并联电容器容量和电流的估算

第31卷 第3期 2010年 6月 电力电容器与无功补偿 Power Capacitor＆ Reactive Power Compensation V01．31 No．3 Jun．2010 并联电容器容量和电流的估算 霍大勇，宣 峰 (河南工业职业技术学院，河南 南阳473009) 摘 要：介绍了用经验公式估算电容器容量和工作电流的估算口诀，分析了估算口诀、估算公 式的来源和物理意义。从电气理论和现场条件约束的角度对口诀加以归纳和，将实践经 验与理论知识有机结合，有利于方便、准确地在工业现场对无功补偿 系统的并联电容器进行线 路设计、安装，有效地进行并联电容器的运行和维护。 关键词：口诀； 估算； 并联电容器； 容量； 电流 中图分类号：TM531．4 文献标识码：A 文章编号：1674—1757(2OLO)03-0015-03 Estimation on Capacity and Current of Shunt Capacitor HUO Da—yong，XUAN Feng (Henan Poly—technical Institute，Nanyang 473009，China) Abstract：This paper introduces a pithy formula，which using experience form ula estimates the ca— pacitor capacity and operating current，analyzes the origin of the pithy formula and experience coeffi— cient as well as the physical prospect accordingly．The pithy form ula has been summarized and con— cluded from the perspective of electric theory and site conditions constraint，practical experience and theoretical knowledge in combination，which will be convenient and accurate for the design and in— stallation of the shunt capacitor of the reactive compensation system in industfial site，effective for the operation and maintenance of the shunt capacitor． Keywords：pithy form ula；estimation；shunt capacitor；capacity；current 0 引言 在生产现场，作为无功补偿设备的并联电容 器在运行、维护工作中，需要根据现场的设备参数 和电气条件，对电容器的实际无功补偿量和保护 设备(放电电阻、保护熔体)进行计算和推定。按 照施工图样进行无功补偿设备安装时，需要对电 容器和配套设备进行现场校验，是作为安装 前的最后一次技术把关。无功补偿设备是供配电 系统的组成部分之一，工业和民用供配电系统多 采用并联电容器进行补偿 J¨。电气作业现场传 承着一些行之有效的并联电容器快速估算口诀， 无功容量和工作电流的估算是其中的一部分，可 以利用这些口诀估算供配电系统中并联电容器的 配置参数，为现场运行和维护提供参考数据。 1 根据电容值估算实际电容器无功容量 1．1 现场口诀 口诀 1：低压除以20；6千伏高压，百倍除 以 8。 口诀 2：10千伏高压，百倍电容除以3。 1．2 口诀含义 以“受电电压是电容器的额定电压”、“单相 电容器”、“电容”为基础，电容器容量的单位为千 乏(kvar)，电容值的单位为微法( )，电压的单 位为千伏(kV)是口诀隐含的条件。 收稿日期：2009·10-27 作者简介：霍大勇(1967一)，工程硕士，副教授，主要从事电气控制和供配电技术的教学与研究工作。 · l5 · 第 31卷 第3期 2010年6月 电力电容器与无功补偿 Power Capacitor& Reactive Power Compensation Vo1．3l No．3 Jun．2010 口诀 1：380 V低压配电系统的并联电容器容 量等于其电容值除以20；6 kV高压供配电系统的 并联电容器容量等于其百倍电容值除以8。 口诀 2：10 kV供配电系统的并联电容器容量 等于其百倍电容值除以3。 口诀 1可表示为公式(1)和公式(2) 1 当 Uc=0．4 kV时，Q = c (1) 当 U ：6．3 kV时，Qc：下100 (2) 口诀 2可表示为公式(3) 当 UG：10．5 kV时，Qc： c (3) 上式中，Q 为电容器的无功容量，kvar；C为电容 器电容值， F；U。为符合电容器额定电压的端电 压 ，kV。 1．3 口诀分析 1)公式推导。当电容器两端加上正弦交流 电压 时，他发出的无功功率 (容量)为 Q。= ／X。=2wfCU2c×10一。这里，电压的单位采用 kV，电容的单位采用 ，无功功率的单位采用 kvar，有 Qc=0．314 c (4) 将并联电容器的额定电压 0．4 kV、6．3 kV、 10．5 kV代人式(4)，即可得到公式(1)、公式(2) 和公式(3)。 2)现场形成。口诀 1是上世纪60、70年代形 成的，高压默认为 6 kV配电系统采用 6．3 kV电 容器。近年来，工农业配电现场，10 kV配电系统 较多采用 l0．5 kV电容器，在口诀 1的基础上形 成了口诀2。口诀 1隐含内容和条件较多，口诀 2 显得更明了一些。但比较两个 口诀可以看出，口 诀 1更简便易记一些，这也是我们在整理电工 口 诀中体会到的口诀在简洁和准确之间的平衡矛 盾⋯。对于更高的电压等级，我们可以通过公式 (4)推导出系数加以运用。事实上，在各类高压 变配电所也有相似的口诀，这里不再列出。 2 根据容量估算电容器工作线电流 2．1 现场口诀 口诀3：低压一倍半。 · l6· 口诀 4：10千伏 6点，6千伏 l成。 2．2 口诀含义 口诀3：380 V低压配电系统的并联电容器工 作电流等于其容量值的1．5倍。这里，电容器容 量单位为千乏(kvar)，电流的单位为安培(A)。 口诀4：10 kV供配电系统的并联电容器工作 电流等于其容量值的6％。6 kV供配电系统的并 联电容器工作电流等于其容量值的10％。这里， 物理量的单位同口诀 3。 口诀 3可表示为公式(5) 当 Uc=0．4 kV时，Ic=1．5Qc (5) 口诀4可表示为公式(6)和公式(7) 当 Uc=10．5 kV时，Ic=0．06Qc (6) 当 Uc=6．3 kV时，Ic=0．1Qc (7) 式中，Q 为电容器的无功容量，kvar；I。为电容器 的工作电流，A。 2．3 口诀分析 1)公式推导。工作中的三相电容器(或3台 单相电容器接成三相)，其两端加上额定电压 时发出的额定无功功率为 Q ，则电容器的工作电 流 ， 为 ㈣ 将电压值0．4 kV、6．3 kV、l0．5 kV代入公式(8)， 即可得到公式(5)、公式(6)和公式(7)。 2)现场形成。口诀3和口诀 4的形成过程和 口诀 l、口诀2相同。随着口诀的运用，把低压和 高压分开表述，更易记忆和使用。口诀 3和 口诀4在使用中应注意的重点是，电容器的工作 电压为其额定电压。根据公式(4)可知，电容器 的无功容量与其两端的电压平方成正比，当电容 器两端所加电压变化时，电容器的容量改变了。 在这里“受电电压为额定值”是口诀隐含的条件。 3 根据电容估算电容器工作线电流 3．1 现场口诀 口诀 5：低压点 8乘点 9。 口诀6：6千伏 1倍多1成，10千伏2倍少一 成。 3．2 口诀含义 口诀 5：380 V低压配电系统的并联电容器工 第3l卷 第3期 2010年 6月 电力电容器与无功补偿 Power Capacitor＆ Reactive Power Compensation Vo1．3l No．3 Jun．2010 作电流等于其电容值的0．072倍。这里，电容值 的单位为微法( )，电流的单位为安培(A)。 口诀 6：6 kV供配电系统的并联电容器工作 电流等于其电容值的 1．1倍。10 kV供配电系统 的并联电容器工作电流等于其电容值的 1．9倍， 物理量的单位同口诀5。 口诀 5可表示为公式(9) 当 Uc=0．4 kV时，，c=0．8×0．9C (9) 口诀 6可表示为公式(10)和公式(11) 当 Uc=10．5 kV时，，c=1．9C (10) 当 Uc=6．3 kV时，，c=1．1 C (11) 式中，C为电容器的电容值，IxF；， 为电容器的工 作线电流，A J。 3．3 口诀分析 工作中的电容器，其两端加上额定电压 时发出的额定无功功率为 Q ，电容器的工作线电 流 ，c： ：2 ~fCU2c ： 2 wfCUc ，单位同前，有 U c U c Qc=0．181CUc (12) 将电压值 0．4 kV、6．3 kV、10．5 kV代人公式 (12)，即可得到公式(9)、公式(10)和公式(11)。 利用第 1节和第 2节中的相关公式同样可以推出 本节这 3个公式。 “受电电压为额定值”同样是口诀隐含的条 件。 4 结语 由于当时还没有计算器(更没有可编程计算 器)，工程一线采用的估算是多年电气作业 实践中一线诸多电工师徒传承的实践经验。分析 其中的理论基础，可以去伪存真，解决工程实践中 “怎么做”和“为什么这样做”的问，将实践经验 与理论知识有机地结合起来，普及并联电容器电 流和容量的估算方法在供配电系统安装、运行和 维护中的应用，为电力安全生产、提高工效、丰富 专业理论提供技术支持。 参考文献： [1]刘介才．供配 电技术[M]．北京 ：机械工业出版社 ， 2005． [2]霍大勇．导线安全载流量的估算[J]．矿山机械， 2008． [3]《电气工程师手册》编辑委员会．电气工程师手册 [M]．第二版．北京：机械工业出版社，2003． (上接第2页) jtoC 1( A—AU)+jwC1(UB—AU)+ jwC1(Uc一△ )=I jtoC2(UA—AU)+jwC2( B—AU)+ jtoC2( c一△ )：一J 联立求解以上两方程，得 ，= [(c 。一c )(U 一av)一 二 (cl—c2)(UA+2AU)] 将 U =NUu 带人上式，整理得 ，= [(c 一c2)(Ⅳ N一△ )一 二 (C 一C )(Ⅳ N+2AU)] 上式即为两星臂电容量不相等的双星形不平 衡电流计算公式。 3 结论 两星臂电容量不相等的双星形不平衡电流的 计算与两星臂电容量相等的双星形不平衡电流的 计算过程相似，只是对于前者，因两星臂电容量的 不同，整个计算过程略显复杂。但只要概念明确， 恰当的运用 KCL和 KVL定律，均能推出中性线 的不平衡电流计算公式。 参考文献： [1]盛国钊，倪学锋．高压并联电容器组不平衡保护计算 中遇到的新问题[J]．无功补偿装置，2007(1)：33-50． [2]常菊民，王 薇，何 域．双星形中性点不平衡电流 保护的公式推导与分析[J]．电力电容器与无功补 偿．2009，30(4)：29-31． [3]邱关源．电路[M]．北京 ：高等教育出版社 ，2002． · 17·