無功補償改造電容器容量的計算方法

在提及電容柜時，常提到“容量”是多少這個問題。容量，何為容量?其實主要分為以下三種:

①變壓器的額定容量(變壓器的總共)，單位KVA;

②無功補償容量的確定，一般取變壓器容量的20~40%，取30%較多;

③電容器的額定容量(電容器的功率)，單位kvar(千乏)。

那么電容器的功率與低壓防爆電容器無功功率補償?shù)年P(guān)系是怎么樣的?我們可以從以下這個公式看出:

Q=2*π*f*C*U2

注:Q表示電容器的功率，單位kvar;f表示系統(tǒng)頻率，50Hz/60Hz;C為電容器容量，單位uF (微法);U表示系統(tǒng)電壓，單位kV(千伏)。

我們上面公式可以看出，電容器的功率與施加到變壓器兩端電壓的平方成正比。其中，電容器有一個重要參數(shù)叫額定電壓，對應(yīng)額定電壓有其額定功率，我們舉例說明。

場景:選擇電壓為480V，額定功率為30kvar的電容器時:

問1:當(dāng)其用在400V系統(tǒng)中，其輸出功率為多少呢?

這是常遇到的問題，電容的額定電壓一定大于系統(tǒng)的電壓，通過上面的公式，我們可以很快算出來:

Q400=Q480×(4002/4802)

=30×(4002/4802)

≈20.8kvar

則，當(dāng)其用在400V系統(tǒng)中，其輸出功率為20.8kvar。

問2:為什么要選擇額定電壓高于系統(tǒng)電壓的電容器呢?

解答:因為電容器經(jīng)受過電壓危害時將快速損壞，為了保障電容器的運行安全，需要選擇額定電壓大于系統(tǒng)電壓的電容器。

以低壓電力電容器、高性能電抗器、高可靠投切開關(guān)、控制系統(tǒng)為主體，實現(xiàn)低壓無功補償功能。主要應(yīng)用于諧波嚴(yán)重場合的無功補償，在一定程度上有吸收消除諧波的功能。

由以上可知，如果無功補償支路設(shè)計為純電容器的話，無功補償支路的輸出功率要根據(jù)電容器的額定電壓和系統(tǒng)電壓進行折算。這也就是我們常說的安裝功率(安裝容量)和輸出功率(輸出容量)。①安裝功率常指:電容器的額定功率; ②輸出功率常指:電容器在系統(tǒng)電壓下的實際輸出功率。

參照上面舉例，我們可以知道:將額定電壓為480V，30kvar的電容器應(yīng)用于400V無功補償系統(tǒng)，則此系統(tǒng)安裝容量為30kvar，其輸出容量為20.8kvar。

問3:當(dāng)電容器串聯(lián)電抗后，電容器與電抗器組成的補償支路功率是多少呢?

我們首先需要考慮如下問題:①電抗器抬高了電容器的端電壓; ②電抗器與電容器的無功功率是方向相反的。

串入電抗器后無功補償支路功率的變化按照下述公式計算:

QL+C=QC/(1-電抗率)

注:QL+C表示電容器和電抗器串聯(lián)支路的功率;QC表示電容器串聯(lián)電抗器前的功率

例:補償支路采用額定電壓為480V，額定功率為60kvar的電容器，應(yīng)用于400V系統(tǒng)中，

(1)此時純電容器補償支路的輸出功率為:

Q400=Q480×(4002/4802)

=60×(4002/4802)

≈41.667kvar

(2)當(dāng)此電容器支路串聯(lián)7%電抗后，電容器+電抗器的補償支出輸出功率為:

QL+C=QC/(1-電抗率)

=41.667/(1-7%)

≈44.80kvar

還有點小疑惑?沒關(guān)系，下面我們放到實際工作中的場景中來看，再舉實例來說明:

場景1:在400V電壓等級的無功補償柜里，設(shè)計為8個支路，每個支路采用480V，50kvar的電容器，每條支路串聯(lián)7%的電抗，用以抑制5次諧波的影響。

問1:此電容柜的安裝容量為多少?

50kvar×8=400kvar

答:此電容柜的安裝容量為400kvar。

問2:此電容柜的輸出容量為多少?

400kvar×(4002÷4802)÷(1-7%)

≈400kvar×0.75

=300 kvar

答:此電容柜的輸出容量為300kvar。

場景2:400V電壓等級的無功補償柜，設(shè)計為8個支路，每個支路采用525V，50kvar的電容器;每條支路串聯(lián)14%的電抗，用以抑制3次諧波的影響。

問1:此電容柜的安裝容量為多少?

50kvar×8=400kvar

答:此電容柜的安裝容量為400kvar。

問2:此電容柜的輸出容量為多少?

400kvar×(4002÷5252)÷(1-14%)

≈400kvar×0.675

=270 kvar

答:此電容柜的輸出容量為270kvar。

基本上就是按照公式QL+C=QC/(1-電抗率)，

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