低壓無功補償電容器基礎(chǔ)常識講解

時間：2022-01-19作者：陜西南業(yè)電力設(shè)備有限公司瀏覽：292

較先，針對電容器大部分人都有一定的了解，但在之作為前綴上低電壓、無功功率、補償這種修飾詞，很有可能便會一臉茫然。今日就與大伙兒簡易聊一聊低電壓無功功率補償電容器。

較先我先簡易講解下什么叫電容器，掌握的朋友們可立即繞過此段內(nèi)容。

電容器可以簡便的正確理解為“裝電的器皿”，是一種包容正電荷的元器件，英語名為capacitor。假如感覺這一定義有點兒抽象性，可以想象一下“充電電池”，電容器和電池有一點像。電容器是電子產(chǎn)品中大量的應(yīng)用的電子元器件之一，廣泛運用于電源電路中的隔直達(dá)交，藕合，旁通，過濾，自動調(diào)諧控制回路，熱傳遞，操縱，補償?shù)葘用?，大家今日關(guān)鍵詳細(xì)介紹作為低電壓無功功率補償?shù)碾娙萜鳌?/p>

有興趣的好朋友還可以去百度搜索看看較詳盡、較專業(yè)的界定，我這里也不進(jìn)行論述啦

高能預(yù)警，一定要注意。

接下來大家就進(jìn)到今日的主題——低電壓無功功率補償電容器一、什么叫功率因素、無功負(fù)荷、有功功率

1. 功率因素：

在交流電路中，只要是耗費在電阻器元器件上、輸出功率不可避免換的那一部分輸出功率（如離心水泵，把電磁能變換為機(jī)械動能）稱之為功率因素，通稱“有功功率”，用英文字母P表明，企業(yè)是瓦（W）或KW（KW）。它表明了交流電在電阻器元器件做作用力的大小，或單位時間內(nèi)變化為任何方式能源的電磁能標(biāo)值。事實上它是交流電流在一個時間內(nèi)瞬時功率的均值，故又稱為平均功率。它的尺寸相當(dāng)于瞬時功率較高值的1/2，便是相當(dāng)于電阻器元器件兩邊電壓有效值與根據(jù)電阻器元器件中電流有效值的相乘。

2. 無功負(fù)荷：

在含有電感器（或電容器）的電源電路里，電感器（或電容器）在半周期時間的時間里把開關(guān)電源的動能變?yōu)殡姶艌觯ɑ蜢o電場）的動能存儲起來，在最后半周期時間的時間里又把存儲的電磁場（或靜電場）動能送還給開關(guān)電源。他們僅僅與開關(guān)電源進(jìn)行動能互換，并沒完全使用動能。大家把與開關(guān)電源互換動能的波動值稱為無功負(fù)荷，以英文字母Q表明，企業(yè)為千乏（kvar）。

3. 有功功率：

交流電能夠給予的總輸出功率，稱作“有功功率”或“主要表現(xiàn)輸出功率”，在標(biāo)值上是交流電路中工作電壓與電流量的相乘。有功功率用字母S表明，即S=U×I，企業(yè)是伏安特性曲線（VA）或KVA（KVA）。它通常用于表明交流電機(jī)器設(shè)備（如變電器）的容量尺寸。有功功率既不等于功率因素，也不等于無功負(fù)荷，但它既包括功率因素又包括無功負(fù)荷。能不能使有功功率為800KVA的變電器導(dǎo)出800KW的功率因素，關(guān)鍵在于負(fù)荷的功率因數(shù)。

功率因素、無功負(fù)荷、有功功率三者相互關(guān)系可以用輸出功率三角形來表明:

從而推翻出：

由公式計算得知，在工作電壓U和電流量I一定的情形下，僅有提升cosφ功率因數(shù)的值，才可以提升功率因素P；而由具體工作中得知，開關(guān)電源負(fù)荷是有額定電流和額定電壓的，負(fù)荷在運行時不允許**出其額定值的工作電壓值Ue和電流In，因此假如cosφ值低，則會使電源設(shè)備的容量無法得到靈活運用，也會擴(kuò)大電力線路的輸出功率耗損，減少配電高效率。

再舉一個日常生活的事例，如下圖中，把有功功率當(dāng)做是一滿杯的啤灑，在啤酒容量（有功功率）一定的情形下，泡沫塑料（無功負(fù)荷）越少,喝下去的啤灑（功率因素）越多，這就是這三個主要參數(shù)相互關(guān)系。

二、應(yīng)用無功功率補償設(shè)備對電網(wǎng)的益處

電網(wǎng)中的電力工程負(fù)載如電機(jī)、變電器等，絕大多數(shù)歸屬于理性負(fù)載，在運轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中必須向這種機(jī)器設(shè)備給予對應(yīng)的無功負(fù)荷。在電網(wǎng)中安裝并接電容器等無功功率補償機(jī)器設(shè)備之后，可以給予交流電流所耗費的無功負(fù)荷，降低了電網(wǎng)開關(guān)電源向理性負(fù)載給予、由路線運輸?shù)臒o功負(fù)荷，因為降低了無功負(fù)荷在電網(wǎng)中的流動性，因而可以提高路線和變電器因運輸無功負(fù)荷導(dǎo)致的電量耗損，這就是無功功率補償。

如下圖，改裝電容器補償設(shè)備對比圖：

電網(wǎng)導(dǎo)出的工作功率包含兩一部分：一是功率因素；二是無功負(fù)荷。無功功率的傳送加劇了電網(wǎng)負(fù)載，使電網(wǎng)耗損提升，系統(tǒng)軟件工作電壓降低，因此必須對它進(jìn)行就近原則和就地補償。

無功功率補償?shù)暮x取決于：

1. 補償無功負(fù)荷，可以提升電網(wǎng)中功率因素的占比參量；

2. 降低發(fā)、配電設(shè)備的設(shè)計方案容量，降低項目投資：

對新創(chuàng)建、改造工程，應(yīng)考慮到無功功率補償，便可以降低設(shè)計方案容量，進(jìn)而降低項目投資。

3. 減少線損率：

公式計算：

在其中cosφ1為補償前的功率因數(shù)，cosφ2為補償后的功率因數(shù)

由于cosφ1**過cosφ2,因此功率因數(shù)提升后，減少了線損率率。

總的來說，提升功率因數(shù)cosφ可以降低發(fā)電量、配電設(shè)備的設(shè)計方案容量、降低項目投資、減少線損率，提升電網(wǎng)中功率因素的運輸占比，這種都立即決策的經(jīng)濟(jì)收益。因此，功率因數(shù)是考評經(jīng)濟(jì)收益的主要指標(biāo)值，整體規(guī)劃、執(zhí)行無功功率補償刻不容緩。

三、應(yīng)用無功功率補償設(shè)備對用戶的益處

在我國《功率因數(shù)調(diào)節(jié)水電費方法》中要求，由于電力工程生產(chǎn)制造的特性，用戶用電量功率因數(shù)的多少，對發(fā)、供、用電量設(shè)施的靈活運用，節(jié)省用電和改進(jìn)電流品質(zhì)具有至關(guān)重要的危害。為了較好地提升用戶的功率因數(shù)并保證其平衡，以提升供配電彼此和時代的經(jīng)濟(jì)收益，特制訂功率因數(shù)調(diào)節(jié)水電費：

1. 功率因數(shù)的指標(biāo)值以及應(yīng)用領(lǐng)域：

（1）功率因數(shù)規(guī)范0.90，適用160KVA以上的髙壓配電工業(yè)生產(chǎn)用戶（包含社隊工業(yè)生產(chǎn)用戶）、配有帶負(fù)載調(diào)節(jié)工作電壓設(shè)備的髙壓配電電力工程用戶和3200KVA及以上的髙壓配電電力工程排灌站。

（2）功率因數(shù)規(guī)范0.85，適用100KVA（KW）及以上的別的工業(yè)生產(chǎn)用戶（包含社隊工業(yè)生產(chǎn)用戶）、100KVA（KW）及以上的非工業(yè)生產(chǎn)用戶和100KVA（KW）及以上的電力工程排灌站。（3）功率因數(shù)規(guī)范0.80，適用100KVA（KW）及以上的農(nóng)牧業(yè)用戶和躉售用戶，但大工業(yè)生產(chǎn)用戶未劃由電業(yè)立即監(jiān)管的躉售用戶，功率因數(shù)規(guī)范應(yīng)是0.85。

2.功率因數(shù)的測算：

（1）凡推行功率因數(shù)調(diào)節(jié)水電費的用戶，應(yīng)安置含有防倒設(shè)備的無功功率電表，按用戶每月好用有功功率用電量和無功功率用電量，測算月均值功率因數(shù)。

（2）凡配有無功功率補償機(jī)器設(shè)備且有可能向電網(wǎng)倒送無功功率用電量的用戶，應(yīng)隨其負(fù)載和工作電壓變化立即資金投入或摘除一部分無功功率補償機(jī)器設(shè)備，電業(yè)單位并應(yīng)在收費計量檢**改裝含有防倒設(shè)備的反方向無功功率電表，按倒送的無功功率用電量與好用的無功功率用電量二者的平方根之和，測算月均值功率因數(shù)。

（3）依據(jù)電網(wǎng)必須，對大用戶推行高峰期功率因數(shù)考評，改裝紀(jì)錄高峰期內(nèi)有功功率、無功功率用電量的電表，據(jù)以測算月均值高峰期功率因數(shù)；對一部分用戶還能夠試運轉(zhuǎn)高峰期、低谷期2個時間段各自測算功率因數(shù)。

簡而言之，假如用戶不改裝無功功率補償設(shè)備，則負(fù)荷必須的無功負(fù)荷就必須由電網(wǎng)來給予，自然不容易為用戶付錢，從收水電費的形式上開展監(jiān)管，對工業(yè)生產(chǎn)用戶的電費計算方式匯總?cè)缦滤荆?/p>

在其中，基本電費由較大需要量決策，電度水電費由具體耗電量決策，功率因數(shù)調(diào)節(jié)水電費則依照均值功率因數(shù)征繳或是獎賞。

四、如何挑選無功功率補償計劃方案

依據(jù)客戶滿意度明確一個科學(xué)合理的無功功率補償計劃方案，一般可以分成下列4個流程：

測算無功負(fù)荷安裝容量、挑選補償方法、挑選電容器組的調(diào)節(jié)方法、挑選較合適的電容器補償計劃方案。

1. 測算無功負(fù)荷安裝容量：

無功負(fù)荷安裝容量可根據(jù)以下數(shù)據(jù)信息之一測算：

（1） 輸出功率估計（新創(chuàng)建工程項目）

（2） 電氣設(shè)備信用卡賬單

（3） 精確測量數(shù)據(jù)信息

舉一個簡潔的事例，假定某客戶滿意度如下所示：

系統(tǒng)軟件工作電壓 400V/50HZ，變電器容量為800kVA，均值功率因數(shù)為理性0.8，功率因素P=462KW，總體目標(biāo)功率因數(shù)為0.95以上。如何計算無功功率補償容量？

方式1：用補償前后左右的功率因數(shù)值查詢表獲得一個指數(shù)K，用K乘于功率因素P值明確較少電容器安裝容量，即

如實例中，顧客負(fù)荷為462KW，cosφ1=0.8，為了較好地獲得cosφ2=0.95，必須安裝一個無功負(fù)荷相當(dāng)于K乘于P的電容器組，一般**品牌的電容器樣版上都是有補償容量計算表，以德力西電氣B ** Js電容器樣版為例子，查詢表可獲得如下所示信息內(nèi)容：

因此，無功負(fù)荷較少安裝容量

依據(jù)工作經(jīng)驗，大家一般比較小值挑大一些，可以挑選補償250Kvar的電容量。

方式一不太便捷的地點是，補償容量是根據(jù)基礎(chǔ)理論推算出來的精準(zhǔn)值，必須隨時隨地查詢表才行，離去樣版就有點兒無計可施。

方式2：

在其中,cosφ1是補償前的功率因數(shù)，cosφ2就是你要想做到的功率因數(shù)，QC是所需補償?shù)娜萘?kvar),P是路線總輸出功率（KW），tanφ1是補償前的功率因數(shù)角, tanφ2是補償后的功率因數(shù)角。

或是大家剛剛的事例，cosφ1=0.8，cosφ2=0.95，P=462KW，

則必須補償?shù)娜萘?

方式二一樣是根據(jù)基礎(chǔ)理論測算出的精確補償值，它相比于方式一的益處是，單純性的數(shù)學(xué)計算，不用查詢表。

方式3：經(jīng)驗估計法

以上二種精確測算補償容量的方法，全是根據(jù)負(fù)載的尺寸和功率因數(shù)來估算的，但大部分情況下這種值并不可以確切的精確測量，因此有工作經(jīng)驗的技術(shù)工程師一般依據(jù)變電器容量和電機(jī)輸出功率，估計一個大致的補償值。一般假如負(fù)荷是變電器得話，大約取變電器容量的30%開展補償，例如實例中，變電器容量為800kVA，則必須補償?shù)娜萘縌C=800*30%=240Kvar。一般來說，30%是較為妥當(dāng)?shù)慕?jīng)驗，如果是工業(yè)生產(chǎn)用戶，還能夠比30%略微高一點兒；如果是民用型，則30%的值略微有點較高了（自然，富豪請忽視），這個時候可以對電容器開展分類，有一些電容器做為預(yù)留暫不交付使用就可以啦。

以補償240Kvar的容量為例子，可以分成：30Kvar×6組=180Kvar，20Kvar×3組=60Kvar，累計240Kvar。

假如負(fù)荷是電機(jī)，則可以參考QC=0.9×額定電流×滿載電流量× 開展補償容量的挑選。

2. 明確電容器的組裝部位，明確補償方法

電容器補償?shù)某Ｒ姺椒ǚ殖上铝袔最?，每一種補償方法都是有彼此的優(yōu)勢與劣勢：

（1）集中化補償：在高低壓配電路線中安裝并接電容器組；

（2）分類補償：在配電變壓器低電壓側(cè)和用戶生產(chǎn)車間配電屏安裝并接補償電容器；

（3）每臺電機(jī)就地補償：在每臺電機(jī)處安裝并接電容器等。

改裝無功功率補償機(jī)器設(shè)備，不但可使輸出功率耗費小，功率因數(shù)提升，還能夠充足開發(fā)機(jī)器設(shè)備運輸輸出功率的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

明確無功功率補償容量時，應(yīng)留意下面二點：

（1）在輕負(fù)載時要防止過補償，倒送無功功率導(dǎo)致輸出功率耗損提升，也不是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的；

（2）功率因數(shù)越高，每KV補償容量降低耗損的功能將縮小，一般而言，將功率因數(shù)提升到0.95便是有效補償。

就三種補償方法來講，無功功率就地補償擺脫了集中化補償和分類補償?shù)娜毕?，是一種比較健全的補償方法：

（1）因電容器與電機(jī)立即并接，與此同時資金投入或停止使用，可使無功功率不逆流，確保用戶功率因數(shù)自始至終處在落后情況，既有益于用戶，也有利于電網(wǎng)。

（2）有益于減少電機(jī)啟動時電流量，降低交流接觸器的火苗，提升操縱家用電器工作中的穩(wěn)定性，增加電機(jī)與控制系統(tǒng)的使用期限。

但無功功率就地補償也是有其缺陷：

盡管無功功率就地補償?shù)貐^(qū)較大，實際效果也好，但它總的電容器安裝容量比其他二種方法要大，電容器使用率也低，因此不可以*替代髙壓集中化補償和低電壓分類補償。反過來，髙壓集中化補償和低電壓分類補償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬π暂^小，使用率也高，且能補償變電器本身的無功功率耗損。綜上所述，這三種補償方法都各有運用范疇，應(yīng)聯(lián)系實際明確應(yīng)用場所，各盡其責(zé)。

返回剛剛的例子中，假定顧客規(guī)定“電容補償柜安裝于配電房室”，則我們可以挑選集中化補償?shù)姆椒ā?/p>

3. 挑選電容器組的調(diào)節(jié)方法

（1）電容器補償容量≤ 15% Sn（變電器容量），可以選用時間常數(shù)補償：不用調(diào)整，聯(lián)接一個時間常數(shù)電容器組就可以；

（2）電容器補償容量> 15% Sn （變電器容量），可選用自動調(diào)節(jié)補償：電容器分多步投切，做到所需規(guī)定。

返回剛剛的例子中，變電器容量為800kVA，大家測算的較少補償容量QC=200Kvar，200/800=25%，則大家需要挑選自動調(diào)節(jié)補償。

4.選擇適合電容器（依據(jù)環(huán)境和諧波電流危害）

（1） 辦公環(huán)境 ：工作溫度/環(huán)境濕度、人均壽命/年投切頻次 、過電流量/工作電壓振蕩……

（2）諧波電流危害:諧波電流輕度環(huán)境污染場地、諧波電流中度污染場地、諧波電流重度污染場地……

（3）考慮到辦公環(huán)境:工作環(huán)境對電容器的使用壽命有較大危害，挑選電容器時要遵循一些主要參數(shù)，例如工作溫度 (oC)、必須考慮到過電流量、有關(guān)的工作電壓振蕩，包含較大的不斷過壓值、每一年較多的轉(zhuǎn)換運作頻次、人均壽命的要求等。

（4）考慮到諧波電流：依據(jù)不一樣的抗壓強度強烈推薦不一樣的計劃方案，例如基本型電容器：純電容器計劃方案，適用輕、輕中度諧波電流環(huán)境污染；自動調(diào)諧型電容器：與調(diào)諧串聯(lián)電抗器相互配合應(yīng)用，適用中重度諧波電流環(huán)境污染(很多非線性負(fù)荷)。串聯(lián)電抗器是**的，以限定諧波循環(huán)系統(tǒng)，與此同時防止共震；自動調(diào)諧過濾器：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵全是非線性空載時，規(guī)定抑止諧波電流。根據(jù)當(dāng)場互聯(lián)網(wǎng)精確測量和現(xiàn)代電子技術(shù)，必須*特設(shè)計方案。

五、無功功率補償電容器未來發(fā)展發(fā)展趨勢

伴隨著社會的快速發(fā)展和電力工程電容器技術(shù)性的發(fā)展，傳統(tǒng)式的無功功率補償設(shè)備落伍的控制板技術(shù)性和落伍的腳踏式交流接觸器或機(jī)電一體化電源開關(guān)做為投切電容器的投切技術(shù)性，早已無法達(dá)到眾多用電量顧客的必須，這個時候，新一代的智能電容器應(yīng)運而生。智能電容器集成了現(xiàn)代測控，電力電子，網(wǎng)絡(luò)通訊，自動化控制，電力電容器等**技術(shù)。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，集各種控制功能于一體，從而使新一代低壓無功補償設(shè)備具有補償效果較好，體積較小，功耗較低，節(jié)約成本更多，使用較加靈活，維護(hù)較加方便，使用壽命較長，可靠性較高，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)妮^高要求。

如下圖所示，傳統(tǒng)的電容補償裝置一般包括控制器、保護(hù)元件、投切開關(guān)、傳統(tǒng)電容器幾部分，其中保護(hù)元件一般用分?jǐn)嗄芰^高的熔斷器，但是現(xiàn)實生活中，很多用戶會選擇用一個小微斷，因為熔斷器需要不停的更換熔絲比較麻煩，小微斷可以自動跳閘則省去了不斷換熔絲的煩惱，只是小微斷的分?jǐn)嗄芰Ρ容^低，一般在6KA或者10KA左右，存在一定的風(fēng)險。一般電容柜在成套廠組裝，需要工人用線將各種元器件連接起來，費時費力，特別是現(xiàn)在人工越來越貴，成套廠的成本壓力巨大。相反，智能電容器則非常簡單，以德力西電氣CDCE9智能電容器為例， 該產(chǎn)品采用傻瓜式的接線方式，操作簡單，自帶RS485通訊組網(wǎng)設(shè)計，無論是聯(lián)網(wǎng)還是多臺電容器并聯(lián)，都可以直接用標(biāo)配的網(wǎng)線插接即可，節(jié)省了大量的安裝時間。

CDCE9低壓智能電容補償裝置為改善供電功率因數(shù)、提高電網(wǎng)效率提供解決方案。該產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：電力配電系統(tǒng) 、工業(yè)配電系統(tǒng) 、**商業(yè)建筑及小區(qū)配電系統(tǒng) 、軌道交通配電系統(tǒng)、箱變、成套柜、戶外配電箱、兩網(wǎng)JP柜招標(biāo)等。為了較好的展示智能電容補償方案的優(yōu)勢，我們用一個表格做對比分析：

以上就是為大家介紹的低壓無功補償電容器常識，希望對剛剛?cè)胄械呐笥延行﹩l(fā)，專業(yè)人士別拍磚哈！


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