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低压无功补偿装置注意事项

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关键词：自愈式; 低电压并联电容器; 无功补偿装置; 投切; 接触器 中国论文 硕士课程论文

                 低压无功补偿装置注意事项

摘 要:分析了以接触器为投切开关的低压电容无功补偿装置不宜频繁进行电容器投切的原因,阐明了投切时产生的过电压和冲击电流对自愈式电容器的各种危害,提出了合理的建议。

关键词:自愈式; 低电压并联电容器; 无功补偿装置; 投切; 接触器; 应用

   在低压配电网络中,运行着大量的感性无功负荷需要进行补偿,否则,将使网络损耗增加,电压质量恶化。为了提高供用电质量,降低线损与节能,以及充分利用设备的容量,以自愈式低电压并联电容器为主要件,接触器为投切开关的低压电容无功补偿装置得到广泛的应用。这些装置一般是将电容器分为若干组。根据控制物理量的变化,进行电容器的投切。但是,若无功负荷经常波动变化,而装置又需要将cosφ
控制在较高水平时,电容器的投切,往往就比较频繁,从而可能给电容器造成危害,使其早期损坏。

1 电容器投入时,产生过电压与过电流
1.1 电容器在正弦电压下的投入电容器投入时的等值回路如图1所示。
图1中r为回路中等值电阻
如图示,当电容器在正弦电压U(t)=Umsin(ωt+φ)下投入时,电路的微分方程为
rcdUcdt+Uc=umsin(ωt+φ) (1)

图1 等值电路图
解方程(1),可得电容器投入时,电容器上的电
压Uc为:
Uc=UmZωcsin(ωt+ψ+φ-90°)+Ae-trc(2)
式中:Z=r2+(1ωc)
φ=tg-1(1rωc)
A为常数,与电容器投入时的初始状态有关。
电容器投入时的电压Uc曲线如图2所示。

图2 电容器投入时的电压Uc曲线
图中U′与U″分别为Uc的稳态分量与暂态分量。

1.2 电容器的初始电压为零,投入电网时的电压Uc为了控制电容器投入时不致产生危险的过电压,一般要求电容器不能在已有充电电压的情况下投入电网,以免危及电容器与其他电气设备的安全。
所以电容器投入时的初始条件为t=0时,Uc=0
代入式(2)可得
A=-UmZωcsin(ψ+φ-90°)
Uc=UmZωcsin(ωt+φ-90°)
=-UmZωcsin(ψ+φ-90°)e-tπ(3)
由i=CdUcdt可得
i=UmZsin(ωt+ψ+φ) (4)
由式(3)和式(4)可知,电压Uc和电流i的稳态分量均为正弦交流,而暂态分量则为衰减的直流。暂态分量的强弱与电容器投入电路的时间有关,当ψ+φ=0或π时投入,则暂态分量最大。
例如,当ψ+φ=0时接入,这时式(3)就变为:
Uc=UmZωCsin(ωt-90°)+UmZωCe-trc(5)
这时电压Uc的曲线如图3所示
从图3可看到Ucmax可接近稳态时电压Uc幅值的二倍。
由式(4),可知电流i在ψ+φ=0时为:
i=UmZsinωt-UmZωcre-trc(6)
当电容器刚投入,即t=0时,暂态分量之初值i″(0)=UmZωCr=ImrωC,由于rωc<<1,所以,在稳态分
量上迭加一个甚大的暂态分量i″(0),将使投入时的电流远远超过稳态时的数值,而引起电流冲击。电流
i的曲线如图4所示。

图3 电容器在ψ+φ=0时投入的电压Uc的曲线
图4 电容器在ψ+φ=0时投入的电流i的曲线

2 频繁的过电压对自愈式并联电容器的危害
2.1 使电容器的绝缘介质老化过程加速
自愈式金属化并联电容器是用金属化聚丙烯薄膜进行绕卷而制成的,它的绝缘介质聚丙烯薄膜与
其它品种的电容器一样,会逐渐老化,其老化的速度与施加电压、使用温度等条件有关。一般认为,电压升高10%,寿命降低一半。具体可用下式表示:
τ=τ0(U0U)α(7)
式中:U0—额定电压 τ0—额定电压下的使用寿命U—实际施加电压 τ—过电压下的使用寿命α—常数,一般取7-9投入电容器所产生的过电压,虽然是瞬时的,而
不是长期的,但过电压对绝缘介质的影响是能够累积的,在国标GB/T12747-1991中要求:每年的操作不超过5000次,但实际可能远不止此数。若有一个10分组的无功补偿装置,每3分钟操作一次,循环 本论文由无忧论文网www.51lunwen.com整理提供

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