灾隐患;干式：彻底改变了绝缘种类,不会对环境造成污染,也不存在大的火灾隐患,但价格较高;且目前国内35kV级还没有此类产品;并联电容器单台用熔断器熔断器的额定电流=1.5×并联电容器额定电流并联电容器组接线种类单星形接线零序电压开口三角电压保护差动电压保护双星形接线中性点不平衡电流保护带容量抽头的并联电容器补偿装置近几年来,由于以下的原因,对集合式并联电容器提出了新的要求：用户新建变电所, 主变压器负荷小, 而无功补偿容量按满负荷配置, 全部投入时会发生过补偿的现象;周期性负荷变动,如农村电网当高峰及高峰过后需投入的电容器容量便不相同;带容量抽头的集合式并联电容器装置接线图1/2或1/3,2/3容量抽头接线图电抗器前置 1/2容量抽头接线图电抗器前置1/2或1/3,2/3容量抽头接线图电抗器后置 1/2容量抽头接线图电抗器后置电抗器需要抽头的原因：1．组架式高压并联电容器及无功补偿装置特点：构架组成灵活,但占地面积大;2．集合式并联电容器及成套补偿装置2．1 集合式并联电容器的优点：占地面积小,安装维护方便,可靠性高,运行费用省占地面积小：密集型并联电容器的安装占地面积约为组架式成套占地面积1/3~1/4,并且电容器单台容量越大,则占地面积与容量的比值就越小;安装维护方便：由于密封型电容器的台数少,电容器运到现场后,立即就可就位,比组架式成套安装工作量少,成套安装也较为简单,电容器台数少,电容器单元置于油箱内,巡视工作量小,减轻了运行人员的负担;可靠性高：由于对密集型采取了一些行之有效的措施：①采用元件串内熔丝后再并联的方式, 少数元件击穿后由于内熔丝熔断, 电容量变化不大, 电容器仍可继续运行;②适当降低元件工作场强,在绝缘上留有余度;③采用全膜介质,增强箱内外绝缘;从而提高了并联电容器的运行可靠性;自愈式并联电容器的自愈机理：普通金属化膜在介质疵点被击穿时,两极板间即短路放电产生电弧;在电弧高温作用下,击穿点周围的金属化极板补迅速蒸发,在击穿点周围的金属化极板被同时蒸发,在击穿点周围形成一个绝缘区;当绝缘区的半径达到一定尺寸时,电弧熄灭击穿停止,介质绝缘恢复,自愈过程即完成;自愈式并联电容器的特点：优点：体积小,重量轻,具有自愈性能,损耗小,在低压系统已得到广泛运用;缺点：自愈式电容器的金属化层的自愈性是有限的,电容器长期运行介质老化后,若某一点击穿并企图自愈时,因介电强度不够,不能迅速自愈,电弧产生的热量会引起该点邻近层介质发热,介电强度下降,从而发生击穿并企图自愈而又不能自愈;这样就引发邻近多层介质的企图自愈和击穿;击穿使电流增大,自愈使电流减小,结果电流在较长一段时间不会剧烈增加,若使用串联熔丝进行保护,熔丝不一定会熔断,而连续自愈和击穿产生的大量气体却使电容器外壳鼓肚,直到发生外壳爆裂事故;因此金属化自愈式电容器不能象箔式电容器那样使用串联熔丝作为防爆的安全保护,而要使用压力保护或热保护,此种保护方式的响应时间要比熔丝长,因而金属化并联电容器的保护性能不如箔式电容器液体介质为绝缘油的并联电容器;另外由于电容器本身的自愈作用,电容器的容量会随着时间的推移而有所减小,因而,金属化高压并联电容器在高电压领域的使用和推广还需要进一步努力;。

毕业论文题目：无功功率补偿和并联电容器专业：年级：姓名：学号：指导教师：电力工程系年月日目录摘要第一章绪论 (1)1.1无功功率的产生和影响 (1)第二章无功功率补偿 (2)2.1无功补偿的原理 (2)2.2无功补偿的意义 (3)2.3无功功率补偿装置 (4)2.4无功补偿容量的确定 (5)第三章功率因数 (6)3.1功率因数的提高 (6)3.3功率因数调整电费 (8)3.4功率因数的标准值及其适用范围 (10)第四章电力电容器 (10)4.1电容器组投入和退出运行 (10)4.2并联电容器的补偿方式 (11)4.3并联电容器的接线方式 (11)4.4电容器组的运行注意事项 (12)4.5电容器组的运行维护 (13)第五章风力发电 (13)5.1风力发电系统无功补偿的重要性分析 (13)5.2风力发电的无功补偿 (14)第六章结论与研究展望 (15)参考文献 (15)摘要：近年来，随着电网容量增加，对电网无功要求也与日增加。

无功电源与有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。

电力系统中，应保持无功功率的平衡，否则，将导致系统电压不正常，严重时，将导致设备损坏，系统瓦解。

此外，网络功率因素和电压的降低，还将导致网络输送能力下降、输电损耗增大、电气设备不能充分利用等。

因此，解决好网络补充问题，有着极其重要的意义。

关键词：无功补偿；功率因数；并联电容器；风力发电；第一章绪论1.1无功功率的产生和影响在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率,称为线路的充电功率,它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。

电能的用户（负荷）在需要有功功率 (P)的同时还需要无功功率(Q),其大小和负荷的功率因数有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗(ΔP)和无功功率损耗(ΔQ),也会产生电压降落(ΔU)。

无功补偿柜原理
无功补偿柜原理是指通过在电力系统中接入无功补偿设备，来改善电力系统的功率因数，提高电能的利用效率。

无功补偿柜主要由电容器组、断路器、变压器和控制器等组成。

电容器组是无功补偿柜的核心部件，它由一组并联的电容器组成。

这些电容器通过组合能够提供所需的容量，用来补偿电力系统中的无功功率。

电容器组的连接方式有两种，一种是星型连接，另一种是三角形连接。

在星型连接方式下，电容器与传输线路的中性点相连接，而在三角形连接方式下，则是电容器直接与传输线路相连接。

断路器用于保护无功补偿柜，在电网出现故障时能够及时切断电路，保护设备的安全性。

变压器主要用于提供稳定的电压，使无功补偿柜能够正常运行。

变压器通常采用油浸式或干式结构，能够将输入电压调整为符合无功补偿柜要求的输出电压。

控制器是无功补偿柜的智能化管理部件，它能够根据电力系统的运行状态，自动调整无功补偿柜的运行参数，确保系统的功率因数始终保持在合适的范围内。

控制器还可以实现对无功补偿柜运行情况的实时监测和远程控制，提高了无功补偿柜的操作灵活性和管理效率。

综上所述，无功补偿柜通过合理配置电容器组、断路器、变压
器和控制器等元件，能够在电力系统中实现对无功功率的实时补偿，提高电能利用效率和电力系统的稳定性。

电容并联和串联无功补偿
电容并联和串联无功补偿是两种常见的无功补偿方式，它们在电力系统中的应用场景和工作原理有所不同。

电容并联无功补偿：这种方式是将电容器直接并联在被补偿设备的同一电路上。

电容器为用电设备提供所需无功电流，从而减轻电力线路、变压器和发电机的负担。

并联电容器是目前电网中应用最为广泛的一种无功补偿方式，尤其在10KV及以下电压等级的供电系统中，几乎所有的无功补偿装置均属于并联电容器补偿。

其主要作用是减小视在电流，提高功率因数，降低损耗，从而提高电力设备的效率。

对用户侧而言，补偿无功还有提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率等作用。

电容串联无功补偿：这种方式是把电容器直接串联到高压输电线路上，主要作用是通过在电网输电侧直接治理进而达到改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗的作用。

由于串联电容器只能应用在高压系统中（在低压系统中由于电流太大无法应用），因此其一般的应用场所是高压远距离输电线路上，用户侧的应用较少。

串联电容无功补偿的原理是利用电容器的容性阻抗抵消线路电感的感性阻抗，从而缩短电气距离，提高线路的输电容量和稳定性。

总的来说，电容并联和串联无功补偿都是为了提高电力系统
的功率因数、降低损耗、提高设备的效率等目的而采取的措施。

具体选择哪种方式需要根据实际情况进行综合考虑。

110kV变电站并联无功补偿电容器组配置探究摘要：本文就目前电网大量而普遍使用的无功补偿装置——并联电容器补偿装置的配置接线、容量配置与电容器选型,结合已投运的一些无功补偿成套装置情况,通过对电网无功补偿的浅析,对110kV变电站10kV并联电容器的组成形式、接线构成、保护配置进行了简单的介绍,并且以110kV某变电站为例,从设计的角度对110kV变电站并联无功补偿配置进行选择与分析。

关键词：110kV；变电站；并联无功补偿；电容器组；配置无功平衡是保证电力系统电压质量稳定的前提基础，在电力系统中国，科学化的电压控制与无功补偿，既能能保证电压质量，还能在此基础上保障电力系统的安稳运行。

并联电容器是电网无功补偿的重要设备，根据不同负荷水平来确定电容器的投切，不但是保证电网稳定运行的重要技术手段，还可以达到减少网络损耗、消除过载和改善电压分布的效果。

变电站并联无功补偿装置，应按地区补偿无功负荷，就地补偿变压器无功损耗的原则进行配置，无功补偿设备应随负荷变化及时投切，此外电抗率、无功补偿容量和分组容量应合理确定，满足国家有关标准要求，广州电网中，并联电容器占整个无功补偿设备的90%以上，在网内占有十分重要的地位。

为此本文根据新的规范对110kV某变电站无功补偿装置的配置进行选择和分析。

一、并联电容补偿装置的接线并联电容补偿装置主接线方案的设计对其工程投资、调压效益、运行的灵活可靠、以及安装、维修等都有很大的影响。

在设计和选择方案时，务必综合考虑。

电容器组的主接线方式基本上有二种：星形和三角形，各又分为单星、双星和单三角、双三角。

国内在50年代和60年代大多采用三角形接线，70年代以后，由于电力系统的发展，电网容量的增大，星形接线开始采用。

我省电网在90年代中期以前，10kV、35kV系统多采用双星形接线，90年代后期至今多采用单星形接线。

110kV某变电站采用型号为TBB10-6000/500-AK的并联电容器组，图1为10kV电容器组接线图。