低压配电系统中电容补偿容量计算分析

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1、低压配电系统中电容补偿容量计算分析【摘要】为了限制合闸涌流或限制不同次谐波，往往要在电容器回路中串入不同容量的电抗器。串入的电抗器会对电容器产生两方面的影响：一方面电抗器会抬高电容器的端电压，而电容器的端电压越高，电容补偿回路的补偿量也就越大；另一方面电抗器自身的感抗会抵消电容器的部分容抗，减小电容补偿回路的补偿量。因而，在进行无功补偿容量的计算时，要根据系统运行电压、电抗率的选择，以及电容器额定电压进行修正计算。　　【关键词】电容补偿；串联电抗器；谐波　　在低压配电设计中，大量的感性负荷使得功

2、率因数偏低，需要进行无功补偿以提高供电系统及负荷的功率因数，降低配电线路无功电流，提高用电设备的效率；稳定用电端及电X的电压，提高供电质量，增加输电系统的稳定性，提高输电能力；减少无功功率对电X的冲击。　　在低压配电系统中，无功补偿的补偿位置、补偿方式、补偿容量、控制器的选择、串联电抗器的选择等，都需要针对不同的项目进行优化设计。目前工程实际存在的无功补偿方式按补偿位置分类有集中补偿、就地补偿和分组补偿。其中在变电站集中补偿的方式最为广泛，如图1所示。为了抑制电容器回路合闸涌流和谐波电流，通常在

3、电容器回路中串接电抗器，串入的电抗器自身的感抗会抵消电容器的部分容抗，反向压降会抬高电容器的端电压，即对电容器的有效补偿量产生影响。因而，在进行无功补偿容量的计算时，要根据系统运行电压、电抗率的选择以及电容器额定电压进行修正计算，算出实际需要的无功补偿容量，下面对低压配电系统集中补偿的无功容量的选择进行简单分析。　　1.补偿电容器容量计算　　图1变电站集中无功补偿示意　　图2功率因素对应的无功功率和视在功率　　如图2所示要使功率因数由cosθ1提高到cosφ2电容器的实际补偿容量QCS（单位：k

4、var）可根据工程项目所需的实际补偿容量来确定：　　（1）　　式中：——计算有功功率　　——补偿前计算负荷功率因数角的正切值；　　——补偿后功率因数角的正切值。　　交流电容器的额定容量为：　　（2）　　式中：Q——电容器容量，kvar；　　U——电容器端电压，kV；　　——角频率，rad/s；　　C——电容器的电容值，F。　　由上述交流电容器的额定容量计算公式可以知道，电容器的补偿容量与电压的平方成正比。　　2.串联电抗器的选择　　2.1电抗率的选择原则　　补偿电容器回路中串联电抗器的主要作用是

5、抑制谐波电流、消除谐振和限制涌流，电抗率是串联电抗器的重要参数，根据规范GB50227-2008《并联电容器装置设计规范》，串联电抗器电抗率的选择，应根据电X条件与电容器参数经相关计算分析确定，电抗率取值范围应符合下列规定：①仅用于限制涌流时，电抗率宜取0.1%～1.0%。②用于抑制谐波时，电抗率应根据并联电容器装置接入电X处的背景谐波含量的测量值选择。当谐波为5次及以上时，电抗率宜取4.5%～5.0%；当谐波为3次及以上时，电抗率宜取12.0%，亦可采用4.5%～5.0%与12.0%两种电抗率

6、混装方式。　　2.2电抗器额定电压及容量的选择　　串联电抗器额定电压及额定容量：　　式中：——串联电抗器额定电压，kV；　　——并联电容器额定电压，kV；　　——串联电抗器额定容量，kvar；　　——并联电容器额定容量，kvar；　　K——串联电抗器电抗率，%。　　由此可见，串联电抗器的额定电压、额定容量与并联电容器的额定电压、额定容量及电抗率有关。　　3.电容器额定电压的选择　　为达到经济和安全运行的目的，合理选择电容器的额定电压，在分析电容器端子上的预期电压时，应考虑以下因素：①并联电容器装

7、置接入电X后会引起电X电压升高；②谐波引起电X电压升高；③装设串联电抗器引起的电容器端电压升高；④相间和串联段间的容差将形成电压分布不均，使部分电容器电压升高；⑤轻负荷运行引起电X电压升高。　　首先根据电抗率的选择，求出电容器端电压的计算值。根据图1等效电路推导出以下公式：　　（3）　　式中：——单台电容器运行电压，V；　　——电容器接入点电X标称电压，V。　　根据国家标准GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》4.2条【摘要】为了限制合闸涌流或限制不同次谐波，往往要在电容器回路中串

8、入不同容量的电抗器。串入的电抗器会对电容器产生两方面的影响：一方面电抗器会抬高电容器的端电压，而电容器的端电压越高，电容补偿回路的补偿量也就越大；另一方面电抗器自身的感抗会抵消电容器的部分容抗，减小电容补偿回路的补偿量。因而，在进行无功补偿容量的计算时，要根据系统运行电压、电抗率的选择，以及电容器额定电压进行修正计算。　　【关键词】电容补偿；串联电抗器；谐波　　在低压配电设计中，大量的感性负荷使得功率因数偏低，需要进行无功补偿以提高供电系统及负荷的功率因数，降低配电线路无功电流，提高用电设备的效