我們經(jīng)常在配電房里可以看到低壓電容柜或者補(bǔ)償柜或者高壓電容器，相信朋友們都不陌生。電容柜裝在高壓柜側(cè)的，叫做高壓集中補(bǔ)償；裝在低壓側(cè)的，叫做低壓就地補(bǔ)償，基本以低壓就地補(bǔ)償?shù)臑槎鄶?shù)。那電容補(bǔ)償柜有什么作用呢？電容補(bǔ)償柜原理又是什么呢？請(qǐng)接著看下去。
1、從電容柜的模擬圖說(shuō)起
低壓電容柜模擬圖
上面是一張普通的低壓電容柜模擬圖。從圖中我們可以看到低壓電容柜是并聯(lián)在低壓母線(xiàn)上的。低壓電容柜柜型為GGD；低壓電容柜的內(nèi)部元器件有熔斷器式刀開(kāi)關(guān)、電流互感器、斷路器、交流接觸器、熱繼電器、補(bǔ)償電容、低壓避雷器等，電容補(bǔ)償柜面板配置三相電流表、電壓表、電壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器(如果控制器有功率因素顯示，可不另配功率因數(shù)表；反之，需要配置功率因素表)。高壓電容器也差不多，不過(guò)內(nèi)部元器件全部換成相應(yīng)高壓等級(jí)的了，整體看上去比低壓電容柜要大許多。
現(xiàn)在很多電容柜內(nèi)部是沒(méi)有熱繼電器的，在熱繼電器的地方取而代之的是一個(gè)小型電抗器，起抑制線(xiàn)路電流突變和諧波的作用，從而保護(hù)末端的補(bǔ)償電容。
2、電容補(bǔ)償柜主要元件選型和配置
以下內(nèi)容側(cè)重介紹電容補(bǔ)償柜柜內(nèi)元件，對(duì)補(bǔ)償柜面板上元件的配置不做介紹。
①主開(kāi)關(guān)選擇
昌暉儀表在大量工程實(shí)踐中總結(jié)了這個(gè)經(jīng)驗(yàn)：電容補(bǔ)償柜主開(kāi)關(guān)應(yīng)采用帶保護(hù)功能的熔斷器式刀開(kāi)關(guān)，對(duì)保證系統(tǒng)安全性很有幫助。選擇熔斷器式刀開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)注意：電容器投切時(shí)電流很大，熔斷器必須躲過(guò)電容器的啟動(dòng)電流。
②電容器選擇
◆在車(chē)間母線(xiàn)段根據(jù)負(fù)荷狀況采用120kvar或160kvar的電容補(bǔ)償柜來(lái)就地補(bǔ)償，低壓配電室采用250kvar或300kvar的電容補(bǔ)償柜集中補(bǔ)償，這樣不僅能滿(mǎn)足補(bǔ)償要求，而且節(jié)能、故障時(shí)容易找到電容器及其配套產(chǎn)品備件更換、可以使用標(biāo)準(zhǔn)的GGD柜體。
◆單臺(tái)電容器不要選太大也不宜太小，根據(jù)負(fù)荷狀況、安裝位置、建議單臺(tái)電容器容量應(yīng)在16-30kvar之間。
◆電容器額定電壓選擇
如果使用單位沒(méi)有使用高端電容器的投入預(yù)算，欲保證過(guò)壓運(yùn)行時(shí)電容器仍能長(zhǎng)時(shí)間正常工作，昌暉儀表建議在變壓器低壓側(cè)電容器額定電壓選擇0.415kV，過(guò)壓保護(hù)調(diào)至0.42kV，線(xiàn)路末端可適當(dāng)采用0.4kV電容器，讓電容器額定電壓參數(shù)有較大余量，可有效降低電容器故障率。
③電容器切換接觸器參數(shù)選擇
電容補(bǔ)償柜中的接觸器出現(xiàn)觸頭粘結(jié)、線(xiàn)圈燒毀等現(xiàn)象，基本與接觸器配置不合理和接觸器實(shí)際參數(shù)指標(biāo)低于說(shuō)明書(shū)參數(shù)指標(biāo)有關(guān)。所以建議配套接觸必須提高一級(jí)選型。
④單臺(tái)電容器配線(xiàn)選擇
電容器工作環(huán)境溫度可高達(dá)50℃，昌暉儀表建議導(dǎo)線(xiàn)載流量按照50℃選擇更恰當(dāng)！經(jīng)計(jì)算、校正的常用規(guī)格BVR導(dǎo)線(xiàn)50℃的載流量見(jiàn)下表
經(jīng)過(guò)計(jì)算的常見(jiàn)補(bǔ)償柜電容器導(dǎo)線(xiàn)選型標(biāo)準(zhǔn)(導(dǎo)線(xiàn)最小載流量按照GB50227-2017條款規(guī)定的1.5倍電容器額定電流計(jì)算，電容器以BZMJ型為例)見(jiàn)下表，此表可作為單位收電容補(bǔ)償柜導(dǎo)線(xiàn)驗(yàn)收的參考標(biāo)準(zhǔn)
⑤單臺(tái)電容器保護(hù)電器選擇
目前有成套廠家采用微型斷路器替代熔斷器作為電容器保護(hù)電器，根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)反饋信息來(lái)看，使用結(jié)果不盡人意！昌暉儀表建議：在低壓室及車(chē)間線(xiàn)段電容器保護(hù)電器首選熔斷器加熱繼電器的保護(hù)形式。
⑥補(bǔ)償柜二次線(xiàn)路電壓選擇
昌暉儀表建議補(bǔ)償柜二次線(xiàn)路統(tǒng)一采用AC380V，不主張采用AC220V，這其中原因因文章篇幅所限不深入解讀。
總之，為了檢修維護(hù)便利，建議補(bǔ)償柜形式不能太多，應(yīng)集中采用120kvar、160kvar、250kvar、300kvar，單臺(tái)電容器采用16kvar、20kvar、25kvar、30kvar，其額定電壓、配套接觸器、導(dǎo)線(xiàn)、保護(hù)電器可按照前面的要求選取。對(duì)于電容補(bǔ)償柜柜型應(yīng)采用GGD，功能必須齊全，有條件可采用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)投切電容器的補(bǔ)償柜。
3、什么是無(wú)功功率，為什么要無(wú)功補(bǔ)償？
無(wú)功功率，就是只進(jìn)行了電能形式的轉(zhuǎn)換，而不是被消耗掉的功率。我們都知道，電氣設(shè)備有阻性、容性、感性三種性質(zhì)。阻性，很好理解，電阻形式的，電流通過(guò)阻性的元器件就是被消耗掉了的，例如電吹風(fēng)機(jī)通過(guò)電阻絲把吹出來(lái)的空氣加熱，從而電能就轉(zhuǎn)變成了熱能。
容性和感性就不一樣了。容性，比如電容器，只是將電能儲(chǔ)存起來(lái)了，在需要的時(shí)候還是可以釋放出來(lái)的；感性也是，比如電抗器，是將電能轉(zhuǎn)換成了磁場(chǎng)保存起來(lái)了，也是可以釋放出來(lái)的。所以，從某種意義上來(lái)說(shuō)，它們是不做功的，所以稱(chēng)之為“無(wú)功功率”。
不過(guò)，無(wú)功功率并非無(wú)用功，它實(shí)際上是工業(yè)的基礎(chǔ)。沒(méi)有無(wú)功，只有阻性元器件產(chǎn)生的有功功率的話(huà)，根本無(wú)法建立起如今的工業(yè)繁榮。最常見(jiàn)的，電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線(xiàn)圈感應(yīng)出電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。
所以，在正常情況下，用電設(shè)備不但要消耗有功功率，同時(shí)還需要從電源中取得無(wú)功功率。
如果用電設(shè)備沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。
如果用電設(shè)備沒(méi)有足夠的無(wú)功功率，向電網(wǎng)中索要無(wú)功功率，就會(huì)增加電網(wǎng)的損耗，加大線(xiàn)路的電壓降，從而影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。所以，基本上配電房里都會(huì)有電容補(bǔ)償柜，用作就地補(bǔ)償；而且供電公司一般要求電容補(bǔ)償?shù)墓β室蛩剡_(dá)到0.9以上。
當(dāng)然，供電公司也不允許過(guò)多的無(wú)功輸送到電網(wǎng)中，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路的電壓升高。所以，電容補(bǔ)償柜一般都有個(gè)投切開(kāi)關(guān)，投到“自動(dòng)”檔位，就可以根據(jù)實(shí)際情況投入所需要的電容數(shù)量了。
4、電容補(bǔ)償多少合適?
以一臺(tái)500kVA的變壓器為例，一般來(lái)說(shuō)，配電變壓器的無(wú)功補(bǔ)償容量約為變壓器容量的20%-40%，一般設(shè)計(jì)人員以30%來(lái)估算，即選取150Kvar為最大補(bǔ)償容量，也就是安裝容量。下面就是針對(duì)一臺(tái)500kVA的變壓器的無(wú)功補(bǔ)償方案：
無(wú)功補(bǔ)償容量：150kvar 3×40kvar(20kvar 20kvar)；1×30kvar(20kvar 10kvar)
智能電容器數(shù)量：3臺(tái)SWL-8MZS/450-20.20；1臺(tái)SWL-8MZS/450-20.10
如果有電動(dòng)機(jī)、變頻器等設(shè)備，無(wú)功補(bǔ)償?shù)乃惴ㄅc變壓器的算法又有些不一樣了。
也可以通過(guò)補(bǔ)償前后的功率因素對(duì)比來(lái)計(jì)算所需的無(wú)功補(bǔ)償容量，比如：
①某工廠的有功功率為600kW，無(wú)功功率為800kvar，視在功率就是1000kVA，相應(yīng)的功率因素就是600/1000=0.6。
②查詢(xún)無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)表，根據(jù)補(bǔ)償前后找到相應(yīng)的系數(shù)F。如補(bǔ)償前為0.6，補(bǔ)償后想達(dá)到0.95，可以查得系數(shù)F=1.005。
③再通過(guò)計(jì)算公式：有功功率*系數(shù)F，就等于所需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功總量了。600×1.005=605kvar。
④根據(jù)實(shí)際情況，可以適當(dāng)放大一些余量，以防后續(xù)增添設(shè)備后無(wú)功不足。
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