电力电子学(电力电容器的选型方法)

电气设计人员在选择电力电容器时,应针对用途、环境、电压、电流等条件,购买相应的专用电力电容器,这样既能延长电容器的使用寿命,为设备运行与人身安全提供保证,又能节省资金、提供经济效益。
1. 根据电力电容器用途选择电容器的类型
根据电力电容器用途选择电容器的类型见下表:
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2. 根据电力电容器的用途选择电容器的型号
电力电容器型号选用见表:
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3. 电力电容器额定电压的正确选择
电力电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过压会使电容器发热严重,电容器绝缘会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。电网电压一般应低于电容器本身的额定电压,最高不得超过其额定电压的10%,这样可延长电容器的使用寿命。必须注意,最高工作电压和最高工作温度不可同时出现。因此,当工作电压为1.1倍额定电压时,必须采取降温措施。

 

电容器的额定电压至少等于所接入电网的运行电压,并且还应考虑电容器本身的影响。注意,电网的运行电压有时与电网的标称电压相差较大。另外,当电容器接入,将造成电源到电容器安装处的电压升高,谐波存在电压也有所升高。考虑以上因素,电容器额定电压等级的确定至少比电路标称电压高5%。例如,380V电路至少用400V的电容器。其次,用户应根据实际使用场合的较长时间最高持续电压来选择。尤其当电容器回路串联电抗器时,会由于串联电抗器使电容器端子上的电压升高,超过电网的运行电压。串联电抗器后的电容器额定电压=系统电压/ (1-K (电抗率))。
例如,串联12%电抗率的电容器,电容器本来选400V的电容器额定电压,现在就要选400V/(1-0.12)=455V电容器额定电压。

对于380V网路,已习惯选用400V的电容器;对于660V、1.14kV 网路也应该选用690V及1200V电容器。根据网路标称电压选用电容器的最低额定电压列于下表:

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下列情况应选用额定电压较高的电容器。
(1)电网的实际电压高于其标准电压,在安装前最好先实际测量网络的电压再选用。
(2)为了降低谐波及其他影响,而在电容器回路中串联电抗器,此时电容器端子上的电压将高于网路的运行电压,建议选用比网路电压等级高的电容器。如网路电压为400V,则应选用450V等级电容器。
(3)安装处通风散热差,同时又不能改善其冷却条件时,建议选用额定电压等级为450V以上的电容器。
(4)有整流装置、电弧炉、变频调速等设备时,因其产生的谐波电流叠加在基波电流上,使电流有效值增大,温升增高,使电容过热损坏,建议选用额定电压等级为450V以上的电容器。
(5)有间歇性大功率设备,因其投切频繁,负载变化大,建议选用额定电压等级为450V以上的电容器。
4. 移相电容器容量的选定
电容器容量选配对电源的影响较大,这就要求设计人员在使用电力电容器补偿时,既不能过大,也不能过小。过大的标称电容会使电路的电压升高太大,容易烧坏用电设备。安装双向无功电度表进行试验,可以帮助我们发现电容容量过补或欠补的问题。为保证电网运行及供电质量,应选配多少容量的电容器就显得非常重要。电力电容器容量的选配应按照以下要求。
(1)对于就地补偿来讲,电动机的空载电流乘以额定电压就是所需要补偿的容量。
(2) 根喝负载的总容量或根据变压器容量的60%,计算电容器选配的所需容量。
(3)根据实际负载高峰值的80%,计算电容器选配的所需容量。
第(2)、(3)点要根据实际情况,用户控制柜的情况不同会有不同的对待处理。经济效益好,是否是三班24小时不停运行,或两班、一班运行, 这些都有不同用电状态,需不同的处理补偿方式。
电力电容器容量按照公式:Qc=S(sinθ1-cosθ1×tanθ)进行计算。
例:某设备总功率为100kW,求功率因数从0.7提高到0.95时所需多大电容补偿量?
总功率为100kW,视在功率:
S=P/cosθ=100/0.7≈143kVA
查函数表得:cosθ1=0.7时,sinθ1=0.71;cosθ2=0.95时,sinθ2=0.32,tanθ=0.35。
Qc=S(sinθ1-cosθ1×tanθ)=143×(0.71-0.7×0.35)≈67kVA
选用电力电容器补偿时,还应考虑变压器的损耗,因为变压器运行时也消耗无功。一般在变压器补偿方面最大补偿到25kVar,最小补偿到1kVar。这要根据变压器的容量大小、是否是节能型而定。
电流不稳定会对电容器存在致命危害。因此对一些有如行车、起吊设备或启动频繁的设备的企业,必须选用抗冲击的专用电力电容器。
5. 根据工作电压选择使用油浸电容器还是自愈式电容器
自愈式电容器具有工作场强、介质损耗低、体积小、重量轻、容量大及自愈性能和元件在发生永久性击穿时不引起爆炸等优点,因而在电气控制设备中得到广泛应用。自愈式低压并联电容器适用于工频额定电压为1.05kV及以下的交流控制系统中,作为无功功率补偿。
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