无功补偿系列论文之电容器降压使用和串电抗器使用的功率折算问题

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无功补偿系列论文之----



电容器降压使用和串电抗器使用的容量折算问题

一、引言

在并联电容器无功补偿装置中因考虑系统电压波动和串联电抗器使得电容器端电压抬高等因素，选用电容器的标称额定电压往往高于系统额定电压。例如：三相四线0.4KV系统一般平衡补偿使用标称电压0.45KV 的电容器；分相补偿使用标称电压0.25KV的电容器。三相三线10KV系统多使用标称电压10.5KV的电容器,串联电抗器时使用11KV的电容器等。我们知道电容器的容量（功率）是与其端电压的平方成正比的，即



；而电容器的标称容量（功率）是在其标称额定电压下的容量（功率），当其运行实际电压低于其标称额定电压时，其实际容量（功率）也大打折扣，所以选着电容器时若不进行相应的容量折算，往往使补偿装置实际出力低于设计容量，甚至造成补偿不足，功率因数达不到设计要求。

二、无串联电抗器时电容器的容量折算

在无串联电抗器的并联电容器补偿装置中电容器直接并入系统，所以这时电容器端电压就是系统电压；

设电容器标称电压为 ；标称容量（功率）为



（注：电力电容器标称电压一般为线电压，标称容量为三相总容量（功率），标称电容量为三相电容量之和）；系统电压为



；实际容量（功率）为

根据三相电容器总功率






；

这里



是系统角频率，我国电力系统频率f=50Hz，角频率



，是一恒定值；



为三相电容器每相的电容量，是电容器固有参数，正常为一恒定值。所以正常情况下电容器的容量（功率）只是其端电压的一元函数；

取恒量 为参考量



；

则



——



；



——



；

这就是无串联电抗器时电容器容量的折算公式。推得两式用处不同，已知电容器标称容量，求其实际运行容量可应用

式；已知设计容量，选配电容器容量可应用




式。

例如：标称容量30Kvar，标称额定电压0.45KV的电容器在0.4KV的系统电压下运行，实际容量





可见电容器实际容量（功率）不到其标称容量的80%。

若要求补偿容量达到30Kvar 则应选择电容器为

标称容量



的电容器，实际中应按电容器元件的容量系列中近似取整。

三、有串联电抗器时电容器的容量折算

在有串联电抗器的并联电容器补偿装置中电容器与电抗器串联后并入系统，所以



需要注意的是这里是相量和而不是代数和；因为电容器和电抗器的U-I关系不同，从《电路分析》中我们知道电抗器即电感两端电压滞后于电感中电流90度相位角；而电容器两端电压超前于电容器中电流90度相位角；现在电抗器与电容器串联，流过其中的为同一电流，所以电容器两端电压超前于电抗器两端电压180度相位角，也就是电容器两端与电抗器两端电压反相。如果我们设电容器两端电压为正，则电抗器两端电压就为负，两者串联谁上的电压高系统电压就与谁同相。所以三者的代数关系为



即 ——



电容器两端电压等于系统电压加上电抗器两端电压。我们看到，串联电抗器后，电容器端电压有所升高。结合前面的讨论，电容器端电压升高其实际容量（功率）也必然增加，然而串联电抗器后电抗器自身又要消耗一部分无功功率，这又使整体容

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