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浅谈实践中(船厂)无功补偿及谐波治理装置选用关键点及维护保养 2014-02-11 11:10:55 作者：刘军 来源：中国设计师网 　　无功补偿装置在电力系统中有尤为重要的作用，可以提高电网的功率因数、可以降低电网的运行电流、可以降低导线及变压器的损失并且增加变压器的使用裕度等等。而谐波的问题，常常造成补偿装置的损坏，甚至负载设备的过流、过压现象，跳闸故障及意外事故。 　　无功补偿装置在电力系统中有尤为重要的作用，可以提高电网的功率因数、可以降低电网的运行电流、可以降低导线及变压器的损失并且增加变压器的使用裕度等等。而谐波的问题，常常造成补偿装置的损坏，甚至负载设备的过流、过压现象，跳闸故障及意外事故。因此作为用电大户的船厂，不管是从节能、减耗，还是从设备损失及安全考虑的角度上，无功补偿及谐波治理装置的选用及维护保养都是重要的值得我们深入的了解与钻研。 　　1、 无功补偿装置的应用需求情况 　　我司改造前配电系统采用了纯电容补偿方式，电容器的汰换率很高，电容击穿现象常见;同时功率因数达不到要求，存在的主要问题有： 　　1) 由于电力供应紧张，每年用电高峰期会实行市电错峰或限量用电，为了保障生产运行，公司上班时间提早至7点;同时船舶行业不景气的原因，因此减少生产用电成本就成为企业发展的一大任务。 　　2) 由于行业属性的问题，配电变压器通常负责供电范围不能按照属性归类，而是按照所辖面积归类，因此所接负载设备种类多，用电负荷性质不固定，部分低压配电线路5、7次谐波电流含量较大，不仅占用了配电变压器和低压线路的容量，使配电系统的供电能力下降，而且导致纯电容大量的损坏，甚至出现谐波放大的问题，导致开关的断路，使配电系统运行和维护成本增加。 　　3) 由于电焊机、行车及起重机等负载工作中负荷变化快，具有较强的冲击性，以往采用的静态无功补偿装置不能适应这类设备的补偿要求，大量的冲击性无功不能得到及时快速的补偿，从而引起配电系统电压的波动。 　　4) 船厂特殊的成产方式，不同于一般工矿企业的室内作业模式，因此箱变是使用极多。夏天高温时，箱变内部温度最高可接近50摄氏度，造成箱变内部电容器整批衰减。 　　因此，解决现有无功补偿装置存在的各种技术问题是十分必要的。 　　2、 无功补偿装置选用及功能目标 　　在存在谐波的情况下做无功补偿时，一定要用串联电抗器的补偿装置，使其在基波频率下做无功补偿，在谐波频率下表现电感性，避免发生谐振，防止谐波放大。在元器件的选用上应该注意以下三个方面的内容： 　　1) 串联电抗器与电容器的谐振频率的选择 　　串联电抗器的选择主要考虑电抗器和电容器回路的谐振频率必须低于谐波负荷所产生的最低阶次的谐波频率，此外，还应考虑串联回路对谐波电流的分流。例如，选择电抗率为4.5%或5.O%的电抗器以防止五次谐波放大时，其引入电容器的谐波电流大于五次谐波电流总量的一半：同理，选择电抗率为12%的电抗器以防止三次谐波放大时，其引入电容器的谐波电流大于三次谐波电流总量的一半。考虑到电抗器和电容器的制造偏差，即元件损坏导致容抗变化后，串联电抗百分率也会随之变化的可能性，谐振频率与系统可能存在的谐波之间要留有一定的裕量。所以，系统存在的最低阶次的谐波为5曲(200Hz)时，建议串联电抗率为6%的电抗器(谐振频率为204Hz);系统存在的最低阶次的谐波为3n(150Hz)时，则电抗器的感抗可设计为XL=12.9%Xc(谐振点为139Hz)。 　2) 电容器的耐压及最大过载电流的选择 　　因为并联电容器需要长期、全额在电网中工作，而电容器故障的一个主要原因是由于过电压引起电容器材料绝缘水平的降低，最后导致绝缘击穿而使电容器受损，所以一定要重视电容器额定电压的选取。回路中电容器的额定电压的选取由下列因素决定：a)供电网的电压水平;b)串联电抗器带来的压升。由电工学原理可知，当电容器与电抗器组成串联回路再接入电网时，电容器两端的电压会高于电网电压，其升高幅度由串联电抗器的电抗率(P)决定：; 　　c)背景谐波电压带来的压升。当电容器在含有谐波的环境下工作时，谐波电压将叠加到电容器的基波电压上，使电容器的实际电压升高。根据IEEE519规定：谐波电压至少应考虑V。=0.5%Vs， Vs=5%Vs，VT=5%Vs(低压); d)并联电容器补偿能够提升系统的端电压。 　　电容器对于运行电流的要求也非常严格，不可以在运行电流超过最大过载电流的情况下运行，因为过电流导致的绝缘介质击穿不仅降低电容器的使用寿命还会导致电容器鼓肚和爆炸。基于现在的电网水平，谐波电流的污染日益严重，所以，增大电容器的最大过载电流能力是保证安全运行的必要措施。 　　3) 投切方式的选择 　　鉴于船厂行业负载种类多，负载变化快的特点，在选择无功补偿投切方式的问题上，我们参考