低压电容无功补偿系统优化升级实践

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1、低压电容无功补偿系统优化升级实践低压电容无功补偿系统优化升级实践［摘耍］随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重影响，其中各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，导致的一系列不良影响。电网电压质量通常用稳定性对称性及正弦性等指标衡量。［关键词］低压系统电容无功补偿优化升级中图分类号:TM714文献标识码:A文章编号：1009-914X(2014)07-0011-011•概述永煤集团城郊选煤厂主厂房三楼配电室变压器低压侧主回路所安装无功补偿电容器为自愈式低电压并联电容器，型号为BKMJ0.4-30-3,30kvar,品牌有桂

2、林电力容器、威斯康电容器。变压器低压主回路并联4组电容器，每组6个，容量合计为720kvaro目前经过长期的运行，系统补偿柜电容器出现老化现象，容值衰减，电容器投入后，系统电流下降不明显，电容无功补偿量不足，使得功率因数处于较低数值区域，针对T31变压器来说，目前功率因数降低到0.88左右。同时电容器时常出现过热、噪音大、鼓包、崩裂等故障，更换新电容器后，经过一段时间，还是故障易发，使用寿命较短，接触器及开关也常出现烧坏现象。当前，电容无功补偿情况影响到整个供配电系统的稳定运行，增大了系统的无功消耗，影响了供电质量,增大设备故障率。2.系统现状及分析2.1测试数据联系有关厂

3、家对城郊选煤厂的供电质量进行测试，由测试数据看出系统谐波含量较大，电流畸变率很高，有变频器非线性负荷，主耍谐波阶次为5次及以上阶次的谐波。2.2原因分析1・随着变频器、电焊机、开关电源等非线性负载的增多，供配电系统中产生的谐波量较大。2.城郊选煤厂电容补偿柜内，电容器前端无串联电抗器造成谐波放大，开关元件电容器耐流不足造成故障易发。谐波对补偿电容器主要有以下方面的影响。(1)造成电容器过电流。电容器额定电流(II)及流入电容器的谐波电流(Ih),电容器运行时满载电流11二100%,加上外来谐波电流吋，若运行电流大于1・3倍额定电流吋，电容器将迅速故障。(2)与系统产生并联谐

4、振。输电及配电系统设计运行在频率恒定的正弦波电压和电流下，当大量的非线性负荷挂网运行吋，将在电网产生严重的电压畸变和电流畸变。此时的谐波源相当于一个很大的电流源，其产生的谐波电流加在系统感抗和电容器的容抗Z间，形成并联回路。当电网系统感抗等于电容器容抗时，将形成并联谐振。此时并联回路总阻抗等于无穷大，谐波电流流经阻抗无限大的回路时,将产生无限大的谐波电压，无限大的谐波电压将于电网与电容器间产生大电流，造成电容器迅速故障。(3)与系统产生串联谐振。如果在上一级电网系统存在严重谐波源，电压产牛的谐波畸变相当严重时。此时谐波源相当于一个很大的电压源，背景谐波电压将在变压器的短路电

5、感和电容器的容抗形成串联回路。当串联回路总阻抗等于零吋，将形成串联谐振。此吋谐波电压将在串联回路上形成强大的电流直接流经补偿电容器组，使电容器因过电流而迅速故障，同吋增大谐波对电网的影响。3.电容器温度级别为B级，温度等级低，加之无轴流风机等散热装置，温度高时电容器容值衰减较快，容值衰减后谐振点偏移，易产生谐振，这样补偿凹路成为低阻抗，谐波电流的流入，造成补偿回路元件的损坏。2.改造方案及实施3.1方案概述对T31变压器无功补偿柜进行改造，撤除原补偿柜元件，改造为调谐滤波器即电容器串联电抗器组的方式，可完全满足系统功率因数需求，保证系统安全稳定运行。此方案影响供电系统和生产

6、的吋间有限，在停机条件允许情况可以适时进行改造。3.2补偿电容器串接电抗器选择在无功补偿系统中，由于电网系统以感抗为主，电容器回路以容抗为主。在工频条件下，并联电容器的容抗比系统的感抗大的多，补偿电容器对电网发出无功功率，对电网系统进行无功补偿，提高系统功率因数。但在有谐波背景的系统中，大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，引起电压及电流的波形畸变。对谐波频率而言，电网系统感抗大大增加而补偿系统容抗大大减小，其调谐频率可能与电网中存在的谐波频率接近，如果电网中存在该特定频率的谐波电流源，则该频率的谐波电流可以被放大到正常的许多倍。导致电压畸变率和电流畸变更为严重。由

7、以上分析可见，如在补偿系统中单独使用电容器进行补偿，系统谐波或背景谐波将对补偿电容器造成很大影响,如果满足并联谐振或串联谐振条件，并联电容器组事实上已经变成了滤波器，谐波电流将几乎全部流入电容器组中使其过负荷。因此，在有谐波背景的系统中时，不可能采用常规的电容器组來进行无功功率补偿，必须采用串联调谐电抗器的补偿方案。在谐波比较严重的系统中，可以选择谐波滤波器。3.3补偿电容器组串联电抗器电抗率的选择带调谐电抗器的电容器组设计吋应为：在基波频率下显容性，即电容器起主导，这样可以进行功率因数补偿；在谐波频率下显感性，调