中壓柜式自動投切電容器組應(yīng)用

2.2.1 帶或不帶阻尼電抗器的電容器組

帶或不帶阻尼電抗器的電容器組應(yīng)用于電網(wǎng)中不產(chǎn)生諧波的場合的功率因數(shù)補(bǔ)償，在所需補(bǔ)償容量超過單臺電容器能夠提供或使用的電纜有較大的截面時(例如大容量電動機(jī)場合) ，使用電容器組。

2.2.2 帶調(diào)諧電抗的電容器組(非調(diào)諧電容器組)

如果電網(wǎng)中有諧波存在，就必須注意電容器的容抗與電網(wǎng)的感抗不能在某一諧波頻率下形成諧振，帶調(diào)諧電抗的電容器組就是設(shè)計用于電網(wǎng)中有諧波時的功率因數(shù)補(bǔ)償。帶調(diào)諧電抗

的電容器組可以發(fā)出所需要的無功功率并且避免任何的電網(wǎng)諧振。

3 電容器組的安裝

在中壓電網(wǎng)中，電容器組有三種不同的安裝位置

3.1 集中安裝

對于所有負(fù)荷都是集中連接在一點上，這種方式是最為經(jīng)濟(jì)的，但這種方法不能解決電纜中的損耗(RI2)。

4 主要元件

4.1 功率因數(shù)調(diào)整器

諾基亞電容器的NC-12型功率因數(shù)調(diào)整器用于自動投切電容器組的控制，它確保向電網(wǎng)接入所需要的補(bǔ)償電容性無功功率。NC-12型功率因數(shù)調(diào)整器是模塊化、牢固的結(jié)構(gòu)、緊湊、菜單操作方式、易于安裝和使用。

4.2 斷路器

現(xiàn)在斷路器廣泛應(yīng)用于多樣化的需求:可以投切變壓器、架空線路、電纜、電容器、電抗器、電動機(jī)、濾波器以及電弧爐等。斷路器可以長期的使用并且操作壽命非常長，工業(yè)上低短路電流定值的配電網(wǎng)常常按切換大電流來處理，真空對于中壓斷路器是非常有效和環(huán)保的滅弧介質(zhì)。

4.3 接地開關(guān)

電路中接地部分的機(jī)械式開關(guān)設(shè)備在非正常的情況下可以耐受規(guī)定時間周期的短路電流，而在電路正常工作的情況下不通過電流。

具有制造短路能力的接地開關(guān)，在誤操作的情況下可以可靠的閉合以防止短路電流，從而保護(hù)人員和電容器組的安全。

接地開關(guān)帶彈簧操作機(jī)構(gòu)，因而其合閘能力與操作速度無關(guān)。

4.4 接觸器

真空接觸器適用于可以到24KV中壓的三相設(shè)備，其特性是電磁操作機(jī)構(gòu)可以頻繁投切、沒有工作循環(huán)方式的限制。適合用于戶內(nèi)和戶外安裝的交流負(fù)載，顯著的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、電氣壽命長(可以有100萬次的操作循環(huán))、免維護(hù)、可以垂直或水平安裝。

4.5 電抗器

4.5.1 阻尼電抗器

與電容器組串聯(lián)的阻尼電抗器可以限制電容器投切時的暫態(tài)開關(guān)電流和涌流。

當(dāng)電容器組分段投切時，就會產(chǎn)生很高的暫態(tài)電流。若一段已經(jīng)投入運(yùn)行，再投入另一段與之并聯(lián)時，暫態(tài)電流就會非常的高。在電容器組上串聯(lián)阻尼電抗器，可以使涌流減少到控制設(shè)備可承受的范圍內(nèi)。

4.5.2 調(diào)諧電抗器

由于電容器的容抗隨頻率的增加而減少，電網(wǎng)中存在的諧波就會導(dǎo)致電容器組的過電壓和過電流，還存在電容器的電容與供電網(wǎng)和負(fù)載的電感發(fā)生諧振的情況。

調(diào)諧電抗器用于電網(wǎng)中有諧波產(chǎn)生時的無功補(bǔ)償，鐵心電抗器與電容器組串聯(lián)以防止系統(tǒng)諧振，同時在基波提供無功功率而不放大諧波。

4.6 電容器

高壓電容器是由電容元件串并聯(lián)組成的。電容元件的電極是用鋁薄制成，絕緣材料使用聚丙烯薄膜，每個元件都有單獨的熔絲。所有的電容器都內(nèi)附放電電阻，電容元件用環(huán)保安全型絕緣油浸漬。

電容器的外殼使用不銹鋼板并涂以抗氣候影響的油漆。電容器的損耗低、重量輕。

5 保護(hù)系統(tǒng)

5.1 熔絲

電容器組可以安裝高壓熔絲作為過電流和短路電流保護(hù)，.熔絲的額定電流值最小必須是電容器組分段的額定電流的兩倍。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時熔絲可以迅速熔斷，避免大的短路電流的機(jī)械應(yīng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。

5.2 過電流和接地保護(hù)

5.2.1 過電流及接地保護(hù)繼電器

組合式過電流和接地保護(hù)繼電器是一種對過電流、短路和接地故障經(jīng)濟(jì)有效保護(hù)的繼電器。還可以在保護(hù)裝置接入弧光傳感器，以保護(hù)母線系統(tǒng)和接觸器。

保護(hù)繼電器可以采用工業(yè)和電力系統(tǒng)中應(yīng)用的各種不同的通訊協(xié)議與自動控制系統(tǒng)相連，支持SPA總線、ModBus 總線的RTU主站、ModBus 總線的RTU分站、Profibus 總線的DP及TCP/IP通信協(xié)議。

i. 除緊湊明亮外，柜體標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計便于系統(tǒng)的擴(kuò)展、運(yùn)輸和安裝。柜體的制作符合大多數(shù)常規(guī)柜體尺寸

ii. 優(yōu)化的柜體不對環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，盡可能采用可回收材料對環(huán)境的影響小，主要是鋁、鋼板、裸銅等

iii. 電容器組設(shè)計為戶內(nèi)安裝方式和戶外安裝方式，柜體的防護(hù)等級可以從IP23到IP55

iv. 空氣絕緣的母排是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化，并且免維護(hù)

v. 斷路器和接地開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)安裝在進(jìn)線柜，這樣用接地的鋼板柜保持安全的隔離電容器柜

vi. 斷路器和接觸器采用環(huán)境友好的真空技術(shù)，保證長時間免維護(hù)運(yùn)行

vii. 接觸器的動作狀態(tài)和熔絲的情況,不打開柜門可以直接觀察

viii. 保護(hù)裝置可以應(yīng)用多種通訊協(xié)議，同時可以裝設(shè)弧光傳感器.

2 柜式自動投切電容器組的型號及其應(yīng)用

柜式自動投切電容器組可以選用的型號如下:

型號A1: 柜式自動投切電容器組(不帶阻尼電抗器)

型號A2: 柜式自動投切帶阻尼電抗的電容器組

型號A3: 柜式自動投切帶調(diào)諧電抗的電容器組

l 三相無方向性過電流保護(hù)

l 非直接接地故障保護(hù)

l 三相電纜過溫度保護(hù)

l 缺相保護(hù)

l 電流不平衡保護(hù)

l 斷路器失靈保護(hù)

l 電弧故障保護(hù)(選項)

5.2.2 過電流保護(hù)的電流互感器

柜內(nèi)安裝的支持式電流互感器

l 額定容量:15 VA

l 精度等級:5P10

l 額定短時熱穩(wěn)定電流:16 to 25 kA / 1 sec

l 變比:200/5 A~ 700/5 A (根據(jù)電容器組的電流)

5.3 不平衡電流保護(hù)

這種保護(hù)用于電容器組中單相電容器雙星形接法組成的電容器段。

這種保護(hù)的目的在于斷開故障的電容器段，避免本段的其他正常電容器上出現(xiàn)超過10%的過電壓，過電壓的產(chǎn)生是電容元件的內(nèi)部故障使其熔絲熔斷造成的。為此功能，單相電容器按雙星形并聯(lián)接線，雙星形的中性點經(jīng)過電流互感器連接。只要有故障發(fā)生，電流互感器就會有電流流過，保護(hù)繼電器就會動作。

5.3.1 不平衡保護(hù)繼電器NUR-36

NUR-36繼電器是一種單相、靈敏的過電流保護(hù)繼電器。它的特點是兩段的過電流保護(hù)，具有獨立的參數(shù)和輸出繼電器。牢固的結(jié)構(gòu)很適合面板安裝(DIN43700)。繼電器的試驗根據(jù)IEC255-5c,255-22-2 class III,801-4 class III等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，完全符合CE的要求。測量數(shù)據(jù)及保護(hù)功能由數(shù)碼及LED顯示。

5.3.2 不平衡保護(hù)電流互感器

柜內(nèi)安裝的支持式電流互感器

l 額定容量:15 VA

l 精度等級:5P10

l 額定短時熱穩(wěn)定電流: 1 kA / 1 sec

l 變比:5/5 A~30/5 A (根據(jù)不平衡電流)

6 柜式自動投切電容器組規(guī)范

本文適用于1.2 柜式固定補(bǔ)償電容器組的通用特性

· i. 除緊湊明亮外，柜體標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計便于系統(tǒng)的擴(kuò)展、運(yùn)輸和安裝。柜體的制作符合大多數(shù)通用柜體的規(guī)格

· ii. 優(yōu)化的柜體不對環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，盡可能采用可回收材料對環(huán)境的影響小，主要是鋁、鋼板、裸銅等

· iii. 電容器組設(shè)計為戶內(nèi)安裝方式和戶外安裝方式，柜體的防護(hù)等級可以從 IP23 到 IP55

· iv. 空氣絕緣的母排是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化，并且免維護(hù) · v. 斷路器和接地開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)安裝在進(jìn)線柜，這樣用接地的鋼板柜體與電容器柜保持安全隔離

· vi. 熔絲的動作狀態(tài) , 不打開柜門可以直接觀察

· vii. 保護(hù)裝置可以應(yīng)用多種通訊協(xié)議，也可以裝設(shè)電弧光傳感器 .

2 柜式固定補(bǔ)償電容器組的型號及其應(yīng)用

柜式固定補(bǔ)償電容器組可以選用的型號如下:

型號 F1: 柜式固定補(bǔ)償電容器組 ( 不帶阻尼電抗器 )

型號 F2: 柜式固定補(bǔ)償帶阻尼電抗的電容器組

型號 F3: 柜式固定補(bǔ)償帶調(diào)諧電抗的電容器組

2.2 電容器組中電抗器的應(yīng)用

2.2.1 帶或不帶阻尼電抗器的電容器組

帶或不帶阻尼電抗器的電容器組應(yīng)用于電網(wǎng)中不產(chǎn)生諧波場合的功率因數(shù)補(bǔ)償，在所需補(bǔ)償容量超過單臺電容器能夠提供或使用的電纜有較大的截面時(例如大容量電動機(jī)場合) ，使用電容器組。

2.2.2 帶調(diào)諧電抗的電容器組 ( 非調(diào)諧電容器組 )

如果電網(wǎng)中有諧波存在，就必須注意電容器的容抗與電網(wǎng)的感抗不能在某一諧波頻率下形成諧振，帶調(diào)諧電抗的電容器組就是設(shè)計用于電網(wǎng)中有諧波時的功率因數(shù)補(bǔ)償。帶調(diào)諧電抗的電容器組可以發(fā)出所需要的無功功率并且避免任何的電網(wǎng)諧振。

3 電容器組的安裝

在中壓電網(wǎng)中，電容器組有三種不同的安裝位置

3.1 集中安裝

對于所有負(fù)荷都是集中連接在一點上，這種方式是最為經(jīng)濟(jì)的，但這種方法不能解決電纜中的損耗( RI 2 )。

諾基亞電容器的NC-12型功率因數(shù)調(diào)整器用于自動投切電容器組的控制，它確保向電網(wǎng)接入所需要的補(bǔ)償電容性無功功率。NC-12型功率因數(shù)調(diào)整器是模塊化、牢固的結(jié)構(gòu)、緊湊、菜單操作方式、易于安裝和使用。

4.2 斷路器

現(xiàn)在斷路器廣泛應(yīng)用于多樣化的需求:可以投切變壓器、架空線路、電纜、電容器、電抗器、電動機(jī)、濾波器以及電弧爐等。斷路器可以長期的使用并且操作壽命非常長，工業(yè)上低短路電流定值的配電網(wǎng)常常按切換大電流來處理，真空對于中壓斷路器是非常有效和環(huán)保的滅弧介質(zhì)。

4.3 接地開關(guān)

電路中接地部分的機(jī)械式開關(guān)設(shè)備在非正常的情況下可以耐受規(guī)定時間周期的短路電流，而在電路正常工作的情況下不通過電流。

具有制造短路能力的接地開關(guān)，在誤操作的情況下可以可靠的閉合以防止短路電流，從而保護(hù)人員和電容器組的安全。

接地開關(guān)帶彈簧操作機(jī)構(gòu)，因而其合閘能力與操作速度無關(guān)。

4.4 接觸器

真空接觸器適用于可以到24KV中壓的三相設(shè)備，其特性是電磁操作機(jī)構(gòu)可以頻繁投切、沒有工作循環(huán)方式的限制。適合用于戶內(nèi)和戶外安裝的交流負(fù)載，顯著的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、電氣壽命長(可以有100萬次的操作循環(huán))、免維護(hù)、可以垂直或水平安裝。

4.5 電抗器

4.5.1 阻尼電抗器

與電容器組串聯(lián)的阻尼電抗器可以限制電容器投切時的暫態(tài)開關(guān)電流和涌流。

當(dāng)電容器組分段投切時，就會產(chǎn)生很高的暫態(tài)電流。若一段已經(jīng)投入運(yùn)行，再投入另一段與之并聯(lián)時，暫態(tài)電流就會非常的高。在電容器組上串聯(lián)阻尼電抗器，可以使涌流減少到控制設(shè)備可承受的范圍內(nèi)。

4.5.2 調(diào)諧電抗器

由于電容器的容抗隨頻率的增加而減少，電網(wǎng)中存在的諧波就會導(dǎo)致電容器組的過電壓和過電流，還存在電容器的電容與供電網(wǎng)和負(fù)載的電感發(fā)生諧振的情況。

調(diào)諧電抗器用于電網(wǎng)中有諧波產(chǎn)生時的無功補(bǔ)償，鐵心電抗器與電容器組串聯(lián)以防止系統(tǒng)諧振，同時在基波提供無功功率而不放大諧波。

4.6 電容器

高壓電容器是由電容元件串并聯(lián)組成的。電容元件的電極是用鋁薄制成，絕緣材料使用聚丙烯薄膜，每個元件都有單獨的熔絲。所有的電容器都內(nèi)附放電電阻，電容元件用環(huán)保安全型絕緣油浸漬。

電容器的外殼使用不銹鋼板并涂以抗氣候影響的油漆。電容器的損耗低、重量輕。

5 保護(hù)系統(tǒng)

5.1 熔絲

電容器組可以安裝高壓熔絲作為過電流和短路電流保護(hù)，.熔絲的額定電流值最小必須是電容器組分段的額定電流的兩倍。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時熔絲可以迅速熔斷，避免大的短路電流的機(jī)械應(yīng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。

5.2 過電流和接地保護(hù)

5.2.1 過電流及接地保護(hù)繼電器

組合式過電流和接地保護(hù)繼電器是一種對過電流、短路和接地故障經(jīng)濟(jì)有效保護(hù)的繼電器。還可以在保護(hù)裝置接入弧光傳感器，以保護(hù)母線系統(tǒng)和接觸器。

保護(hù)繼電器可以采用工業(yè)和電力系統(tǒng)中應(yīng)用的各種不同的通訊協(xié)議與自動控制系統(tǒng)相連，支持SPA總線、ModBus 總線的RTU主站、ModBus 總線的RTU分站、Profibus 總線的DP及TCP/IP通信協(xié)議。

保護(hù)功能:

l 三相無方向性過電流保護(hù)

l 非直接接地故障保護(hù)

l 三相電纜過溫度保護(hù)

l 缺相保護(hù)

l 電流不平衡保護(hù)

l 斷路器失靈保護(hù)

l 電弧故障保護(hù)(選項)

5.2.2 過電流保護(hù)的電流互感器

柜內(nèi)安裝的支持式電流互感器

l 額定容量:15 VA

l 精度等級:5P10

l 額定短時熱穩(wěn)定電流:16 to 25 kA / 1 sec

l 變比:200/5 A~ 700/5 A (根據(jù)電容器組的電流)

5.3 不平衡電流保護(hù)

這種保護(hù)用于電容器組中單相電容器雙星形接法組成的電容器段。

這種保護(hù)的目的在于斷開故障的電容器段，避免本段的其他正常電容器上出現(xiàn)超過10%的過電壓，過電壓的產(chǎn)生是電容元件的內(nèi)部故障使其熔絲熔斷造成的。為此功能，單相電容器按雙星形并聯(lián)接線，雙星形的中性點經(jīng)過電流互感器連接。只要有故障發(fā)生，電流互感器就會有電流流過，保護(hù)繼電器就會動作。

5.3.1 不平衡保護(hù)繼電器NUR-36

NUR-36繼電器是一種單相、靈敏的過電流保護(hù)繼電器。它的特點是兩段的過電流保護(hù)，具有獨立的參數(shù)和輸出繼電器。牢固的結(jié)構(gòu)很適合面板安裝(DIN43700)。繼電器的試驗根據(jù)IEC255-5c,255-22-2 class III,801-4 class III等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，完全符合CE的要求。測量數(shù)據(jù)及保護(hù)功能由數(shù)碼及LED顯示。

5.3.2 不平衡保護(hù)電流互感器

柜內(nèi)安裝的支持式電流互感器

l 額定容量:15 VA

l 精度等級:5P10

l 額定短時熱穩(wěn)定電流: 1 kA / 1 sec

l 變比:5/5 A~30/5 A (根據(jù)不平衡電流)