电容器组额定容量的确定: 单相接线的电容器,其容量按下式计算:
(3-1)
三相三角形接线的电容器组,其容量按下式计算:
(3-2)
三相星形接线的电容器组,其容量按下式计算:
(3-3)
以上各式中 CX——单相等效电容(μF);
UX——相电压(kV);
UX-X——线电压(kV);
ω——角频率 (Hz)。
若已知最大负荷月的平均负荷P(kW) 以及补偿前后的功率因数cosᵠ1、cosᵠ2,则需补偿的无功功率可按下式计算:
(3-4)
补偿后的功率因数cosᵠ2的确定应适当。 当cosᵠ2大于0.95到cosᵠ2=1时电容量的增长很快。将功率因数由0.95提高到1和由0.7提高到0.9所需补偿的容量应近似相等。从经济上看,将功率因数提高到1是不合适的。
为计算方便,可直接从表3-18查得每千瓦有功功率,由补偿前的功率因数cosᵠ1达到补偿后的功率因数cosᵠ2所需补偿的无功功率, 然后乘以有功功率的千瓦数,即可得到所需补偿的无功功率。
表3-18 每1千瓦有功功率所需无功功率补偿量/(kvar/kW)
补偿前 cos1 | 补偿后cos2 | ||||||||||
0.80 | 0.82 | 0.84 | 0.86 | 0.88 | 0.90 | 0.92 | 0.94 | 0.96 | 0.98 | 1.0 | |
0.40 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 |
1.542 1.473 1.412 1.352 1.288 1.234 1.180 1.125 1.076 1.036 0.981 |
1.596 1.527 1.466 1.406 1.342 1.288 1.234 1.179 1.130 1.090 1.035 |
1.647 1.578 1.517 1.457 1.393 1.339 1.285 1.230 1.181 1.141 1.086 |
1.699 1.630 1.569 1.509 1.445 1.391 1.377 1.282 1.233 1.193 1.138 |
1.753 1.684 1.623 1.563 1.499 1.445 1.391 1.336 1.287 1.247 1.192 |
1.807 1.738 1.677 1.617 1.553 1.499 1.445 1.390 1.341 1.301 1.246 |
1.866 1.797 1.736 1.676 1.612 1.558 1.504 1.459 1.400 1.360 1.305 |
1.929 1.860 1.799 1.739 1.675 1.621 1.567 1.522 1.463 1.423 1.368 |
2.003 1.934 1.873 1.813 1.749 1.695 1.641 1.596 1.537 1.497 1.442 |
2.090 2.021 1.960 1.900 1.836 1.782 1.728 1.683 1.624 1.584 1.529 |
2.293 2.224 2.163 2.103 2.039 1.985 1.931 1.876 1.827 1.787 1.732 |
续表
补偿前 cos1 | 补偿后cos2 | ||||||||||
0.80 | 0.82 | 0.84 | 0.86 | 0.88 | 0.90 | 0.92 | 0.94 | 0.96 | 0.98 | 1.0 | |
0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 |
0.939 0.890 0.849 0.808 0.766 0.728 0.691 0.655 0.618 0.583 0.549 0.515 0.481 0.450 0.437 0.388 0.357 0.327 0.297 0.270 0.241 0.212 0.185 0.157 0.131 0.103 0.078 0.052 0.024 |
0.993 0.944 0.903 0.862 0.800 0.782 0.745 0.709 0.672 0.637 0.603 0.569 0.535 0.504 0.477 0.442 0.411 0.381 0.351 0.324 0.295 0.266 0.239 0.211 0.185 0.157 0.132 0.106 0.078 |
1.044 0.995 0.951 0.913 0.871 0.833 0.796 0.760 0.723 0.688 0.654 0.620 0.586 0.555 0.522 0.493 0.462 0.432 0.402 0.375 0.346 0.317 0.290 0.262 0.236 0.208 0.183 0.157 0.129 |
1.106 1.047 1.006 0.965 0.923 0.885 0.848 0.812 0.775 0.740 0.706 0.672 0.638 0.607 0.574 0.545 0.514 0.484 0.454 0.427 0.398 0.369 0.342 0.314 0.288 0.260 0.235 0.209 0.181 |
1.160 1.101 1.060 1.019 0.977 0.939 0.902 0.866 0.829 0.794 0.760 0.726 0.692 0.661 0.628 0.599 0.568 0.538 0.508 0.481 0.452 0.423 0.396 0.368 0.342 0.314 0.289 0.263 0.235 |
1.214 1.155 1.114 1.073 1.031 0.993 0.956 0.920 0.883 0.848 0.814 0.780 0.740 0.715 0.682 0.653 0.622 0.592 0.562 0.535 0.506 0.477 0.450 0.422 0.396 0.368 0.343 0.317 0.289 |
1.273 1.214 1.173 1.132 1.090 1.052 1.015 0.979 0.942 0.907 0.873 0.839 0.805 0.774 0.741 0.712 0.681 0.651 0.621 0.594 0.565 0.536 0.509 0.481 0.455 0.427 0.402 0.376 0.348 |
1.336 1.277 1.236 1.195 1.153 1.115 1.078 1.042 1.005 0.970 0.936 0.902 0.868 0.837 0.804 0.775 0.744 0.714 0.684 0.657 0.628 0.599 0.572 0.544 0.518 0.490 0.465 0.439 0.411 |
1.410 1.351 1.310 1.269 1.227 1.189 1.152 1.116 1.079 1.044 1.010 0.976 0.942 0.911 0.878 0.849 0.818 0.788 0.758 0.731 0.702 0.673 0.616 0.618 0.592 0.564 0.539 0.513 0.485 |
1.497 1.438 1.397 1.356 1.314 1.276 1.239 1.203 1.166 1.131 1.097 1.063 1.029 0.998 0.965 0.936 0.905 0.875 0.845 0.818 0.789 0.760 0.735 0.705 0.679 0.651 0.626 0.600 0.572 |
1.690 1.611 1.600 1.559 1.517 1.479 1.442 1.406 1.369 1.344 1.300 1.266 1.232 1.201 1.168 1.139 1.108 1.078 1.048 1.021 0.992 0.963 0.936 0.908 0.882 0.854 0.829 0.803 0.775 |
对于电动机的无功功率补偿,一般应按电动机空载时功率因数补偿到1为好。而不能按前述几种方法选择,即不能按负荷情况计算。否则在电动机空载 (或轻载) 时将造成过补偿。过补偿的电动机在切断电源后,由于电容器的放电,供给电动机以励磁电流,使仍在旋转中的电动机变成了感应发电机,这时电压将超出电动机额定电压好多倍,对电动机的绝缘和电容器均不利。同时旋转中的电动机立即合闸时,在电容器冲击电流的作用下,电动机会产生很大的瞬时转矩,可能损坏电动机轴和靠背轮等。
对于电动机补偿容量可按式 (3-5) 计算:
(3-5)
式中:U——电动机的电压(kV);I0——电动机的空载电流(A)。
补偿容量可由表3-19查出。
表3-19 与电动机常接电容器最高容量参考表
电动机功率/kW | 电机转速/(r/min) | |||||
3 000 | 1 500 | 1 000 | 750 | 600 | 500 | |
电容器最高容量/kvar | ||||||
7.5 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 90 110 150 |
2.5 3.5 5.0 6.0 7.0 8.5 11.0 13.0 17.0 21.5 25.0 32.5 40.0 |
3.0 3.0 4.0 5.0 7.0 8.5 11.0 13.0 17.0 22.0 26.0 32.5 40 |
3.5 4.5 6.0 6.5 8.5 10.0 12.5 15.0 18.0 25.0 29.0 33.0 42.5 |
4.5 6.5 7.5 8.5 10.0 12.5 15.0 18.0 22.0 29.0 33.0 36.0 45.0 |
5.0 7.5 8.5 10.0 12.5 15.0 18.0 22.0 27.5 33.0 40.0 45.0 55.0 |
7.0 9.0 11.5 14.5 15.5 18.5 23.0 26.0 33.0 38.0 45.0 52.5 65.0 |
对220kV及以下电网的容性无功补偿设备总容量,可按下式计算:
(3-6)
式中 Qc——容性无功补偿设备总容量;k——最大自然无功负荷系数,由表3-20查得;
QD——最大自然无功负荷;
QG——本网发电机的无功功率;
QR——主网和邻网输入的无功功率;
QL——线路和电缆的充电功率。
表3 -20 220kV及以下电网的最大自然无功负荷系数
电网电压/kV | |||||
变压级数 | 220 | 110 | 63 | 35 | 10 |
最大自然无功负荷系数/(kvar/kW) | |||||
220/110/35/10 | 1.25~1.4 | 1.1~1.25 | 1.0~1.15 | 0.9~1.05 | |
220/110/10 | 1.15~1.30 | 1.0~1.15 | 0.9~1.05 | ||
220/63/10 | 1.15~1.30 | 1.0~1.15 | 0.9~1.05 |
注:本网中发电机有功功率比重较大时,宜取较高值; 主网和邻网输入有功功率比重较大时,宜取较低值。
电网的无功补偿水平用无功补偿度表示,可按下式计算:
(3-7)
式中 WB——无功补偿度 (kvar/kW);QC——容性无功补偿设备容量 (kvar);
PD——最大有功负荷 (或装机容量) (kW)。
对220kV及以下电压等级的变电所中,应根据需要配置无功补偿设备,其容量可按主要变压器容量的0.10~0.30确定。在主变压器最大负荷时,其二次侧的功率因数不小于表3-21中所列数值,或者由电网供给的无功功率与有功功率比值不大于表3-21中所列数值。
表3-21 220kV及以下变电所二次侧功率因数规定值
电压等级/kV | 220 | 35~110 |
功率因数 | 0.95~1 | 0.9~1 |
无功功率/有功功率 | 0.33~0 | 0.48~0 |
注:①由发电厂直接供电的变电所,其供电线路较短时,功率因数可取表3-21 中较低值,其他变电所的功率因数应取较高值。
②经技术经济比较合理时,功率因数可高于表中上限值。
在10 (6) kV配电线路上宜配置高压并联电容器,或者在配电变压器低压侧配置低压并联电容器。电容器的安装容量不宜过大,一般约为线路配电变压器总容量的0.05~0.10,并且在线路最小负荷时,不应向变电所倒送无功。如配置容量过大,则必须装设自动投切装置。