并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理1

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1、论文题名：并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理学校名称：指导教师：学生姓名：学   号：专   业：电力系统自动化入学时间：并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理[提要]针对电容器补偿原理及方法对系统异常运行工况下电容器发生故障的原因进行分析，并提出处理对策。关键词电容器补偿异常运行故障分析保护措施并联电容器(以下简称电容器)是目前使最多的一种无功功率补偿装置。近年来，随着电网的高速发展，电容器及其无功补偿成套装置投入电网运行已越来越多，但运行经验表明，除电容器本身缺陷会引起事故外，系统不正常运行工况也会引起事故

2、的发生。特别是电容器爆炸起火恶性事故的发生，将严重威胁着变电所的安全运行，这对目前无人值班变电所综合自动化提出了新的课题。本文针对电容补偿的原理及计算方法进行阐述和补偿系统在异常运行工况下lOkV电容器发生故障的原因进行分析，并提出对策。一、电容补偿电路原理和计算(一)补偿电路原理‘交流电力系统需要电源供给两部分能量：一部分用于作功这部分电能将转换为机械能、光能、热能和化学能，称为有功功率；另一部分用来建立磁场，用于交换能量使用，它由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗；称为无功功率。在电力系统中，除了负荷需要无功

3、功率以外，线路的电抗和变压器的电抗也需要无功功率。QCSQS/Q/φφ/图1一1电力负荷的功率三几角由上可知，电力负荷一部分是感性的，需要电源供给无功功率为Q，当加装容量Q的电容补偿装置以后，其功率三角形如图1—1所示，使由电源输出的无功功率减少为Q，功率因数由cosφ提高到cosφ/，视在功率S/也较原来S要小。电容器的补偿作用可以用电流的关系来加以说明。电力负荷的总电流I可以分为有功电流IR和无功电流IL.以端电压U为基准，有功电流IR与电压U的向量相同，无功电流IL比电压U落后90。，如图1—2所示。当电容器接入电网时，流入电容

4、器的电流Ic比电压U超前90。，容性电流Ic与感性电流IL方向恰好相反，从而抵消一部分感性电流，使感性电流IL减小到IL，I/L=IL—IC。总电流由I降徒到I/，功率角φ减小到cosφ/得到了提高。如果补偿的电容电流等于电感电流，功率因数将等于1，这时无功功率可以全部由电容器供给，电源只输送有功功率..iciRφ/i/1φi/iliil图1-2电力负荷的电流关系(二)补偿电路方式(1)个别补偿电容器直接接在用电设备附近.个别补偿的优点是可以减少企业供电线路及变压器的无功负荷，相应减少了线路和变压器中的有功损耗，还可以减小配电线路的导

5、线截面和变压器的容量，因而取得的补偿效果最好。其缺点是电容器的利用率太低．投费费用大，还可能受到剧烈的震动。所以个别补偿仅适用长期运行的大容量电动机及较长的供电线路。(2)分组补偿电容器组接于车间配电母线上，这种补偿方式的利用率比个别补偿高。但它只能减少高压供电线路和变压器中的无功负荷，而低压配电线路中的无功负荷仍然存在。(3)集中补偿电容器组接在厂总降压变电所的母线上，一般功率因数较低的主变电所都采用这种补偿方式。集中补偿的优点是电容器组利用率高，能减少电力系统、供电线路和主变压器的无功负荷，但不能减少工厂内部配电网络之间的无功负荷

6、：(三)补偿容量计算1．用计算法：求补偿设备的容量计算公式如下：Qc=Ppj(tg1—tg2)或QC=Qpj(1-)式中Qc——所需补偿的容量，kvar；Ppi——最大负荷月或负荷班的有功负荷，kwQPj——最大负荷月或负荷班的无功负荷，kvar;tgφ1——推算Ppj或Qpj时，求得相应无功功率因数的正切；tgφ2——要求达到的功率因数的正切。2．用诺模图求补偿设备的容量诺模图如图l-3所示。根据补偿前后功率因数cosφ1和cosφ2的值，在图1-3上取其相应的两点，在两点间进行连线与系数K的坐标相交于第三点，此点即为系数K的值。其

7、补偿容量可按下式计算：QC=Kppj3．电动机个别补偿设备容量的计算一般应以电动机空载时补偿其功率因数接近1为宜，但不能等于1，以防产生并联谐振。若以满载情况补偿功率因数至1，则空载或轻载时势必造成过补偿。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励，能使旋转中的电动机产生严重的过电压。因此电动机个别补偿容量可按下式计算：Qc

8、.900.850.80.750.7cosφ1Kcosφ2图1-3补偿电容量运算图I。——电动机的空载电流，A。二`电容器的投入和切除(一)并联电容器的投入和切除电力系统中的并联电容器是一种操作比较频繁的设备。由于电力负荷