无功功率补偿容量的计算

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《电工手册》第558页（2577字）

电容器组额定容量的确定：单相接线的电容器，其容量按下式计算：

Q=ωC_X·10^－3(kvar) (3－1)

三相三角形接线的电容器组，其容量按下式计算：

Q=3ωU_X－X²C_X·10^－3(kvar) (3－2)

三相星形接线的电容器组，其容量按下式计算：

Q=ωU_X－X²C_X·10^－3(kvar) (3－3)

以上各式中 C_X——单相等效电容(μF)；

U_X——相电压(kV)；

U_X－X——线电压(kV)；

ω——角频率(Hz)。

若已知最大负荷月的平均负荷P(kW)以及补偿前后的功率因数cosφ₁、cosφ₂，则需补偿的无功功率可按下式计算：

Q=P(tanφ₁－tanφ₂) (3－4)

补偿后的功率因数cosφ₂的确定应适当。当cosφ₂大于0．95到cosφ₂=1时电容量的增长很快。将功率因数由0．95提高到1和由0．7提高到0．9所需补偿的容量应近似相等。从经济上看，将功率因数提高到1是不合适的。

为计算方便，可直接从表3－18查得每千瓦有功功率，由补偿前的功率因数cosφ₁达到补偿后的功率因数cosφ₂所需补偿的无功功率，然后乘以有功功率的千瓦数，即可得到所需补偿的无功功率。

表3－18 每1千瓦有功功率所需无功功率补偿量／(kvar／kW)

对于电动机的无功功率补偿，一般应按电动机空载时功率因数补偿到1为好。而不能按前述几种方法选择，即不能按负荷情况计算。否则在电动机空载(或轻载)时将造成过补偿。过补偿的电动机在切断电源后，由于电容器的放电，供给电动机以励磁电流，使仍在旋转中的电动机变成了感应发电机，这时电压将超出电动机额定电压好多倍，对电动机的绝缘和电容器均不利。同时旋转中的电动机立即合闸时，在电容器冲击电流的作用下，电动机会产生很大的瞬时转矩，可能损坏电动机轴和靠背轮等。

对于电动机补偿容量可按式(3－5)计算：

式中： U——电动机的电压(kV)；

I₀——电动机的空载电流(A)。

补偿容量可由表3－19查出。

表3－19 与电动机常接电容器最高容量参考表

对220kV及以下电网的容性无功补偿设备总容量，可按下式计算：

Q_C=kQ_D－Q_G－Q_R－Q_L (3－6)

式中 Q_C——容性无功补偿设备总容量；

k——最大自然无功负荷系数，由表3－20查得；

表3－20 220kV及以下电网的最大自然无功负荷系数

注：本网中发电机有功功率比重较大时，宜取较高值；主网和邻网输入有功功率比重较大时，宜取较低值。

Q_D——最大自然无功负荷；

Q_G——本网发电机的无功功率；

Q_R——主网和邻网输入的无功功率；

Q_L——线路和电缆的充电功率。

电网的无功补偿水平用无功补偿度表示，可按下式计算：

式中 W_B——无功补偿度(kvar／kW)；

Q_C——容性无功补偿设备容量(kvar)；

P_D——最大有功负荷(或装机容量)(kW)。

对220kV及以下电压等级的变电所中，应根据需要配置无功补偿设备，其容量可按主要变压器容量的0．10～0．30确定。在主变压器最大负荷时，其二次侧的功率因数不小于表3－21中所列数值，或者由电网供给的无功功率与有功功率比值不大于表3－21中所列数值。

表3－21 220kV及以下变电所二次侧功率因数规定值

注：①由发电厂直接供电的变电所，其供电线路较短时，功率因数可取表3－21中较低值，其他变电所的功率因数应取较高值。

②经技术经济比较合理时，功率因数可高于表中上限值。

在10(6)kV配电线路上宜配置高压并联电容器，或者在配电变压器低压侧配置低压并联电容器。电容器的安装容量不宜过大，一般约为线路配电变压器总容量的0．05～0．10，并且在线路最小负荷时，不应向变电所倒送无功。如配置容量过大，则必须装设自动投切装置。