并联电容器设计

鹿明

摘要:最近几年来，我国的建筑行业发展日益壮大，用电负荷不断提高，电能质量的改善措施之一，采用电容补偿装置是行之有效的方法。

关键词:无功功率、电容器、接法、推导

一、无功功率补偿的意义和原则

(1)电力系统中无功电源和无功负荷必须保持平衡，以保证系统稳定运行，维持系统各

级电压。发电机的无功出力通常不能满足无功负荷需求，应装设其他元功电师、补偿无功功率的不足。

(2) 无功功率补偿的设计，应按全面规划、合理布局、分层分区补偿、就地平衡的原则

确定最优补偿容量和分布方式。

(3) 无功功率就地平衡能降低计算负荷的视在功率，从而减小电网各元件的规格，如变

压器容量、线路截面等。无功功率就地平衡能减少元功 电流在系统中的流动，从而降低电网各元件的电压阵、功率损耗和电能损耗。

(4) 无功功率补偿的设计，应首先提高系统的自然功率因数，不足部分再装设人工补偿

装置。

(5) 无功补偿装置包括串联补偿装置、同步调相机、并联电抗补偿装置、并联电容补偿

装置和静补装置。在 110KV 及以下用户中，人工补偿主要是装设并联电容补偿装置。

二、提高自然功率因数的措施

配电系统消耗的无功功率中，异步电动机约占 70% ，变压器约占 20% 、线路约占 10% 。

(1)合理选择电动机功率，尽量提高其负荷率，避免"大马拉小车"。平均负荷率低于

40% 的电动机，应予以更换。

（2）合理选择变压器容量，负荷率宜在 75%~85% ，且应计及负荷计算的误差。合理

选择变压器台数，适当设置低压联络线，以便切除轻载运行的变压器。

（3）优化系统接线和线路设计，减少线路感抗 。

（4）断续工作的设备如弧焊机，宜带空载切除控制。

（5） 功率较大、经常恒速运行的机械，应尽量采用同步电动机。

（6）采用无功补偿措施提高功率因数。

三、并联电容器容量计算

我们在平时变电所做负荷计算时候，往往进行无功补偿计算。按最大负荷计算的补偿容量为下面公式，通过补偿前后功率因数来进行无功容量计算

四、并联电容器电压

并联电容器组中串联电抗器（组成了谐振电路）的作用是降低电容器组在合闸过程中产生的涌流倍数和涌流频率影响电容器组；能限制操作过电压，滤除指定的高次谐波，同时抑制其它次谐波放大，减少电网中电压波形畸变。

五、并联电容器接法

(1)3~66kV并联电容器组应采用星形接线。在中性点非有效接地系统中电容器组的中性点不应接地。并联申容器组的每相或每个桥臂由多台电容器串并联组成时，官采用先并联后串联的连接方式。每个串联段的电容器并联总容量不应超过3900kvar。

(2)低压并联电容器装置的安装地点和装设容量，应根据分散补偿和就地平衡的原则设置，不得向电网倒送无功。低压电容器组可采用三角形或星形接线。

六、并联电容器装置的实际输出容量

（1）通过母线平均运行电压计算输出容量

（2）通过电容器电压升高后计算输出容量

Qc=Qr∗Uc2/Ur2∗（1-k）

Uc:串联电抗器后电容器端子电压 KV

Us:并联电容器装置的母线运行电压:kV(未知时取标称电压)

（3）星型接法电容补偿实际推导

已知单台电容器的额定电压为Ur额定容量为Qrs个串联段 M个并联段电抗率为K星接(高压系统电容器星接)

七、结束语

综上所述，本部分主要讲了无功功率补偿的意义，原则，措施；并重点介绍了无功功率补偿的普遍措施电容器补偿装置，介绍了电压，容量，接法及相关的公式推导，相关的并联电容器装置中各种元器件参数详见GB50227-2017。希望在日后的工作学习中，遇到不同的情况能合理计算，更好的提高电能质量，提高经济效益比。

参考文献

[1]《工业与民用供配电设计手册》第四版

[2]《并联电容器装置设计规范》GB50227-2017

[3]《20kV及以下变电所设计规范》GB50052-2013