并联电容无功补偿装置的几个重要问题讨论

动力与电气工程　ＳＯＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ００Ｙ　．一２０１　４　ＮＯ．１　３匪圆　并联电容无功补偿装置的几个重要问题讨论①　孙伟中　（深圳市中冶菲斯电气设备有限公司　广东深圳　５　１　８０４８）　摘要：对并联电容无功补偿装置设计、安装和运行中的几个重要问题进行分析讨论。主要包括：无功补偿容量的选择，串联电抗器抑制　谐波及实际运行电压对电容器使用寿命的影响。　关键词：无功补偿　电容嚣　串联电抗器　谐波　使用寿命　中图分类号：ＴＭ５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７　２－－３７９１（２ｏ１４）０５（ａ）－０１　２５－－０２　并联电容无功补偿的作用主要就是以　容器的额定电压；　为电网即电容器的实　在以下三个方面。　提高功率因数上来减少对设备中的功率与　际运行电压。　（１）增加电容器损耗，谐波电流的存在　容量的损耗，同时还可以提高供电的质量，　（２）应考虑电压频率对电容器实际容量　在电容器内产生附加功率损耗。　并且对供电电压有稳定作用。设备中安装　的影响，如电网的实际频率与电容器的额　（２）增加无功输出。由于谐波的存在，电　上并联电容器来做无功补偿，而在电网中　定频率不同时，必须按下式修正：　容器发出的总无功，不仅包括基波无功，还　还可以限制无功功率的传输，这样就对线　．　｛　ＱⅣ（　）２　包括谐波无功。　＝路的电压损耗有所减少，并且提高了电网　Ｊ　Ｎ　（３）会引起谐波过电压或过电流。谐波　的电压质量。　式中：Ｑ　为电容器在电网实际频率时　有可能引起电容器与系统间产生串联或并　它的缺点是难以实现无级调节，补偿　的容量；　为电容器的额定容量；／　为电　联谐振，而造成电容器过电压或者过电流。　容量确定有较大的灵活性，并且当通风不　网的实际频率；／Ⅳ为电容器的额定频率，　上述现象均可引起电容器过热，而导　良、运行温度过高时，或流入的谐波电流及　由产品说明书给出。　致电容器损坏。　合闸涌流限制不当时，易造成谐波过流、过　（３）对于电动机进行就地补偿时，其电　为减少和避免高次谐波对电容器的危　压和涌流超过规定值，而使电容器损坏。下　容器容量的计算应以电动机空载时补偿的　害，应从供电系统和无功补偿装置设计上　面对设计和运行中的几个重点问题进行讨　功率因数接近１为宜，不能按电动机的负荷　采取措施，具体方法有设置滤波器、增加整　论。　情况计算补偿容量，否则空载时会出现过　流装置谐波源的整流相数和脉冲数、串联　补偿而使电压升高，对电动机和电容器的　电抗器等，这里只重点讨论串电抗器的问　１补偿容量的选择　绝缘不利。因此，对于个别补偿的电动机，　题。　（１）当计算静电电容器补偿容量时，应　其补偿容量可由下式确定：　要特别注意避免串联谐振和并联谐振　考虑电容器（电网）实际的运行电压不等于　ＱＣ≤　３　Ｕ　Ｉｏ　的发生，在串联谐振时，一较小的谐波电　电容器额定电压的情况，对电容器的额定　容量加以修正，其实际的容量为：　式中：Ｑｒ为电动机所需补偿容量；Ｕ　压，就可形成较大的谐波电流流过电容器。　为电动机的电压；』　为电动机的空载电流。　而并联谐振对谐波源呈现出高阻抗，使得　母线谐波电压升高，造成电容器回路谐波　＝　（　）　一　电流很大，甚至可达十几倍到几十倍。　式中：Ｑ　为电容器在实际运行电压时　２高次谐波对并联电容器的影响及采用　为减少谐波流入电容器和合闸涌流，　的容量；Ｑ　为电容器的额定容量；ｕ＾，为电　电抗器抑制措施时的注意事项　高次谐波对并联电容器的影响，表现　可串联适当参数的电抗器。其感抗值的选　择应使在可能产生的任何谐波下，均使电　Ｔ　Ｐ　容器回路的总电抗为感抗而不是容抗，从　２０　而消除了谐振的可能。电抗器的感抗值按　１５　下式计算：　Ｘ　１Ｏ　Ｘ，＝Ｋ—　咒　５　式中　，为串联电抗器的感抗，Ｑ；　，　ＵＰ／ＵⅣ　是补偿电容器的工频容抗，Ｑ；ｎ为可能产　Ｏ　１　ｏ３　ｌ　ｏ５　１　ｌｏ　生的最低谐波次数；Ｋ为可靠系数，一般取　图１　连续过电压倍数与寿命　Ｐ的关系　１．２～１．５。　表１　不同的实际工作电压下电容器的寿命　为了防止可能出现的铁磁谐振，一般　Ｕ　Ｐ／ＵＮ　（年）　宜采用无铁芯的电抗器。电抗器的额定电　流应稍大于电容器实际电流。但应注意，由　ｌ　２０　１．Ｏ３　ｌ５　于串联电抗器会使电容器的基波电压升　１．０５　ｌ２．８　高，其值为　１．１　８．５　（下转１　２７页）　①作者简介：孙伟中，工作单位：深圳市中冶菲斯电气设备有限公司・技术部职务：电气工程师。　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　动力与电气工程　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ００Ｙ　动作速度的允许范围用直线画出，如上图所　动作速度具体要求不一。当作为井道下部空　使其速度降低至对重缓冲器允许的范围以　示。其中，Ｖ０为电梯额定速度，Ｖ１为轿厢限速　间防护时，限速器的电气动作速度更为严格，　内。即表明即使上行超速保护装置不能够完　器动作速度的允许范围，Ｖ２为对重限速器动作　即其电气动作速度必须小于或等于其机械动　全制停电梯，但使电梯速度下降至缓冲器设计　速度的允许范围，而Ｖ３为上行超速保护装置动　作速度，这就表明电气安全装置应在机械动作　前起效；而仅作为上行超速保护装置时，则没　有此方面的限制，仅要求电气动作速度在其机　械动作时起效即可。　范围内也是可以得，并且在减速期间的最大减　速度不允许超过　而作为井道下部空间防护，对重安全钳应　当在限速器达到动作时，通过夹紧导轨而使对　重制停并保持静止状态。此要求表明，当轿厢　与对重之下有人能够到达的空间时，为了防止　作速度的允许范围。　由上图可见，对于不同的用途，两者的机　械动作速度允许范围不同，该系统作为上行超　速保护装置的机械动作速度允许范围要比作　为井道下部空间防护时更为宽松。其次最重　３安全钳形式　要的区分在于，当该系统作为井道下部空间防　在ＧＢ７５８８－２００３中第９．８．２．１条规定，　对重击穿底坑楼板造成的井道下方人员伤害，　护时，明确要求对重限速器的动作速度Ｖ２必须　若电梯额定速度大于０．６３ｍ　，轿厢应采　对重安全钳系统要达到轿厢安全钳系统同样　大干轿厢限速器的动作速度Ｖ１，而仅作为上行　用渐近式安全钳。若电梯额定速度小于或　的效果，即必须可靠制停。　超速保护装置时，则没有此方面的要求，这就　等于０．６３ｍ／ｓ，轿厢可采用瞬时式安全钳。　因此，在选用对重安全钳的时候需要确认　表明了，此时的对重限速器动作速度Ｖ３无需受　在ＧＢ７５８８—２００３中第９．８．２．３条规定，　好对重安全钳的作用，同时，在时间检验的时　到轿厢限速器动作速度Ｖ１的限制，只要在上述　若额定速度大于１ｍ　，对重（或平衡重）安　候，也要仔细确认现场的实际情况，分清对重　允许范围内即可。　全钳应是渐进式，其他情况下，可以是瞬时　安全钳系统的两个功能。　２．２电气动作速度　式的。　在ＧＢ７５８８—２００３中第９．９．Ｉ１．１条规定，　在ＧＢ７５８８—２００３中第９．１０．３条规定，上　行超速保护装置在使空轿厢制停时，其减　参考文献　在轿厢上行或下行的速度达到限速器动作　速度不得大干１　。有这一条可以推论出，　［１］ＧＢ７５８８－２００３，电梯制造与安装安全规　速度之前，限速器或其他装置上的一个符　当对重——安全钳系统作为上行超速保护　范［Ｓ］．　合１４．１．２规定的电气安全装置使电梯驱动　装置是，安全钳只能选用渐进式安全钳。　［２］ＴＳＧ　Ｔ７０Ｉ　３—２００５，电梯轿厢上行超速　主机停止运转。　保护装置型式试验细则【Ｓ］．　而对于上行超速保护装置，根据第９．　４实际选用　［３】毛怀新．电梯与自动扶梯技术检验【Ｍ】．　１０．５条规定，只要求该装置动作时，应使一　在实际情况中，作为轿厢上行超速保　北京：学苑出版社，２００ｌ，３．　个符合１４．１．２规定的电气安全装置动作。　护装置的情况下，对重安全钳应当在限速　器达到动作速度时，使轿厢制停，或者至少　由此可知，两种情况下，限速器的电气　（上接１　２５页）　表示：　Ⅳ＝　／Ｕ　）。（１）　４结语　以上对电容无功补偿装置在设计和运　式中：ｆ　为电容器的额定寿命（设　行中至关重要，但常常被忽略的三个重要　Ⅳ＝２０年）ｌ　为电容器的实际使用寿命；　式中　，为电容器的基波电压升高，　技术问题进行的简要分析，此三者之间又　为电容器在电网中的实际连续工作电　存在着较大的相关性，比如电抗器的选择　ｋＶ；　为系统额定电压，ｋＶ。　压；【，　为电容器的额定电压。０【为系数，对　直接关系到电容器的实际运行电压，而实　例如，在设计中对于最常见的５次谐　于全膜电容器。【＝９。　际运行电压又影响到电容的使用寿命，所　波，端电压升高可达６％，所以电容器额定电　压应高于系统电压于星形或双星形接线，　通过式（１），我们可以分别求出在不同　以，无论是在实际的设计中还是在最终用　６．３　ｋＶ系统应采用４　ｋＶ电容器，ｌ０．５　ｋＶ系　的实际工作电压下　电容器的实际使用　户的运行使用中，都应该引起重视，权衡考　统应采用６．６　ｋＶ电容器。　寿　。，见表１和图ｌ。　虑。　从表ｌ和图１中可以看出，如果电容器　３　电力电容器的实际使用寿命与工作电　在高于其额定电压的电压下长期连续地运　参考文献　压和环境温度的关系　行，由于电老化的作用其实际使用寿命的　［１】蒲如兰．无功补偿装置的选择与控制　［Ｊ】．福州大学学报：自然科学版．　众所周知，在电容器介质上的额定工　就会大大缩短。虽然，电容器是可以在高于　作场强与其它电器相比是比较高的。所以　其额定电压的电压，例如：１．０３　Ｕ　，１．　［２】钢铁企业电力设计手册（上）【Ｍ】．冶金工　０５【厂Ⅳ，１．１　Ⅳ下作非连续的几个小时的　业出版社．ＩＳＢＮ７－５０２４－ｌ　５３４－３．　在我国ＧＢ／Ｔｌ１０２４．１—２００１中明确规定，电　容器的额定工作电压是电容器容许在电网　运行，但决不能在高于其额定电压的电压　［３］沈文琪．电力电容器的实际使用寿命与　中连续工作的最高电压。如果在高于其额　下作连续长期的运行，不然将大大缩短电　使用条件的关系［Ｊ】．电力电容器，２００４　定电压的电压下连续运行，电容器的实际　容器的实际使用寿命和可靠性，是得不偿　（１）．　使用寿命就将大大缩短，可靠性也将因电　失的。对此，希望能引起广大电容器用户的　老化而下降。电力电容器的实际使用寿命　注意，千万不要使电容器在高于其额定电　与实际工作电压的关系通常可以用式（１）　压的电压下连续运行。　科技资讯ＳＯＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　１　２７