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无功功率补偿系统的选型和安装 讲座人：陈超 秦皇岛华源电子科技发展有限公司 电气无功功率补偿方案及产品选型 补偿容量选择 补偿类型选择 保护元器件选型 电容控制器选型 补偿容量选择 一般情况下电气设计图纸标有补偿柜的总容量，如果电气设计图未标出补偿容量，成套厂可根据变压器容量的20％～40％选择无功补偿柜容量。 补偿类型选择 无功补偿柜补偿类型的选择是最重要的环节，选型正确与否直接影响补偿柜的效率和可靠性。补偿类型的关键选型依据是系统的谐波污染程度，由于配电系统中非线性负载越来越多的被使用，其带来的谐波污染问题日益严重，而无功补偿电容器是配电设备中受谐波危害最大的设备之一，谐波不仅会造成电容器过载，乏值降低，缩短使用寿命，还可能造成电网谐振，发生严重的电气事故，另外，不正确的补偿类型选择还会造成谐波放大，进一步加剧配电网谐波污染程度。因此，必须根据谐波污染程度选择正确的无功补偿类型。 电气补偿类型选型方法 首先将配电系统进行简化，将系统简化为变压器（容量Sn），所有非线性负载总容量（容量Gh），将Gh/Sn的比值，即非线性负载占系统容量的比例作为补偿类型的选型依据（见图1）。 当Gh/Sn＜15％时，表示系统谐波污染程度较轻，推荐补偿类型为标准型无功功率补偿。标准型无功功率补偿方案采用标准电压等级的纯电容器，例如，400V配电系统采用415V的电容器。 当15％＜Gh/Sn＜25％时，表示系统谐波污染程度较严重，推荐补偿类型为过谐型无功功率补偿。过谐型无功功率补偿方案采用比电网电压高一等级的纯电容器，例如，400V配电系统采用480V的电容器。 注意，当采用过谐型无功功率补偿电容器时，电容器将降容，降容系数为： K＝(Vn/Vr)2 Vn：电网电压等级 Vr：电容器标准电压等级 例如：一台480V，68kvar电容器相当于一台400V，47kvar的电容器 68kvar×(400/480)2＝47kvar 当Gh/Sn＞25％时，表示系统谐波污染程度严重，推荐补偿类型为调谐型无功功率补偿。调谐型无功功率补偿方案由调谐电抗器和过谐型电容器组成。 调谐型无功功率补偿方案包括三种： 1)阻抗比为5.4%，调谐频率为215Hz　　 2)阻抗比为6.92%，调谐频率为190Hz 3)阻抗比为13.7%，调谐频率为135Hz 工业配电系统推荐采用阻抗比为5.4%，调谐频率为215Hz的调谐补偿方案，可以抑制和减少5次及以上的谐波污染；建筑配电系统推荐采用阻抗比为13.7%，调谐频率为135Hz的调谐补偿方案，可以抑制和减少3次及以上的谐波污染。 由于调谐补偿方案采用了电抗器与电容器并联，而电抗器与电容器的电压方向正好相反，所以电容器的端电压实际上被抬升。以调谐频率为135Hz（阻抗比13.7％）的调谐补偿方案为例，电容器实际端电压Uc=400/(1-13.7%)=463.5V，所以必须采用480V的电容器以防止过压。需要注意的是，虽然调谐方案也是采用480V的电容器用于400V的系统，也会有降容，但电容的降容计算与过谐型是有很大的不同的。 这里以调谐频率为135Hz（阻抗比13.7％），要求实际补偿容量为300kvar的调谐补偿方案为例，按单步实际补偿50kvar×6路设计。 步骤1：计算不考虑串联电抗器时补偿50kvar容量所需的480V电容器容量Q1×(400/480)2＝50kvar Q1=72kvar　　 　步骤2：再考虑电抗器，计算出实际补偿50kVAR容量所需的480V电容器容量 Qc=Q1×(1-13.7%)=62kvar　　 结果：本系统按单步50kvar设计×6路，每步电容器为62kvar/480V，每步电抗器为50kvar/135Hz　 注：这里的62.4kvar/480V实际是由两只22.7kvar/480V电容器及一只17kvar/480V电容器组合而成。 保护元器件选型 主保护断路器的选择： 当采用断路器作为主保护时，热保护整定值设 定：　　 1.36In-适合标准型无功功率补偿?　　　　 1.5In-适合过谐型无功功率补偿?　　 1.12In-适合阻抗比13.7％的调谐型补偿?　　 1.19In-适合阻抗比6.92％型补偿?　　　　 1.31In-适合阻抗比5.4％的调谐型补偿?　　　　 短路保护整定值的设定：　 10In-适合所