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无功功率补偿柜设计选型和维护 　　摘要：电网无功功率补偿柜的工作原理和性能决定了其重要性。本文结合工作实际经验，对无功功率补偿柜的设计和维护进行分析、总结。为用户提供优质可靠的无功功率补偿柜，提高高质量的供电方案提出了设计方案和设计思路。 　　关键词：无功功率补偿；电容器；电抗器；调谐型； 　　 　　 　　 　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号： 　　引 言 　　随着各种电力电子设备等非线性负荷的大量使用，同时用户节能意识的增强和对电能质量问题的日益关注，无功功率补偿装置作为电能质量治理设备，成为电力系统中越来越重要的电气设备。作为低压配电系统中设计比较复杂的无功功率补偿电容柜，正确的产品设计选型和安装，对提高设备使用寿命，以及节约电能具有重要意义的。 　　在系统中安装无功补偿装置的必要性和作用 　　工业生产广泛使用的交流异步电动机、电焊机、电磁炉等设备都是感性负载，这些感性负载在进行能量转换的过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度，这个角度的余弦COS￠叫做功率因数。当功率因数即无功功率很大时，会有以下危害：1）增大线路电流，使线路损耗增大，浪费电能；2）因线路电流增大，一旦输电线路较远，线路上的电压降就大，电压过低就可能影响设备正常使用；3）对变压器或者发电机而言，无功功率大，变压器或者发电机输出的电流也大，往往是输出电流已达额定值，这时负荷若再增加就需要多加一台变压器或发电机，浪费资源；4）月平均功率因数，工业用户低于0.92，普通用户低于0.9，若低于此项要求，将要被供电管理部门处于不同额度的罚款。 　　无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗，稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量，无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。 　　补偿容量、类型的选择 　　一般情况下，设计时可根据变压器容量的20%~40%选择无功补偿容量。 　　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，补偿乏值降低，缩短使用寿命，还可能造成电网谐波，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。 　　首先将配电系统简化，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：（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。一般400V配电系统采用415V的电容器。（2）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高一等级的电容器，如400V配电系统采用450V或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为电网电压等级，Vr为电容器标准电压等级。例如：一台480V,30kvar的电容器相当于一台400V,21kvar的电容器，30kvarX(400/480)2=21kvar。（3）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。由于调谐补偿方案采用了电抗器与电容器串联，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。以阻抗比为12%的调谐方案为例，电容器实际端电压Uc=400/(1-12%)=454V,所以必须采用480V电容器以防止过压。需要注意的是，调谐型和过谐型电容的降容计算有所不同。这里以电抗器阻抗为12%，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30kVarX10路设计，步骤1：计算不考虑串联电抗器时补偿30kvar容量所需的480V电容器容量Q1，Q1*(400/480)2=30kvar,Q1=43.5kvar;步骤2：再考虑电抗器，计算出实际补偿30kvar容量所需的480V电容器容量Qc, Qc= Q1*(1-12%)=38.3kvar。结果：本系统按单步30 kvar设计10路，每步电容器为38.3 kVar/480V,电抗器为30 kVar/阻抗12%。（4）当Gh/Sn≥50时，建议使用有源滤波设备。 　　当电抗器所工作的电网中，谐波总畸变率在