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1、低压成套开关设备技术负责人技能培训教材 低压成套无功功补偿装置标准及产品介绍 低压成套无功功补偿装置标准及产品介绍 1 概述低压成套无功功率补偿装置广泛地应用在制造业 冶金 化工 电力 石化 汽车 造船 建筑 通讯 医院 机场等用并联电容器对连续运行的异步电动机 感性负荷进行无功功率补偿 无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数 降低供电变压器及输送线路的损耗 提高供电效率 改善供电环境 合理的选择补偿装置 可以做到最大限度的减少网络的损耗 使电网质量提高 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 2 标准适用范围与目的 低压成套低压成套无功功率补偿装置 GB T1557
2、6 2008 以下简称标准 适用于额定电压交流不超过1000V 或1140V 频率不超过1000Hz低压成套低压成套无功功率补偿装置 标准规定了低压低压成套无功功率补偿装置定义 并阐明其使用条件 结构要求 技术性能和试验 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 3 低压成套无功功率补偿装置组成及分类3 1低压成套无功功率补偿装置组成低压成套无功功率补偿装置是由一个或多个低压开关设备 低压电容器和与之相关的控制 测量 信号 保护 调节等设备 由制造商完成所有内部的电气和机械的连接 用结构部件完整地组装在一起的一种组合体 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 3 2低压成套无功功率补偿装置分类1
3、 按安装部位分类 可分为集中补偿 分组补偿和末端补偿 2 按主电路控制投切电容器的元件分类 a 机电开关 例 接触器 投切b 半导体电子开关 例 晶闸管 投切c 复合开关 半导体电子开关和机电开关并联的组合体 投切 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 3 按补偿相数分类 a 分相补偿b 三相补偿c 混合补偿 单相 三相混合补偿 4 按控制投切电容器的元件分类 a 机电开关 如接触器 投切b 半导体电子开关 如晶闸管 投切c 复合开 如半导体电子开关和机电开关并联的组合体 投切 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 典型产品介绍4 1集中补偿装置是指将补偿装置安装在变电所对无功功率进行
4、集中补偿的装置 典型产品如图1和图2所示 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图1无功补偿装置正面图 图2无功补偿装置结构图 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 2分组补偿装置是指将补偿装置安装在功率因数较低的用电单元或母线上对供配电系统中的一部分 区域 无功功率进行分段 区域 补偿的装置 如图3所示 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图3成套分组补偿装置 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 3末端补偿装置是指将成套低压成套无功功率补偿装置直接并联安装在感性用电设备 如电动机 变压器 附近对无功功率进行补偿的装置 通常是指对于某一台设备进行补偿 安装在设备附近 适用于
5、单台设备容量较大 电力用户输电线路较长 就地平衡电流 使电压质量得到保证 减少线路损耗 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 安装在变压器旁的杆上末端补偿的装置图4 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 4低压补偿装置的补偿方式1 三相共补传统的补偿方式都是采用三相共补的方式 根据控制器统一采样 各相投入相同的补偿容量 这样的补偿方式如图1所示 适用于三相负载基本平衡 各相的负载cos 相近的网络 2 三相分补三相分补的方式就是各相分别取样 各相分别投入 适用于各相感性负载相差较大 负载cos 值有较大差别的场合 接线如图2所示 常用单台额定电压230V电容器 电容器接法Y 低压成套无
6、功功率补偿装置标准及产品介绍 3 Y共补与分补相结合由于三相符合的分散性造成三相电流的不平蘅 各相功率因数同样不平衡 有时误差很大 控制器可根据实际情况 进行单相投补或三相同时投补 三相共补的部分电容器接线为 接线 三相分补部分电容器接线为Y接线如图3所示 这种补偿方式比较灵活 适用于有不平衡的负载电流 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图5三相共补的接线图6三相分补的接线 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图7三相共补与三相分补的接线 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 5补偿装置中的关键原器件1 断路器低压断路器也称为自动空气开关 可用来接通和分断负载电路 也可用来控制
7、不频繁起动的电动机 它功能相当于闸刀开关 过电流继电器 失压继电器 热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和 是低压配电网中一种重要的保护电器 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 低压断路器具有多种保护功能 过载 短路 欠电压保护等 动作值可调 分断能力高 操作方便 安全等优点 所以目前被广泛应用 1 断路器主要品种万能式断路器 见图8 塑壳断路器 见图9 漏电断路器 小型断路器 高分段小型断路器 高分段小型漏电断路器 小型漏电断路器 智能型万能式断路器等 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图9塑壳断路器 图8万能式断路器 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 2 断路器作用
8、 a 正常情况下接通和断开电路中的空载及负荷电流b 在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合 迅速切断故障电流 防止事故扩大 从而保证系统安全运行 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 3 断路器的选择断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择 并且按断路情况校验其热稳定和动稳定 此外 还应考虑电器安装地点的环境条件 当气温 风速 温度 海拔高度 地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时 应采取有效措施 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 对断路器有以下几个方面的要求a 断路器在额定条件下 额定电压 额定电流 可以长期工作 b 应有足够的分断能力额定运行短路分断能力 Ic
9、s 额定极限短路分断能力 Icu 并保证有足够的热稳定和动稳定 Icw c 具有尽可能短的分断时间 这对减少电网的故障时间 减轻故障设备的损害 提高系统稳定性都是有利的 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 5 断路器和其他普通开关的不同点 a 适用电压等级高b 灭弧介质及方式 有真空 少油 多油及六氟化硫等等c 灭弧能力强 效果好 一般情况下断路器本身不存在润滑方面的问题 需要润滑的常常是它的操动机构 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 2 接触器低压电力负载一般为异步电动机等感性负载且经常处于轻载运行 电网的功率因数较低 通常需在电网中接入电容器组进行无功功率补偿 提高其功率因数 以
10、减少线路损耗和电压降 切换电容器接触器主要是装在无功功率补偿装置中 供作接通和分断并联电容器组之用 应当是计算出电容器电路中稳态过电流和实际电力系统中接通电容器时可能产生的最大涌流峰值来合理选用接触器 这样才能保证正确的安全操作 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 1 接触器的选择1 根据电容器组的放电选择电容器组切换后 电容器组上的剩余电压降至50V时的时间应不大于3min 如装置中采用的电容器本身或装置中已设有放电部件能满面足以上要求时 可选用不带放电电路的切换电容器专用接触器 否则就应选用具有强制泄放电阻电路切换电容器专用接触器 见图10 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图1
11、0投切电容器接触器 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 2 根据最大稳态电流下运行选择电容器组运行时的谐波电压与高达1 1倍额定工作电压的工频过电压 会产生较大的电流 电容器组电路中的设备器件应能在额定功率 额定正弦电压所产生的均方根值不超过1 3倍额定电流下连续运行 由于实际电容器的电容值可能达到额外负担规定电容值的1 1倍 故此电流可能达到1 3 1 1 1 43倍电容器组的额定电流 则元器件及辅件的选择应满足1 43倍电容器额定电流条件下连续运行 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 3 根据涌流峰值的抑制选择电容器组投入瞬间产生的涌流峰值在GB T15576 2008规定 a 采
12、用半导体电子开关及复合开关投切电容器的涌流限制在该电容器的额定电流的5倍以下b 采用机电开关投切电容器的涌流应限制在该组电容器额定电流的100倍以下 3 隔离开关 熔断器及其组合电器应符合 GB14048 3 2002低压开关 隔离器 隔离开关及熔断器组合电器 标准的规定 GB13539 1 2002 低压熔断器基本要求 GB13539 2 2002 专职人员使用的熔断器的补充 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 复合开关从结构形式来看 主要分为一体式 见图11 和分体式 见图12 两种 图11一体式 图12分体式 低压成套无功功率补偿装置标准及
13、产品介绍 1 一体式机电复合开关一体式机电复合开关 是将CPU控制单元 晶闸管 交流接触器 以及连接导线和安装附件等 组装在同一个外壳中 形成一个独立的整体 见图4缺点 由于体积小 其开断容量和通风散热均受到了限制 一般只能用于小容量的电容器投切 特别是有些一体式复合开关的外壳做成不可拆卸的形式 一旦开关中某个器件损坏时 只能整体更换 造成了一定的浪费 优点 一体式机电复合开关结构紧凑 体积小巧 相应的外部接线少 因此 给安装带来了方便 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 机电一体化复合开关 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 2 机电一体化开关的基本构成a CPU控制单元接收无功补偿
14、控制器发出的电容器投切信号 即 控制信号1 并按预先设定的程序发出晶闸管和交流接触器的通断控制信号 b 晶闸管电子开关它接收CPU控制单元发出的触发信号 实现电容器的零电压投入和零电流切除功能 c 交流接触接收CPU控制单元发出的分合指令 即 控制信号2 交流接触器只在稳态时 起到无功补偿电容器与电网之间的能量传递作用 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 3 机电一体化复合开关的动作时序a 投入时段首先使晶闸管电子开关在电压过零时刻导通 将电容器平稳可靠地接入电网 并维持导通状态 接着使交流接触器导通 使其处于同晶闸管并联工作的状态 并持续一段时间 最后 电路已处于稳定工作状态 将晶闸管断
15、开退出工作 使交流接触器独立承担电容器与电网的连通作用 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 b 切除时段首先使晶闸管电子开关导通 使其处于同交流接触器并联工作的状态 接着使交流接触器断开退出工作 电容器与电网的连通作用短时内由晶闸管独立承担 最后切除晶闸管的触发信号 使晶闸管在电流过零时自然关断 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 4 分体式机电复合开关分体式机电复合开关 是将CPU控制单元 晶闸管 阻容吸收电路等做成一个整体 构成一个独立的程序化控制单元 该单元不含交流接触器 而是与交流接触器配套使用 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 5 晶闸管电子开关采用电力半导体器件作为电
16、容器组的投切开关 较常采用的接线方式如图5 图中BK为半导体器件 C1为电容器组 这种接线方式采用2组开关 另一相直接接电网省去一组开关 有很多优越性 如控制器的采样物理量为电流 通过套装在主进某相母线上的采样电流互感器T对负载电流采样 由控制器计算出无功电流 并按无功电流大小确定所需投入电容器的组数 发出触发脉冲进行投切 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 图13半导体器件 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 利用晶闸管可实现电压过零投入 电流过零切除 开关无触点 反应速度快等特性 可实现电容器的投入无涌流 切除无过压 投切无电弧的快速动态补偿功能 因而较好地解决了电容器投切时产生的暂态冲击现象 这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的 低压成套无功功率补偿装置标准及产品介绍 5 无功功率补偿控制器无功功率补偿控制器有三种采样方式 功率因数型 无功功率型 无功电流型 见图14 选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择 控制器是无功补偿装置的指挥系统 采样 运算 发出投切信号 参数设定 测量 元件保护等功能均由补偿控制器完成 低压低压成套无功功率补偿装置标准
