低压配电系统无功补偿滤波 设计
内容
1
案例分析 - 谐波污染与无功补偿
2
解决方案 - 非调谐补偿滤波方案原理与设计
3
产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品
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谐波
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3
谐波的产生
线性负载
非线性负载
U I
电阻加热器 白炽灯 …
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施加一个正弦 波电压时它吸 收的电流也是 正弦波的负载
RTR产品解决方案
7%非调谐补偿方案采用480V电容器 14 %非调谐补偿方案采用525V电容器 采用额定电压为440V的滤波电抗器
补偿回路的 额定电压为
440V
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电气设计师的常见问题2
电抗器和电容器如何匹配？
电抗器会“吃掉”一部分电容器容性无功 电抗器会“抬升”电容器端电压 电容器输出容量与工作电压相关 ？？？？？？ 演示计算
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非调谐补偿滤波方案 应用
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调谐型无功功率补偿选型
工业配电系统特点
三相非线性负载为主 主要产生5，7，11次等非零序谐波
工业配电系统非调谐补偿滤波方案
电抗率7％，调谐频率189Hz 抑制5次及以上的谐波污染
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调谐型无功功率补偿选型
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谐波的危害
谐波与无功补偿电容器的互相影响
产 生 谐 波
干 扰 设 备
谐波放大
发热
造
乏值损失严重
成
影
击穿
响 寿命减少
与系统产生谐振
……
造 成 影 响
非线性负载
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谐波
电容器故障
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内容
1
案例分析 - 谐波污染与无功补偿
2
解决方案 - 非调谐补偿滤波方案原理与设计
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产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品
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PR系列控制器
PR-8D系列功率因数控制器
简单便捷的静态功率因数控制器 人性化的参数自学习设置程序，使设置简单 简洁、直观的前面板界面，易于操作和获取信息 电容器组的任意组合功能，方便应用
PR-3000系列功率因数控制器
功能丰富的静态/动态功率因数控制器 完善的故障报警和保护功能，确保设备安全可靠运行 丰富的电气参数测量功能 优化的菜单设置，友好的操作界面，具备通讯功能
非调谐补偿滤波 － 原理（7％，189Hz举例）
a
|Z|(Ω) 非调谐补偿
系统+电容阻抗
系统阻抗
系统等
Ih
效感抗
b
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50
189 250
容性
350
感性
f(Hz)
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解决方案–RCT非调谐无功补偿滤波
案例分析
非调谐补偿滤波效果
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纯电容器组补偿
RCT非调谐补偿
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设计
电容器异常发热失效
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案例1 – 电容器异常发热失效
背景资料
商业建筑物低压配电系统 采用纯电容型无功功率补偿 配电系统非线性负载主要为荧光灯和办公设备 产生大量3，5，7，11次等奇次谐波
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电流波形
THDi=26%
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案例1 – 电容器异常发热失效
问题与现象
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方式3
RVP非调谐补偿滤波柜
RVP非调谐补偿滤波柜
以RVM模块为基础集成安装构成的非调谐补偿滤 波成套柜
产品特点
品牌成套补偿滤波柜，标准化的柜体设计与制造， 实现元件与柜体的完美配合
最优化的元器件布置，可靠的通风散热系统
应用场合
无功补偿滤波柜独立使用的场合 有特殊需求的用户
系统+电容阻抗
a
|Z|(Ω)
系统等
Ih
效感抗
纯电容补偿
系统阻抗
b
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250 （5次谐波）
350 f(Hz)
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案例2 – 电容器放大谐波
原理分析 – 并联谐振频率的计算
Ish
Ich
Xl
Xc
Ih Uh
L. 1
z
L
C 1
C
2hf
分母 L 1 C
等于零
为谐振条件
变压器容量
fr 50 kVA100 kVAR Iz
250 500.0
10.0
290 464.2
9.3
330 435.2
8.7
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THDv=3.2%
THDv=4.2%
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案例3
纯电容补偿放大谐波
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案例3 – 电容器放大谐波
商业写字楼配电系统纯电容谐波放大案例
变压器容量Sn=800Kva 短路阻抗Usc%=6% 无功补偿4*30Kvar=120Kvar 主要负载：荧光灯，办公设备 产生3，5，7，11，13次等奇次谐波
产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品
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产品概览
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RCT系列非调谐补偿滤波单元
由RCT专用滤波电容器和RTF滤波电抗器组成 专为谐波污染配电系统的无功补偿和滤波设计
产品优势
采用480V（7%）和525V（14%）电容器 单元回路额定电压提高到440V H级绝缘，纯铜绕组电抗器
背景资料
某商业数据中心配电系统 330Kvar纯电容型无功功率补偿（1*50Kvar+7*40Kvar） 配电系统主要用电设备为三相UPS电源，产生大量5，7，11，13次等非
零序奇次谐波
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电流波形 （电容器未投入）
THDi=20% （电容器未投入）
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案例2 – 电容器放大谐波
8.7
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案例2 – 电容器放大谐波
原理分析 – 风险分析
如果投入到第5步时，将造成11次谐波放大
投切容量Kvar
50
90
130
170
210
谐振频率Hz
1118.0
833.3
693.4
606.3
545.5
谐振次数
22.4
16.7
13.9
12.1
10.9
投入更多电容补偿会造成谐波电压超过国标限值要求
问题与现象
投入两路电容器后，谐波放大 严重 - THDi从20%增加到30% - THDv从3.2%增加到4.2%
补偿无法达到目标功率因数
电流波形 THDi=20%
电流波形 THDi=30%
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THDv=3.2%
THDv=4.2%
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案例2 – 电容器放大谐波
原理分析 – 纯电容补偿对谐波的放大原理
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案例2 – 电容器放大谐波
投切容量Kvar 谐振频率Hz 谐振次数
50 1118.0
22.4
90 833.3
16.7
原理分析 – 实际案例数据
130 693.41
210 545.5
10.9
250 500.0
10.0
290 464.2
9.3
330 435.2
无功补偿容量
变压器短路阻抗
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案例2 – 电容器放大谐波
原理分析 – 实例计算
变压器容量Sn=1250Kva
fr 50 kVA100 kVAR Iz
变压器短路阻抗 5%
无功补偿分步容量
单步：50Kvar：40Kvar：40Kvar： 40Kvar： 40Kvar： 40Kvar： 40Kvar： 40Kvar 累计：50Kvar：90Kvar：130Kvar：170Kvar：210Kvar：250Kvar：290Kvar：330Kvar
投切容量Kvar
50
90
130
170
210
250
290
330
谐振频率Hz
1118.0
833.3
693.4
606.3
545.5
500.0
464.2
435.2
谐振次数
22.4
16.7
13.9
12.1
10.9
10.0
9.3
8.7
根据计算，当投入到第二步（90Kvar）时，谐振频率处于16.7次谐波位置，容易引起 17次典型谐波放大
- 6*RCT-50/P14
大容量、小容量相结合
以250Kvar为例 配置1-2组25Kvar电容器（组） ，其余电容器（组）均采用50Kvar
- 2*RCT-25/P14+ 4*RCT-50/P14
小容量补偿
以150Kvar为例 各电容器（组）均采用25Kvar
- 6*RCT-25/P14
建筑配电系统特点
单相和三相非线性负载为主 主要产生3，5，7次等谐波
建筑物配电系统非调谐补偿滤波方案
电抗率14％，调谐频率134Hz 抑制3次及以上的谐波污染
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电气设计师常见问题
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电气设计师的常见问题1
电容器实际工作电压？
电抗器抬升电容器端电压如何量化？ 计算演示
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电气设计师的常见问题4
主、辅柜原则
单台变压器下补偿容量≤300Kvar建议采用单柜方式 单台变压器下补偿容量＞300Kvar建议采用主辅柜方式 柜体尺寸1000mm*1000mm*2200mm