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1、技术部内部培训（四） 低压部分 2014.2.22,1,目录,设计过程中暴露的问题 电容柜常用数据的计算 供电系统组成与接线方式,2,一、设计过程中暴露的问题,徐州华美热电二期 超临界循环流化机组化水PC段，用信号继电器跳断路器问题，见附图，信号继电器K174（型号：HJXH-E1/U），断路器为MT，有关参数如下：,3,一、设计过程中暴露的问题,MT跳闸线圈参数如下： 比较两者功耗，计算跳闸回路动作电流：200/110=1.8A，远大于信号继电器的触点容量。 说明：信号继电器一般只能作为信号指示用，不能用于断路器跳闸回路，跳闸回路应选用大容量的中间继电器。,4,二、电容柜常用数据的计算,感性
2、无功功率和容性无功功率 感性无功功率：电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率。在电感性负载的电路中，电流滞后电压一个角度，cos 称为功率因数（滞后）。 容性无功功率：电容器在交流电网中接通时，在一个周期内，上半周期的充电功率和下半周期的放电功率相等，不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。在电容性负载的电路中，电流超前电压一个角度，cos 称为功率因数（超前）。 因此容性无功功率可以抵消感性无功功率而提高功率因数。,5,二、电容柜一些数据的计算,6,功率三角形 如图：关系式如下 S：视在功率，kVA P：有功功率，kW Q
3、：无功功率，kvar 并联电容器额定容量与电容量的计算公式 C= （F） Q：电容器额定容量，kvar C：电容器电容量， F U：电容器额定电压，kV,S,P,Q,S2=P2+Q2 COS=,二、电容柜常用数据的计算,并联电容器电流计算 按标称容量和额定电压计算电流 单相：IC= （A） 三相：IC= （A） 按电容器的实际电容值和额定电压计算电流（f=50Hz） 单相：Ic=0.314CU C：电容器电容量， F 三相：Ic= 例1 有一台电容器，型号为BKMJ0.4-12-3，铭牌电容值为239 F，试计算额定电流（ f=50Hz ） 解：U=0.4kV C=239 F IC= =17.
4、3A 或IC= =17.3A,7,二、电容柜常用数据的计算,8,电容器容量的选择 按提高COS确定补偿容量 QC=P （ kvar ） P：最大负荷月平均有功功率， kW COS1：补偿前功率因数值 COS2：补偿后功率因数值 例2 某工厂最大负荷月的平均有功功率为200kW，功率因数cos1=0.6，拟将功率因数提高到0.9，问需要装设电容器组的总容量应该是多少？ 解：QC=200 =200 =170 kvar,二、电容柜常用数据的计算,按提高电压确定补偿容量 该方法适用于以调压为主的枢纽变电所和电网末端的用户变电所，在实际计算中，此方法很少采用（为近似计算法） QC= （ kvar ） U
5、：需要提高的电压值，V； U2：需要达到的电压值，kV； X：线路电抗，； 例3 某工厂10kV变电所，处于电网末端，电源专用线路为20公里，线路电抗值为8 ，线路电压损失800V，一次母线实际电压为9.2kV,问需要多大补偿容量才能使母线电压达到10kV？ 解： 将U=800V， U2=10kV，X= 8 代入得 QC= =1000kvar,9,二、电容柜常用数据的计算,按降低线损确定补偿容量 安装电容器后后线损降低率按下式计算 例4 某工厂10kV架空线路，电力负荷为1500kW，原有线路损耗为100kW，原有功率因数为0.72，拟降低线顺为40kW，需要安装多大的容量的电容器组？ 解：
6、P= =0.4 COS1=0.72 代入 0.4= 得COS2=0.93 QC=1500 =853.5kvar,10,二、电容柜常用数据的计算,按感应电动机空载电流确定补偿容量 感应电动机个别补偿时，应按其空载电流来选择电容器的容量，计算公式为 QC UeI0 （kvar） Ue ：电动机额定电压，kV； I0：电动机空载电流，A； 由于一般感应电动机的空载电流约占额定电流的25%40%，因此，电动机的单台无功补偿容量也相应为其容量的25%40%。 例5 某台低压三相感应电动机的额定功率为100kW，其空载电流为60A，求其单台无功 补偿容量？ 解：QC=1.7320.3860=39.5kva
7、r,11,二、电容柜常用数据的计算,串联电抗器的选择 假如变电所母线直接接有发生谐波的整流装置，谐波电流In由整流装置发生，分别流入电容器（ Icn ）和电力系统（ Ibn ） ，如下图,12,二、电容柜常用数据的计算,由图中的等效回路可以得到下列关系式： 式中， Icn：电容电流的n次谐波电流，A； Ibn：变压器的n次谐波电流，A； n：谐波次数； In：总谐波电流，A； XL：串联电抗器基波感抗， ； XC：电容器基波容抗， ； Xb：变压器的基波等值感抗， ；,13,二、电容柜常用数据的计算,由上述公式可以看出， 当 时，即电容器组回路呈电感性，可使谐波电流 I cn减小； 当 时，即
8、构成谐振条件，电容器变成了滤波器，谐波电流全部通过电容器使其过负荷； 当 时，即电容器组回路呈电容性，可使谐波电流I cn放大，使母线电压波形严重畸变；,14,二、电容柜常用数据的计算,串联电抗器电抗率的选择 电抗器的选择原则：若想兼有滤除某次谐波作用，应使电抗器与电容器接近串联谐振，以不得发生谐振为前提，但不使谐波被放大，应使回路呈电感性。 如果达到谐振时： 对3次谐波： XL/Xc=1/9=0.111=11.1%； 对5次谐波： XL/Xc=1/25=0.04=4%； 对7次谐波： XL/Xc=1/49=0.0204=2.04%； 对9次谐波： XL/Xc=1/81=0.012=1.2%；
9、 对11次谐波： XL/Xc=1/121=0.0083=0.83%； 因此，应该满足 的条件，考虑到电抗值有一定的裕度，一般取可靠系数1.21.5，即电抗率 如，对5次谐波，电抗率一般选6%的电抗器。,15,二、电容柜常用数据的计算,串电抗器后，电容器端电压及补偿容量的变化 电抗器上的压降UL为电容器上的压降UC乘以电抗率K，即UL=KUC。 串电抗器后,电容器电压升高为 （UN：系统电压，为400V） 如下表：,16,二、电容柜常用数据的计算,由于电抗器吸收电容器所产生的无功补偿功率，造成电容器向电网无功补偿能力减弱。由于串电抗造成电容器端电压升高，必须采用适合此电压的电容器，即选用较高电压
10、等级的电容器。这样组合下来，实际电压又不一定正巧与所选电容器额定电压一级，一般都小于电容器额定电压。由于电容器在小于额定电压下运行，实际补偿容量又低于电容器铭牌所标容量。 为说明上述问题，现举例如下： 例6，某项目，系统电压UN=400V，每回路补偿电容器为30kvar，串入电抗器的电抗率K=7% 求：电容器运行时实际电压，如何选择电容器额定电压及实际补偿容量。,17,二、电容柜常用数据的计算,计算步骤为： 电容器实际承受电压，Uc=UN/(1-K)=400/(1-7%)=430V 选择电容器额定电压为480V（选440V，450V的也能满足要求），电抗器实际压降为UL=430V-400V=3
11、0V，或UL=KUc=7%*430=30V。 额定电压480V电容器，实际承受电压为430V，实际发出的无功功率为 (430/480)2*30=0.8025*30=24.075（kvar）。 电抗器吸收电容器发出的无功功率的7%。 电容器实际向电网发出额定无功功率的0.8025*（1-7%）=0.7463倍，即30*0.7463=22.39（kvar）,18,二、电容柜常用数据的计算,电容器串入电抗器后实际电流 30kvar电容器，额定电压480V，额定电流为 在实际运行时，承受电压为430V，则 实际运行电流为 或 这样，选择回路导体及投切元件只能按电流32.3A选择，不能按系统电压400V
12、、30kvar计算。,19,二、电容柜常用数据的计算,20,二、电容柜常用数据的计算,21,三、供电系统组成与接线方式,部分基础点： 电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、配电和用户的整体。 电力网：把升压变电所、降压变电所与各种不同等级的电力线路所组成的输配电系统，即连接发电厂与电力用户的中间环节，成为电力网。 衡量电力系统电能质量的三个基本参数：电压质量、频率质量和电压波形。 电压质量：规定用户处的容许电压变化范围是 由35kV及以上电压供电的用户：5%。 由10kV及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：7%。 低压照明用户：10%5%。,
13、22,三、供电系统组成与接线方式,频率质量：规定电力系统的额定频率是50Hz； 对大型电力系统，频率的标准是500.2Hz； 对中小电力系统，频率的标准是500.5Hz； 电压波形：电力系统供电电压或电流的标准波形应是正弦波，当电源的标准波形不是标准的正弦波时，就包含有各种的谐波成分。 电力线路额定电压为线路始端与线路末端电压的平均值。 用电电器额定电压值与线路额定电压值相等。 发电机额定电压值取为线路额定电压值的105%； 与发电机相连的电力变压器一次线圈额定电压与发电机额定电压相等。 与线路相连的电力变压器一次线圈额定电压与线路额定电压值相等。 电力变压器二次线圈额定电压应视其所带的线路长
14、短，分别为线路额定电压的110%和105%。,23,三、供电系统组成与接线方式,从发电厂到用户的送电过程示意图,24,三、供电系统组成与接线方式,大型电力系统图,25,三、供电系统组成与接线方式,高低压电力系统的基本接线方式 基本接线方式有三种：放射式、树干式、环形接线方式。 放射式接线：放射式线路之间互不影响，供电可靠性高。便于装设自动装置，但开关设备使用较多，检修时该线路所供电负荷均要停电，低压放射式接线适用于大容量设备、重要负荷和环境比较恶劣的场所，如下图：,26,三、供电系统组成与接线方式,树干式接线：树干式接线在多数情况下能减少使用的开关设备，投资少，但干线发生故障时影响范围大，所以
15、供电可靠性较差，如图：,27,三、供电系统组成与接线方式,28,三、供电系统组成与接线方式,环形接线：环形接线的实质是两端供电的树干式接线，环形接线的供电可靠性较高；为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网，以及便于实现线路保护的选择性，因此大多数环路线路采用“开口”运行方式。环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，这是环形接线的一个特点，如图：,29,三、供电系统组成与接线方式,其它接线方式 桥式接线：为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用由两回电源线路受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分内桥、外桥和全桥三种。 内桥式接线,30,三、供电系统组成与接线方式,外桥式接线,全桥式接线,31,三、供电系统组成与接线方式,双母线接线，两母线之间用断路器联络，无论哪一段电源与母线同时发生故障，都不影响对用户的供电，可靠性高，运行灵活，但投资大，接线复杂，操作安全性较差，适用于负荷容量大，可靠性要求高，进出线回路多的重要变电所，如图,32,三、供电系统组成与接线方式,单母线分断主接线，适用于有穿越负荷的两回路电源进线的中间变电所，通过母线分断断路器联络，便于检修，多用于一、二级负荷。如图，,33,三、供电系统组成与接线方式,其它重要的接线方式,34,三、供
