無功補償裝置容量該如何確定？如何選型？

電力網(wǎng)在運行時，電源提供的無功功率是電能轉(zhuǎn)換為其他形式能的前提，沒有無功功率，變壓器就不能變壓與輸送電能；電動機的旋轉(zhuǎn)磁場就建立不起來，電動機就無法轉(zhuǎn)動。但是，遠距離傳輸無功功率，又會造成線路有功功率的損耗和電能質(zhì)量的降低，這不僅影響電力網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行，而且也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，怎樣降低無功電力的長距離輸送，已成為電力部門和用電企業(yè)的研究課題。因此，我們根據(jù)用電設備消耗無功的多少，在負荷較集中、無功消耗較多的地點增設了無功電源點，使無功的需求量就地得到解決，這樣不但減少了無功傳輸過程中造成的能量損耗和電壓降落，而且提高了供用電雙方和社會的經(jīng)濟效益。那么如何對設備補償才能取得更高的經(jīng)濟效益呢？那還需根據(jù)系統(tǒng)及負荷的情況確定合理的補償方案。 

一．無功補償的原則

無功補償應本著全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡的原則確定*的補償容量和分布方式。具體內(nèi)容如下。

總體的無功平衡與局部的無功平衡相結(jié)合，既要滿足供電網(wǎng)的總無功需求，又要滿足分線、分站的變電站及各用戶無功平衡。

集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主，這就要求在負荷集中的點進行補償，既要在變電站進行大容量集中補償，又要在配電線路、配電變壓器和用電設備處進行分散補償，使無功就地平衡，減少變壓器和線路的損耗。

高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為主。高壓無功補償裝置應裝設在變壓器的主要負荷側(cè)，當不具備條件時，可裝設在變壓器的第三繞組側(cè)，高壓側(cè)無負荷時，不得在高壓側(cè)裝設補償裝置。

降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，兼顧調(diào)壓。這是針對供電半徑較長，分支較多，負荷比較分散，自然功率因數(shù)低的線路。這種線路負荷率低，線路的供電變壓器多工作在空載或輕載的工況下，線路損失大，若對此線路進行補償，可明顯提高線路的供電能力。

二．無功補償裝置容量的確定

1.低壓集中補償

配電網(wǎng)的無功補償以配電變壓器低壓的集中補償為主，以高壓補償為輔，配電變壓器無功補償裝置的容量如果無法了解負荷的工作情況及系統(tǒng)參數(shù)，可按變壓器zui大負荷率為75%，負荷功率因數(shù)為0.70考濾，補償?shù)阶儔浩髯畲筘摵蓵r其高壓側(cè)的功率因數(shù)不低于0.95，或按變壓器容量的20%～40%進行配置。

用戶對功率因數(shù)有特殊要求時，可選擇合適的補償容量使功率因數(shù)達到用戶的要求值。

2．電動機定補

按照電動機的空載電流確定電動機的定補容量，電動機的空載電流約占額定電流的25%～40%。為了防止電機退出運行時產(chǎn)生自激過電壓，電動機的補償容量一般不應大于電動機的空載無功，通常取QC=(0.95～0.98)UeI0

對于排灌電動機等所帶機械負荷軸慣性較大的電機，補償容量可適當加大，大于電機空載無功負荷，但要小于額定無功負荷。對于排灌用普通電機，可按下式確定補償容量QC=(0.5～0.6)Pe（Kvar）

3.隨器補償

變壓器在輕載及空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功。Q0=I0%Se×10-2（Kvar）

隨器補償只能補償配變的空載無功Q0。如果在補償容量大于變壓器的空載無功時，則在配變接近空載時會造成過補償，易產(chǎn)生鐵磁諧振。因此推薦選用的補償容量為QC=(0.95～0.98)Q0 

三．無功補償裝置的匹配原則

1．低壓補償裝置回路數(shù)的選擇

在補償容量確定的情況下，補償?shù)幕芈窋?shù)分得越多，每一回路的補償容量越小，補償效果越好，但投資越大，設備的造價越高，產(chǎn)品的性價比越差。同時電容器分的組數(shù)越多，與系統(tǒng)發(fā)生諧振的機率越大，因此《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》GB50227-1995規(guī)定電容器分組容量應根據(jù)加大單組容量，減少組數(shù)的原則確定。當分組電容器按著各種分組容量組合運行時，不得發(fā)生諧振。

通常根據(jù)最小負荷波動特點確定單支路補償?shù)娜萘?，從而確定補償回路數(shù)。0.4KV系統(tǒng)的戶外補償箱一般選擇2～4路，戶內(nèi)補償柜一般選擇4～10路，高壓補償一般1-4路，補償?shù)幕芈窋?shù)越多，在存在諧波的情況下與系統(tǒng)產(chǎn)生諧波諧振的機率越大，因此，在保證投切精度的情況下，以選則的回路越少性價比越高。

2．投切開關的選擇

低壓無功補償裝置分三種開關（接觸器、無觸點開關、復合型智能開關）投切電容器。

接觸器開關的特點：投切電容時沖擊電流大、有燃弧，開關壽命短（一般小于１萬次），但通流時功耗低，比較適合負荷基本不波動或波動很不頻繁的場合。

無觸點開關的特點：過零點投切電容、無涌流，電容器切除時無過電壓，開關壽命長、電容器無需放電可再次投入，但通流時有一定的功耗，比較適合特別頻繁波動的場合。

復合開關：過零點投切電容、電容器投入時無涌流，切除無過電壓產(chǎn)生、開關壽命較長（大于50萬次）、功耗小，投切速度介于接觸器和無觸點開關之間。復合開關是一種將雙向晶閘管與接觸器并聯(lián)運行的開關形式，其配備控制電路，使開關投入時晶閘管先投入，開關切除時晶閘管后切除，實現(xiàn)無電弧投切；正常運行時，由接觸器承載電流。

高壓無功補償裝置投切電容器開關要求即有一定的分斷能力，又有較高的機械壽命，且開關在投入電容器時觸頭彈跳小，不得有過長的預擊穿。因此，永磁式電容器投切開關成為高壓電容器投切開關的理想選擇。CEMCS智能一體化戶內(nèi)永磁式電容器投切開關是集現(xiàn)代新型開關制造技術，現(xiàn)代智能網(wǎng)絡通訊控制技術的新型戶內(nèi)開關，操作機構采用高可靠性能的雙線圈雙穩(wěn)態(tài)永磁機構，取消了傳統(tǒng)的機械脫扣和鎖扣裝置，零件數(shù)較傳統(tǒng)機構減少了70％以上，可靠性大大提高。主回路采用先進的固封絕緣技術，真空滅弧室固封在極柱內(nèi)，防污穢及防凝露強，是一種小型化﹑無污染的綠色環(huán)保產(chǎn)品。由于采用永磁機構，機械壽命長，可靠性高，特別適合頻繁操作的場所。

3．電容器投切的依據(jù)

通常的控制目標為：功率因數(shù)、無功功率、無功電流、電壓。根據(jù)具體情況，以使變壓器及配網(wǎng)容量釋放zui大為主要目的，使變壓器及電網(wǎng)的損耗達到最低為主要目標，所以電壓不應該成為控制目標。以功率因數(shù)為檢測量，缺點是輕載時容易產(chǎn)生投切振蕩，重載時補償不充分；以無功電流為檢測量，無功功率為控制目標，無功上下限可根據(jù)系統(tǒng)的負荷特點設定，可使系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到最佳的狀態(tài)。

四．濾波支路的選擇

在系統(tǒng)諧波較為嚴重的情況下，需對諧波源進行濾波，針對某一頻率的諧波設計單調(diào)諧濾波支路。濾波支路能夠濾除特定諧波分量，對于基波分量，它也有無功補償效果。

需根據(jù)諧波源產(chǎn)生的諧波量和電源點的短路容量的大小，計算出諧波電流及其引起的正弦波電壓畸變率在公共供電點處是否超過有關國家標準的允許值，以此來決定是否裝設諧波濾波裝置。

如果諧波源發(fā)出的諧波電流及電壓畸變率超過電源點的有關國家標準的允許值，則需裝設專門針對這種諧波源而設計的濾波裝置，濾波器的容量及配置需根據(jù)負荷產(chǎn)生的諧波情況來配置。

如果諧波源發(fā)出的諧波電流及電壓畸變率不超過電源點的有關國家標準的允許值，則需裝設普通型的濾波器，普通型的濾波器是針對不同次的諧波進行配置。

普通型濾波器電抗率的選擇

1）選擇電抗率為(4.5～6)%的電抗器

對于六脈整流設備，變頻器、直流電弧爐、直流軋機及中頻爐等非線性負荷通常產(chǎn)生的特征諧波為五次、七次諧波，為了抑制電容器對諧波的放大作用，選擇串聯(lián)電抗率為(4.5～6)%電抗器。

2）選擇電抗率為(12～13)%的電抗器

對于電焊機、交流電弧爐、鐵合金爐、電石爐等負荷通常產(chǎn)生的特征諧波含有三次諧波，應選擇串聯(lián)電抗率為(12～13)%的電抗器。

設計人員在進行無功補償裝置設計時要從多方面考濾，設計的無功補償裝置即要滿足補償容量的要求，在回路分配上又要達到系統(tǒng)的補償精度，以zui小的投入達到*的補償效果，并且設備可長期安全可靠的運行。