《并聯電容器裝置設計規范》GB50227-2017 對電容器裝置提出了以下要求:
低壓并聯電容器裝置宜裝設下列配套元件:第4.2.9條,低壓并聯電容器裝置宜裝設下列配套元件:
1)總回路刀開關和分回路投切器件;
2)操作過電壓保護用避雷器;
3)短路保護用熔斷器;
4)過載保護器件;
5)限流線圈;
6)放電器件;
7)諧波含量超限保護、自動投切控制器、保護元件、信號和測量表計等配套器件。
投切開關選擇:第5.3.2條,并聯電容器裝置總回路中的斷路器,應具有切除所連接的全部電容器組和開斷總回路短路電流的能力。分組回路可采用不承擔開斷短路電流的開關設備。
熔斷器的選擇:?第5.4.1條 用于單臺電容器保護的熔斷器選型時,應采用電容器專用熔斷器;第5.4.2條 用于單臺電容器保護的外熔斷器的熔絲額定電流,可按電容器額定電流的1.37倍~1.50倍選擇。
電抗率選擇:第5.5.2 條,串聯電抗器電抗率選擇,應根據電網條件與電容器參數經相關計算分析確定,電抗率取值范圍應符合下列規定:
1)僅用于限制涌流時,電抗率宜取0.1%~1%;
2)用于抑制諧波時,電抗率應根據并聯電容器裝置接入電網處的背景諧波含量的測量值選擇。當諧波為5次及以上時,電抗率宜取5%;當諧波為3次及以上時,電抗率宜取12%,亦可采用5%與12%兩種電抗率混裝方式。
合閘涌流限值:第5.5.3條,并聯電容器裝置的合閘涌流限值,宜取電容器組額定電流的20倍;
串聯電抗器的額定電壓:第5.5.4條,串聯電抗器的額定電壓和絕緣水平,應符合接入處的電網電壓要求。
串聯電抗器的額定電流:第5.5.5條,串聯電抗器的額定電流應等于所連接的并聯電容器組的額定電流,其允許過電流不應小于并聯電容器組的MAX大過電流值。
導體:第5.1.3條,并聯電容器裝置總回路和分組回路的電器導體選擇時,回路工作電流應按穩態過電流MAX大值確定;第5.8.1條,單臺電容器至母線或熔斷器的連接線應采用軟導線,其長期允許電流不宜小于單臺電容器額定電流的1.5倍。
接地:第6.1.8 條,電容器組的電容器外殼直接接地時,宜裝設電容器組接地保護。
保護:第6.1.10條,低壓并聯電容器裝置,應有短路保護、過電流保護、過電壓保護和失壓保護,并宜裝設諧波超值保護。
二、無功補償的計算與分組
1. 無功補償容量,宜按無功功率曲線或按以下公式確定:
QC=P(tanφ1- tanφ2)=KCP
QC——無功補償容量(kvar);
P——用電設備的計算有功功率(kW);
KC——無功補償系數;
tanΦ1——補償前用電設備自然功率因數的正切值;
tanΦ2——補償后用電設備功率因數的正切值,取cosΦ2不小于0.9值。
2.基本無功補償容量,應符合以下表達式的要求:
QCmin< PmintanΦ1min
QCmin——基本無功補償容量(kvar);
Pmin——用電設備MIN小負荷時的有功功率(kW);
tanΦ1min——用電設備在MIN小負荷下,補償前功率因數的正切值;
3.不同電壓等級的電容器補償容量的計算:
電容器額定電壓UC,U0為電網額定電壓。目前,電容器產品UC主要有400V、420V、450V,UC越高,電容安全性越高,使用壽命也就越長。而額定電壓高(UC)的電容用于低于其電壓(U0)時,電容器會降容的,由于電容器額定電壓高,為不影響補償量,補償容量相對提高為QC1=KCP(UC/U0)
4.無功補償組的選擇原則:單組容量一般在10~30kvar間選擇,如果總補償容量很大,可以考慮增加單組容量;不主張過大的單組容量主要是考慮減小其投切時對系統電壓的沖擊,而且控制回路超過12級的無功補償控制器也比較少。
5.投切方式:投切方式中常見的是等容量循環投切,這種方式的好處是每個支路投入時間基本相當,壽命周期一致,不至于過早造成某支路損壞。
6.串接電抗器引起電壓及無功功率的變化:
1)為了限制投切和運行過程中的浪涌(諧波),電容器回路中需串接電抗器,串聯電抗率為X%的電抗后,電壓升高至UC1=UC/(1-X%),電容量增加至QC=QC/(1- X%)2。
2)補償電容器回路中串聯電抗雖然增大了無功補償容量,但變化不大,在設計中可以不考慮串聯電抗引起的無功補償的變化,況且電容器的功率在使用過程中也會不斷衰減。
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