供配电技术 课件 8.3 工厂供用电设备的电能节约.pptx

工厂供配电技术

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《全国供用电规则》规定：“用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其他功率因数为0.85以上。”功率因数未达到上述规定的应增添无功功率补偿设备。

一、无功功率人工补偿设备

常用的无功功率人工补偿设备，主要有同步补偿机(又叫同期调相机)和并联电容器。同步补偿机是一种专门用来改善功率因数的空载运行的同步电动机，通过调节其励磁电流可以起到补偿电网无功功率的作用，通常用在大电网中枢调压或地区降压变电所中。并联电容器又称移相电容器，是一种专门用来改善功率因数的电力电容器。并联电容器与同步补偿机相比，无旋转部分，并具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩建方便等优点，所以并联电容器在一般工厂供电系统中广泛应用。但它损坏后不便修复，从电网切除后有危险的残余电压存在(残余电压可通过放电消除)。新型的CLMB、CLMD等型干式金属化全膜低压电容器具有自愈性能，不用维护且体积小，便于实现就地补偿，很有发展前途。同步补偿机和并联电容器一般只适用于补偿变动不快的无功功率，即对无功功率进行静态补偿。现代工业中大容量冲击负荷带来了大量的冲击性无功功率，而且这种负荷含有大量的高次谐波，用同步补偿机和并联电容器是无法补偿的。静止无功补偿装置(SVC，简称静补装置)具有反应速度快、补偿效果好、维护方便等优点，因此应用越来越广泛。静补装置目前主要用于电弧炉、大型轧钢机等冲击性快速变动的无功功率及超高压输电系统的无功功率补偿。SVC价格较高，故一般中小型机械工厂较少应用，仍以采用并联电容器为主。无功功率应尽可能地做到就地补偿，以实现无功功率的就地平衡原则，从而减少线路的功率损耗和电压损耗，提高无功补偿的经济效果。下面主要介绍并联电容器的结线、装设、控制、保护及其运行维护。

无功功率的人工补偿

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并联电容器的结线，通常分为△结线和Y结线两种方式，大多数采用Δ结线。低压电容器多数是三相的，内部已结成Δ。电容量为C的三个电容器，采用Δ结线的容量QC(Δ)为Y结线容量QC(Υ)的3倍。因为Qc=ωCU2，而Δ结线时加在C上的电压UΔ为Y结线时加在C上的电压UΥ的倍，所以QC(Δ)=3QC(Υ)。同时，电容器采用△结线时，若任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿；而采用Y结线时，若一相电容器断线，将使该相失去补偿，造成三相负荷不平衡。此外，电容器采用△结线时，电容器的额定电压与电网的额定电压相同，这时电容器结线简单，电容器外壳及支架均可接地，安全性也得到提高。由此可见，当电容器的额定电压与电网额定电压相等时，电容器一般宜采用△结线。

并联电容器的结线

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电容器采用△结线也存在一定缺点，在一相电容器发生短路故障时，就形成两相直接短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸，使事故扩大。如果电容器采用Y结线，在一相电容器发生击穿短路时，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，因此运行就安全多了。所以国家标准GB50053-2013《20kV及以下变电所设计规范》规定：在高压电容器组的容量较大(超过400kvar)时，宜采用Y结线(中性点不接地系统)。这时电容器的额定电压应按电网相电压(即电网额定电压除以)来选择。例如10kV电网中，电容器为Y结线时，应选用额定电压为11kV/的电容器；而电容器为Δ结线时，应选用额定电压为11kV。通常电容器额定电压比电网电压高10%，以便电网电压正偏差10%时电容器也不致损坏。

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并联电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压集中补偿和低压单独就地补偿等三种方式。

并联电容器的装设位置

1.高压集中补偿

高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变电所的6~10kV母线上，这种补偿方式只能补偿6~10kV母线前所有线路上的无功功率，而此母线后的厂内线路和变压器没有得到无功补偿，所以这种补偿方式的经济效果比后两种补偿方式差。但这种补偿方式的初投资较少，便于集中运行维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的补偿以满足工厂功率因数的要求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用比较普遍。

2.低压集中补偿

低压集中补偿是将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的无功功率。这种补偿能使车间主变压器的视在功率减小，从而可使主变压器容量选得较小，所以比较经济。而且低压电容器柜可以安装在变电所低压配电室内，运行维护方便。因此这种补偿方式在工厂中应用非常普遍，尤其是6~10kV供电的中小型工厂变电所大多数采用这种补偿方式。

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3.单独就地补偿