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。