工廠供配電技術(shù)電子教案第7章2課件

1、變壓器的空載無功損耗Qo可用下式近似計算：（7-2）式中：I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值，SL7型變壓器的Io%可查附表7-4。變壓器額定負荷時的無功損耗QN可由下式近似計算（7-3）式中：Uk%為變壓器的短路電壓（阻抗電壓UZ）占額定電壓的百分值，SL7型變壓器的Uk%可查附表7-4。 要使變壓器運行在經(jīng)濟負荷Sec.T下，就必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值P/S為最小值的條件。令d(P/S)/dS=0,可得變壓器的經(jīng)濟負荷為（7-4）變壓器經(jīng)濟負荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經(jīng)濟負荷系數(shù)或經(jīng)濟負荷率，用Kec.T表示，即（7-5）一般電力變壓器的經(jīng)濟負荷率為50%左右

2、。 對于新型節(jié)能變壓器，經(jīng)濟負荷率比舊型號小。若按此原則選擇變壓器，則使初次投資加大，基本電費也增多。因此變壓器容量的選擇要多方面綜合考慮，負荷率大致在70%左右比較適合我國國情。例7-1試計算SL7-500/10型變壓器的經(jīng)濟負荷和經(jīng)濟負荷率。解 查附表7-4得SL7-500/10型變壓器的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)：PO=1.08kW, PK=6.9kW,IO%=2.1,UK%=4。由式（7-2）得QO0.021500kV.A=10.5kvar由式（7-3）得QN0.04500kV.A=20kvar取Kq=0.1，由式（7-5）得此型號變壓器的經(jīng)濟負荷率為：因此變壓器的經(jīng)濟負荷為：Sec.T=Kec.T

3、SN=0.49500kV.A=245kV.A(2)兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷假如變電所有兩臺同型號同容量（SN）的變壓器，變電所的總負荷為S。一臺變壓器單獨運行時，由式（7-1）求得其在負荷為S 時的有功損耗換算值為PP0KqQ0+(Pk+KqQN)(S/SN)2 兩臺變壓器并列運行 時，每臺承擔(dān)負荷為S/2，因此由式（7-1）求得兩臺變壓器的有功損耗換算值為：P2(P0KqQ0)+2(Pk+KqQN) (S/2SN)2 將以上兩式P與S的函數(shù)關(guān)系繪成如圖7-9所示兩條曲線，兩條曲相交于A點，圖7-9 兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷A點所對應(yīng)的變壓器負荷,就是變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷，用SCr

4、表示。當(dāng)S=SScr時，因PP,故宜于一臺運行。當(dāng)S=SScr時，因PP，故宜于兩臺運行。當(dāng)S=Scr時，則PP，即由此可求得兩臺變壓器經(jīng)濟的臨界負荷為： （7-6）如果是n臺同型號同容量的變壓器，則n與n-1臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為： （7-7） 例7-2 某廠變電所裝有兩臺SL7-500/10型變壓器，試計算此變電所變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷值。解 可利用例7-1的同型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)，代入式（7-6）求得此變電所兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為（取Kq=0.1）因此，當(dāng)負荷S346kV.A時，宜于一臺運行；當(dāng)負荷S346kV.A時，宜于兩臺運行。7.2.3采用人工補償裝置提高功率因數(shù)工廠中

5、由于有大量的感應(yīng)電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需考慮增設(shè)無功功率補償裝置。移相電容器就是一種常用的無功補償裝置。移相電容器與同步補償機相比，因無旋轉(zhuǎn)部分，所以它具有安裝簡單、運行維護方便以及有功損耗?。ㄒ话慵s占無功容量的0.3%0.5%）等優(yōu)點。所以，在電力系統(tǒng)中，尤其是在工業(yè)企業(yè)的供電電網(wǎng)中，得到了十分廣泛的應(yīng)用。移相電容器的缺點是，使用壽命短，損壞后不便修復(fù)。另外，移相電容器的無功出力與電壓的平方成正比。這樣當(dāng)系統(tǒng)電壓降低，需要更

6、多的無功功率進行補償以提高系統(tǒng)電壓時，而電容器卻因電壓低而降低了出力。反之，若系統(tǒng)不需要補償無功功率時，電容器仍然作為電容性無功功率向電網(wǎng)補償，使負載電壓過分地提高，這也是它的一個缺點。1、并聯(lián)電容器的接線無功補償?shù)牟⒙?lián)電容器大多采用形接線，只是少數(shù)容量較大的高壓電容器組除外。而低壓并聯(lián)電容器絕大多數(shù)是做成三相的，且內(nèi)部已接成三角形。三個電容為C的電容器接成形，容量為Qc()=3CU2，式中U為三相線路的線電壓。如果三個電容為c的電容器接成Y形，則容量為QC（Y）=3CU2，式中U為三相線路的相電壓， 由于 ，因此QC（）=3QC（Y）。這是并聯(lián)電容器采用接線的一個優(yōu)點。另外電容器采用接線時，

7、任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補償；而采用Y接線，一相斷線時，斷線的那一相將失去無功補償。 但是也必須指出，電容器采用接線時，任一電容器擊穿短路時，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸。這對高壓電容器特別危險。如果電容器采用Y形接線，情況就完全不同。圖7-10a為電容器Y接線時正常工作的電流分布，圖7-10 b為電容器Y接線時而a相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖a) 正常時的電流分布 b) A相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖圖7-10 三相線路中電容器Y聯(lián)時的電流分布電容器正常工作時（圖7-10a）（圖7-8）式中，XC=1/C；U為相電壓當(dāng)A 相電容器擊穿

8、短路時（圖7-10b）（圖7-9）由上式可知，電容器采用Y形接線，在其中一相電容器擊穿短路時，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，因此相對比較安全.所以GB50053-199410KV以下變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定：高壓電容器組宜接成中性點不接地星形，容量較小時（450kvar及以下）宜按成三角形。低壓電容器組應(yīng)接成三角形。 2、并聯(lián)容器的裝設(shè)位置并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補償、低壓集中補償和單獨就地補償三種方式，如圖7-11所示。圖7-11并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置和補償效果（1）高壓集中補償高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的610kV母線上。這種補償方式只能

9、補償610KV母線以前線路上的無功功率，而母線后的廠內(nèi)線路的無功功率得不到補償，所以這種補償方式的經(jīng)濟效果較后兩種補償方式差。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運行維護，而且能對工廠高壓側(cè)的無功功率進行有效的無功補償，以滿足工廠總功率因數(shù)的要求，所以這種補償方式在一些大中型工廠中應(yīng)用相當(dāng)普遍。圖7-12是接在變配電所610kV母線上的集中補償?shù)牟⒙?lián)電容器組接線圖。這里的電容器組采用聯(lián)結(jié)，裝在成套電容器柜內(nèi)。為了防止電容器擊穿時引起相間短路，所以形接線的各邊， 均接有高壓熔斷保護。由于電容器從電網(wǎng)上切除時有殘余電壓，殘余電壓最高可達電網(wǎng)電壓的峰值，這對人身是很危險的，因此必須裝設(shè)放電裝置。圖7

10、-12中的電壓互感器TV一次繞組就是用來放電的。為了確?？煽糠烹?，電容器組的放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開關(guān)。圖7-12 高壓集中補償?shù)碾娙萜鹘M接線圖按GB50053-1994規(guī)定，室內(nèi)高壓電容器裝置宜設(shè)置在單獨房間內(nèi)。當(dāng)電容器組容量較小時，可設(shè)置在高壓配電室內(nèi)，但與高壓電容配電裝置的距離不應(yīng)小于1.5m。（2）低壓集中補償?shù)蛪杭醒a償是將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。這種補償方式能補償變電所低壓母線以前包括變壓器及其前面高壓線路和電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補償方式能使變電所主變壓器的視在功率減小，從而可選較小容量的主變壓器，因此比較經(jīng)濟。特別是供電部門對工廠的電費制度通常實行的

11、是兩部電費制（一部分是按每月實際用電量計算電量，稱為電度電費，另一部分是按裝用的變壓器容量計算電費，稱為基本電費），主變壓器容量減小，基本電費就減少了，可使工廠的電費開支減少，所以這種補償方式在工廠中應(yīng)用非常普遍。 低壓電容器柜一般可安裝在低壓配電室內(nèi)，與低壓配電屏并列裝設(shè)；只在電容器柜較多時才需考慮單設(shè)一房間。圖7-13是低壓集中補償?shù)碾娙萜鹘M接線圖。這種低壓電容器組，都采用聯(lián)結(jié)，通常利用200V、1525W的白熾燈的燈絲電阻來放電（也有專用的放電電阻來放電的），這些放電白熾燈同時作為電容器組正常運行的指示燈。圖7-13低壓集中補償?shù)碾娙萜鹘M接線圖（3）單獨就地補償單獨就地補償，又稱個別補償

12、或分散補償，是將并聯(lián)電容器組裝設(shè)在需進行無功補償?shù)母鱾€用電設(shè)備旁邊。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓線路和變壓器中的無功功率，所以其補償范圍最大，補償效果最好，應(yīng)予優(yōu)先采用。但是這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償?shù)挠秒娫O(shè)備停止工作時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。 這種單獨就地補償方式特別適于負荷平穩(wěn)、經(jīng)常運轉(zhuǎn)而容量又大的設(shè)備如大型感應(yīng)電動機、高頻電爐等采用，也適用于容量雖小但數(shù)量多且長時間穩(wěn)定運行的設(shè)備如熒光燈等采用。對于供電系統(tǒng)中高壓側(cè)和低壓側(cè)基本無功功率的補償，仍宜采用高壓集中補償和低壓集中補償?shù)姆绞健?圖7-14是直接接在感應(yīng)電動機旁的單獨就地補償?shù)牡蛪弘娙?/p>

13、器組接線圖。這種電容器組通常就利用用電設(shè)備本身的繞組電阻來放電。在工廠供電系統(tǒng)工程中，實際上多是綜合應(yīng)用上述各種補償方式，以求經(jīng)濟合理地達到總的無功補償要求，使工廠電源進線處在最大負荷時的功率因數(shù)不低于規(guī)定值，高壓進線時一般不得低于0.9。 圖7-14 感應(yīng)電動機旁就地?zé)o功補償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M接線圖3、并聯(lián)電容器的控制與保護（1）并聯(lián)電容器的控制并聯(lián)電容器有手動投切和自動調(diào)節(jié)兩種控制方式手動投切的并聯(lián)電容器采用手動投切，具有簡單經(jīng)濟、便于維護的優(yōu)點，但不便調(diào)節(jié)容量，更不能按負荷變動情況進行補償，以達到理想的補償要求。具有下列情況之一時，宜采用手動投切的無功補償裝置：a）補償?shù)蛪夯緹o功功率的電容

14、器組；b）補償常年穩(wěn)定的無功功率的電容器組；c）長期投入運行的變壓器或變配電所內(nèi)投切次數(shù)較少的高壓電動機及高壓電容器組。對集中補償?shù)母邏弘娙萜鹘M，采用高壓斷路器進行手動投切，如圖7-12所示。對集中補償?shù)牡蛪喝萜鹘M，可按補償容量分組投切。圖7-15a是利用接觸器進行分組投切的電容器組。圖7-15b是利用低壓斷路器進行分組投切的電容器組。對單獨就地補償?shù)碾娙萜鹘M，如圖7-14所示，利用控制用電設(shè)備的斷路器或接觸器進行手動投切。自動調(diào)節(jié)的并聯(lián)電容器具有自動調(diào)節(jié)功能的并聯(lián)電容器組，稱為無功自動補償裝置。采用自動補償裝置可以按負荷變動情況適時進行無功補償，達到較理想的無功補償要求；但其投資較大，且維修

15、比較麻煩，因此凡可不用自動補償或采用自動補償效果不大的場合，均不必裝設(shè)自動補償裝置。具有下列情況之一時，宜裝設(shè)無功自動補償裝置：a）為避免過補償，裝設(shè)無功自動補償裝置在經(jīng)濟上合理時；b）為避免輕載時電壓過高，造成某些用電設(shè)備損壞而裝設(shè)無功自動補償裝置在經(jīng)濟上合理時；c）只有裝設(shè)無功自動補償裝置才能滿足在各種運行負荷的情況下的電壓偏差允許值時。由于高壓電容器采用自動補償時對電容器組回路中的切換元件要求較高，價格較貴，且維護檢修比較困難，因此當(dāng)補償效果相同或相近時，宜優(yōu)先選用低壓自動補償裝置。(a)-利用接觸器分組投切；(b)-利用低壓斷路器分組投切圖7-15手動投切的低壓電空器組圖7-16 低壓

16、無功自動補償裝置的原理電路低壓無功自動補償裝置的原理電路如圖7-16所示，電路圖中的功率因數(shù)自動補償控制器按電力負荷的變化及功率因數(shù)的高低，以一定的時間間隔（1015S），自動控制各組電容器回路中接觸器KM的投切，使電網(wǎng)的無功功率自動得到補償，保持功率因數(shù)在0.95以上，而又不致過補償。（2）并聯(lián)電容器的保護并聯(lián)電容器保護的一般要求并聯(lián)電容器的主要故障形式是短路故障，它可造成電網(wǎng)的相間短路。對于低壓并聯(lián)電容器和容量不超過450kvar的高壓并聯(lián)電容器，可裝設(shè)熔斷器作為相間短路保護。對于容量較大的高壓并聯(lián)電容器組，則需采用高壓斷路器控制，并裝設(shè)瞬時或短延時過電流保護作為相間短路保護。如果電容器組

17、裝設(shè)在含有大型整流設(shè)備或電弧爐等“諧波源”的電網(wǎng)上時，電容器組宜裝設(shè)過負荷保護，帶時限動作于信號或跳閘。電容器對于電壓十分敏感，一般規(guī)定電網(wǎng)電壓不得超過電容器額定電壓10%。因此凡電容器安裝處的電網(wǎng)電壓可能超過其額定電壓10%時，應(yīng)裝設(shè)過電壓保護。過電壓保護裝置可發(fā)出報警信號，或帶時限動作于跳閘。并聯(lián)電容器短路保護的整定）熔斷器保護的整定采用熔斷器來保護并聯(lián)電容器時，按GB50227-1995并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范規(guī)定，其熔體額定電流IN。.FE不應(yīng)小于電容器額定電流IN。C的1.43部，并不宜大于其額定電流的1.55倍，而按IEC規(guī)定，不宜大于其額定電流的1.65倍，因此?。篒N.FE=（1

18、.431.65）IN.C (7-10) )電流繼電器的整定采用電流繼電器作相間短路保護時，電流繼電器的動作電流IOP應(yīng)按下式計算：（7-11）式中，Krel為保護裝置的可靠系數(shù)，取22.5；Kw為保護裝置的接線系數(shù)，相電流接線為1；Ki為電流互感器的電流比，考慮到電容器的合閘涌流，互感器一次額定電流宜選為電容器組額定電流的1.52倍。 ）保護靈敏度的檢驗并聯(lián)電容器過電流保護的靈敏度，應(yīng)按電容器端子上在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路的條件來檢驗，即（7-12）式中，I（2）k.min為在系統(tǒng)最小運行方式下電容器端子上的兩相短路電流。 4、并聯(lián)電容器的運行維護（1）并聯(lián)電容器的投入和切除并聯(lián)電容器

19、在供電系統(tǒng)正常運行時是否投入，主要視供電系統(tǒng)的功率因數(shù)或電壓是否符合要求而定。如果功率因數(shù)過低或電壓過低時，則應(yīng)投入電容器或增加電容器投入量。并聯(lián)電容器是否切除或部分切除，也主要視系統(tǒng)的功率因數(shù)或電壓情況而定。如果變配電所母線電壓偏高（如超過電容器額定電壓10%）時，則應(yīng)將電容器切除或部分切除。當(dāng)發(fā)生下列情況之一時，應(yīng)立即切除電容器：電容器爆炸；接頭嚴重過熱；套管閃絡(luò)放電；電容器噴油或起火；環(huán)境溫度超過40。如果變配電所停電，也應(yīng)切除電容器，以免突然來電時，母線電壓過高，使電容器擊穿。在切除電容器時，須從儀表指示或指示燈來檢查其放電回路是否完好。電容器組從電網(wǎng)切除后，應(yīng)立即通過放電回路放電。按

20、GB50053-1994規(guī)定，高壓電容器放電時間應(yīng)不短于5min，低壓電容器放電時間應(yīng)不短于1min。為確保人身安全，人體接觸電容器之前，還應(yīng)采用短接導(dǎo)線將所有電容器兩端直接短接放電。 （2）并聯(lián)電容器的維護并聯(lián)電容器在正常運行中，值班員應(yīng)定期檢視其電壓、電流和室溫等，并檢查其外部，看看有無漏油、噴油、外殼膨脹等現(xiàn)象，有無放電聲響或放電痕跡，接頭有無發(fā)熱現(xiàn)象，放電回路是否完好，指示燈是否指示正常等。對裝有通風(fēng)裝置的電容器室，還應(yīng)檢查通風(fēng)裝置各部分是否完好。本章小結(jié)在供用電過程中，必須特別注意用電安全。人們常說的觸電一般是指電流流過人體，對人體造成傷害，也叫做電擊。決定觸電傷害程度的因素主要有兩個：觸電電流的大小和觸電時間的長短?？梢杂糜|電流和觸電時間