电力用户无功补偿典型配置设计导则DB42／T 1112-2015.pdf

ICS 29.240.99 F 20/29 备案号：DB42 湖北省 地 方 标 准 DB42/T 1112 2015 电力用户 无功补偿 典型配置 设计导则 Design guidelines of the reactive power compensation typical configuration for Proprietary Transformer users（报批搞）2015-11-20 发布 2015-12-20 实施 湖 北 省 质 量 技 术 监 督 局 发布 DB42/T 1112 2015 I 目 次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 总则.2 4.1 电力 用户 分类.2 4.2 补偿 原则.2 4.3 规定 功率 因数.2 5 技 术要 求.2 5.1 设计 标准.2 5.2 补偿 方式.3 5.3 设计 选型.3 5.4 供电 审图.3 6 设 计容 量与 性能.3 6.1 设计 容量.3 6.2 投切 组数.4 6.3 抗谐 波功 能.4 6.4 电容 器额 定电 压.4 7 无 功补 偿典 型配 置.4 7.1 配电 室变 压器 无功 补 偿装置 典型 配置.4 7.2 箱式 变压 器无 功补 偿 装置典 型配 置.4 附录 A（规范 性附 录）补偿容 量计 算方 法.6 附录 B（资料 性附 录）典型补 偿方 式接 线图.8 参考文 献.9 DB42/T 1112 2015 II 前 言 本标准 按照GB/T 1.1 2009 标 准化 工作 导则 第1 部分：标准 的结 构和 编写 给出 的规 则起 草。本标准 由 湖 北省 标准 化 协 会电力 专业 委员 会提 出。本标准 由国网 湖 北省 电力 公司企 业管 理协 会归 口管 理。本标准 起草 单位：国网 湖 北省电 力公 司武汉 供 电公 司、武 汉大 学。本标准 主要 起草 人：王涛、李晓 明、桂裕 仁、向阳、徐琰、黄 琼、张莲 梅、余珂川、何 远成。DB42/T 1112 2015 III 引 言 本标准 是 根 据湖 北省 质量 技术监 督局 下达 的 2013 年 湖北省 地方 标准 计划（鄂 质监标201350 号）而制定 的。本标准 在编 制过 程中，编 制组对 湖北 省电 力 用 户无 功补偿 配置 和使 用情 况进 行的广 泛的 调查 研 究，认真总 结 了 武汉 市近 几年 来在全 市开 展无 功补 偿节 能技术 改造 提高 全市 用电 功率因 数工 作的 经验，针 对目前普 遍存 在的 电力 用户 无功补 偿配 置技 术标 准低、容量 不足，导 致新 增和 无 功补偿 节能 技术 改造 电 力用户的 功率因 数，达不 到 国务 院关于 进一 步加强 节油节 电工作 的通 知（国发2008 23 号文）对电力用 户功 率因 数要 求的 突出问 题，参 考国 家相 关 标准，结 合湖 北省 实际，对 电力用 户无 功补 偿的 执行标准、补 偿容 量、性 能指 标 和应达 到的 功率 因数 进行 了规范，并给 出了 电力 用 户无功 补偿 典型 配置 和容量设计 的相 关内 容。DB42/T 1112 2015 1 电 力用户 无功补偿 典型配 置设计导 则 1 范围 本标准 规定 了电 力用 户无 功补偿 典型 配置 设计 导则 的术语 和定 义、总 则、技 术 要求、设 计容 量与 性能要求 及 无 功补 偿典 型配 置。本 标 准 适 用 于湖 北 省 内变压 器 容 量 为100kVA及以上10kV 电 压 等 级供 电 的 电力 用户 以 及 电 网 公用 变压器的 无功 补偿 配置。2 规范性 引用 文件 下列文 件对 于本 文件 的应 用是必 不可 少的。凡 是注 日期的 引用 文件，仅 所注 日期的 版本 适用 于 本 文件。凡 是不 注日 期的 引用 文件，其最 新版 本（包括 所有的 修改 单）适用 于本 文件。GB/T 9089.1 2008 户 外 严酷条 件下 的电 气设 施 第 1 部 分：范围 和定 义 GB/T 9089.2 2008 户 外 严酷条 件下 的 电 气设 施 第 2 部分:一般 防护 要求 GB/T 9089.3 2008 户 外 严酷条 件下 的电 气设 施 第 3 部 分：设备 及附 件的 一般要 求 GB/T 25839 2010 零过 渡过程 低压 动态 无功 功率 补偿装 置 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 标准。3.1 规定功 率因 数 specified power factor 变压器 总容量 在100 千伏 安 以上的 高电压 等级 电力用 户的功 率因数 要达 到0.95 以上，其他电 力用 户的功率 因数 要达 到0.9以上。3.2 无功补 偿设 备 equipments of reactive power compensation 指并联 电容 器、并联 电抗 器和静 止型 动态 无功 补偿 装置。3.3 无功补 偿容 量 capacity of reactive power compensation 指电力 用户 无功 补偿 设备 的全部 容性 无功 容量 和感 性无功 容量。3.4 抗谐波 功能 anti harmonic function DB42/T 1112 2015 2 无功补 偿设 备自 身不 产生 谐波，在一 定的 谐波 环境 下可以 安全 可靠 工作 的功 能称为 抗谐 波功 能。4 总则 4.1 电力用 户分 类 按主要 负荷 性质 和行 业特 点，对100kVA 及以 上10kV 供电的 电力 用户 进行 分类，具体 分为5类：第1类（工 业用 电）：造船、汽车 制造、冶 金、机电加 工制 造、铸锻、钢 结构、模具、热 处理；黑色金 属冶炼 及压 延加工 业；有 色金属 冶炼 及压延 加工业；金 属制品 业；通 用设备 制造业；专 用设 备制造业；交 通运 输设 备制 造业；电气 机械 及器 材制 造业；石油、化 工、建筑、轻工、建 材：石油 加 工、炼焦及 核燃料 加工 业；医 药制造 业；造 纸及 纸制品 业；印 刷业 和记录 媒介 的 复制；化学原 料及 化学 制品制造 业；化学 纤维 制造 业；橡 胶制 品业；塑料 制 品业；电力、热力 的生 产 和供应 业；燃气 生产 和供 应业；水 的生 产和 供应 业；纺织业；纺 织服 装、鞋、帽制造 业；废弃 资源 和废 旧材料 回 收 加工 业；仪器 仪表及文 化、办公 用机 械制 造业。第2 类（交通运 输、邮 电通信 业用电）：交通运 输；港 口作业、物 流储运；电子 电路、集成 电路、通 信设 备、计算 机及 其他电 子设 备制 造业。第3 类（地质普 查和 勘 探业用 电，建 筑业 用电）：开采 和洗选：煤 炭开采 和洗选 业；石 油和 天然气开 采业；黑 色金 属矿 采选业；有 色金 属矿 采选 业；非 金属 矿采 选业；非 金属矿 物制 品业；其 他 采 矿业。房 屋和 土木 工程 建筑 业；建 筑安 装业；建 筑装 饰业；其他 建筑 业。第4 类(农、林、牧、副、渔、水利 业用 电)：农 副、食 品制造 加工、工艺 品及其 他制造 业；皮革、毛皮、羽毛(绒)及其 制品业；木材 加工 及木、竹、藤、棕、草制 品业；家具制 造业；文教 体 育 用 品制造业；农 副食 品加 工业；食品 制造 业；饮料 制造 业；烟 草制 品业。第5 类（商 业、公 共 饮食、物资 供销 和金 融业 用电，其它 事业 用电，城 乡居民 生活 用电）：服务行业、居 民用 电、楼宇、酒店、宾 馆、机关、医 院、学 校、金融 及其 它。4.2 补偿原 则 集中补 偿与 分散 就地 补偿 相结合，以分 散就 地补 偿 为主；高 压补 偿与 低压 补 偿相结 合，以 低压 补偿为主的 原则，实 行分 级补 偿，实 现无 功动 态就 地平 衡。4.3 规定功 率因 数 变压器 总容 量 在100kVA 以 上高电 压等 级电 力用 户的 规 定功 率因 数要 达 到 0.95 以上，其他 电力 用户的规定 功率 因数 要达 到 0.9 以上。5 技术要 求 5.1 设计标 准 设计部 门应 根据 电力 用户 的不同 负荷 性质 和不 同供 电质量 要求，采 用和 执行 不同的 技术 标准。5.1.1 对于 具有 大功率 冲 击性、非线性、三 相不平 衡、谐 波严重、变 化频繁、电压 波动大（最 大无 功功率或 最大 电压 波动 大 于5%）的 负荷、对 电能 质量 要求较 高、或对 电网 影响 较大的 电力 用户，即：第1类、第2 类、第3 类电 力用 户以及 第 4 类和 第5 类的 重要电 力用 户，低压 无功 补偿应 执行 国家 标 准 GB/T 25839 2010，以确 保电 力 用户规 定功 率因 数符合 4.3 规定。DB42/T 1112 2015 3 5.1.2 对 于负 荷变 化较 小（最大 无功功 率或 最大 电 压波动 小 于 5%）、对电 能 质量要 求不 高、或 对电 网影响不 大的 电力 用户，即：第 4 类和第 5 类 的非 重要 电力用 户的 低压 无功 补偿 宜优先 采用 国家 标 准 GB/T 25839 2010；当 用户投 资 不足时，可选 用其 它现行 无功补 偿国家 标准 或行业 标准；当电力 用户 规定 功率因数 不符 合4.3 规 定时，应提 高技 术标 准进 行节 能技术 改造，使 其符 合 4.3 规定。5.2 补偿方 式 5.2.1 集中补偿 在容量 为 100kVA 及 以上 的 配电变 压 器 0.4kV 侧配 置 集中无 功补 偿装 置。集中 无功补 偿装 置的 执行标准应 符 合5.1 规定，容 量配置 应符 合 6.1 规 定，规定功 率因 数应 符 合4.3 规定。5.2.2 分散和就地补偿 在容量 为 100kVA 及 以上 的 相对集 中负 荷点(车间)配 电柜进 线处 应配 置分 散无 功补偿 装置；供 电 距离为 200 米及 以上，单 机 功率 为 75kW 及 以上 的大 功 率变化 负荷 电动 设备 配电 柜进线 处应 配置 就地 动态无功补 偿装 置；分散 和就 地补偿 无功 补偿 装置 的执 行标准 应符 合5.1 规 定，容量配 置应 符 合 6.1 规定，规定功 率因 数应 符 合4.3 规定。5.2.3 三相共补 对于三 相负 荷平 衡电 力用 户，应 采用 三相 三线 制三 相共同 补偿,典 型接 线 图(见附 录B）。5.2.4 分相补偿 对于三 相负 荷不 平衡 电力 用户，应采 用三 相四 线制 对 不平衡 部分 容量 进行 分相 补偿,典型 接线 图(见附录B）。5.2.5 混合补偿 对于三 相负 荷不 平衡 电力 用户，补 偿装 置宜 采用 混 合补偿 方式，即：分 别采 用 三相四 线制 和三 相三线制对 不平 衡负 荷进 行分 相补偿；对 平衡 负荷 进行 三相共 同补 偿；当不 平衡 负荷容 量不 确定 时，宜采用30%分相补偿（三相四线制），70%三相共同补偿（三相三线制），典型接线图(见 附 录B）。5.3 设计选 型 设计部 门应 根据 电力 用户 的负荷 性质 和对 供电 质量 要求，优先 采用 先进 技术 标准和 相应 的产 品。不采用落 后淘 汰的 技术 标准 和产品。5.4 供电审 图 供电设 计审 图部 门 应 按 本 标 准 的 要 求 对 设 计 方 案 的 执 行 标 准、补 偿 容 量、设 计 选 型 等 内 容 进 行 严 格 审 查，防 止 降 低 设 计 技 术 要 求。对 于 不 符 合 本 标 准 要 求 的 应 予 以 更 正 或 退 回 修 改。6 设计容 量与 性能 要求 6.1 设计容 量 电力用 户无功 补偿 设计容 量应满 足补偿 后变 压器总 容量在 100 千伏 安以上 的 高电压 等级电 力用 户的功率 因数 要达 到0.95 以 上，其 他电 力用 户的 功率 因数要 达 到0.9 以上 的容 量配置 要求。补偿容 量的 计算 方法(见附 录 A）。DB42/T 1112 2015 4 6.2 投切组 数 电容器 投切 组数 应根 据负 荷变化 情况 和无 功补 偿容 量配置，以确 保电 力用 户 规定功 率因 数符 合 4.3要求。在一 般情 况下，不 作 特殊 说明 时，电容 器采 用 8:4:2:1 容 量编 码分 组，投切 组数 为 15 组。特 殊情况下，当 无功 补偿 容量 大于 450kvar 或小于 90kvar 时，应 调整 分组 适当 增 加或减 少投 切级 数。6.3 抗谐波 功能 具有大 功率 非线 性负 荷的 电力用 户应 采用 具有 抗谐 波功能 的无 功补 偿装 置，即 在电容 器回 路串 联 适当阻抗 值的 电抗 器，防止 谐波电 流通 过电 容器 放大。对于 含有 变频、整 流、大功率 电力 电子 器 件、电 弧设备等 大功 率非 线性 负荷 电力用 户，需要 抗 3 次及 以 上谐波 的电 容器 回路 应加 装 13%至14%串 联电 抗器；抗5 次 及以 上谐 波的 电容 器回路 应加 装 6%至 7%串 联 电抗器；抗 7 次及 以上 谐 波的电 容器 回路 应加 装 3%至 4%串 联电 抗器。抗 11 次及以 上谐 波的 电容 器回 路应加 装 1%至 2%串联 电抗 器。电 压谐 波总 畸变 率 不大于 1%的 情况 下，应加 装0.5%串 联电 抗器。6.4 电容器 额定 电压 具 有 抗 谐波 功 能的 无 功补偿 装 置 的电 容 器额 定 电压的 选 择 应考 虑 串联 电 抗器提 高 电 容器 电 压的 作用，适当 提 高电 容 器耐 压水 平 选取 电 容器 额 定电 压。例 如：当 抗谐 波 无功 补偿 装 置安 装 点电 压 不高于400V 时，电容 器额 定电 压 应不低 于 450V。7 无功补 偿典 型配 置 7.1 配电室 变压 器无 功补 偿装 置典型 配置 电力用 户配 电室 变压 器无 功补偿 配置 原则 是根 据用 户类型、主 要负 荷的 性质 和自然 功率 因数，设 计补偿容 量、采 用相 应的 国 家标准、选取 电容 器投 切 组数和 抗谐 波功 能，使 新 增和无 功补 偿节 能技 术改 造的电力 用户 规定 功率 因数 符合 4.3 规 定。电力 用户 的无功 补偿 装置 典型 配置 及要求 应符 合 表 1 要 求。表1 电力 用户 无功 补偿 装 置典型 配置 及要 求 用户 类型 自然功率因数（cos1）补偿容量（kvar）功能要求 执行标准 第 1 类 0.70 以下 45 60%Sn 抗谐波，15 组及以上。GB/T 25839-2010 第 2 类 0.70 至0.80 35 45%Sn 抗谐波，15 组及以上。GB/T 25839-2010 第 3 类 0.70 至0.80 35 45%Sn 抗谐波，15 组及以上。GB/T 25839-2010 第 4 类 0.70 至0.85 30 45%Sn 抗谐波，15 组 及 以 上（90kvar及以下分7 组）。优先执行 GB/T 25839-2010,执行其它技术标准 应符合 4.3 规定。第 5 类 0.85 以上 30%Sn(抗 谐 波),15 组 及 以 上（90kvar 及 以 下 分7 组）。优先执行 GB/T 25839-2010,执行其它技术标准 应符合 4.3 规定。注：无 功补偿容量设计：按用户主要负荷的自然功率因数（或用户类型）和变压器额定容量 Sn 选取，例如：第 2类电力用户，新增用户变压器容量为 1000kVA,则无功补偿容 量为(3545)%Sn=(0.35 0.45)*1000=(350 450)kvar；功能要求：抗谐波，电容器投切组数：15 组及以上；执行标准：GB/T 25839-2010。7.2 箱式变 压器 无功 补偿 装置 典型配 置 DB42/T 1112 2015 5 电力用 户箱式 变压 器无功 补偿装 置典型 配置 及要求 应符合 表1要 求。当 箱式 变 压器体 积不能 满足 无功补偿 装置 体积 要求 时，应 采用外 置式 无功 补偿 装置。户外型 外置 无 功 补偿 装置 的柜体 结构、防 护等 级、绝缘水 平、防 雨、防尘、防污、防湿、抗震、抗高 温等功 能要求 应符 合国家 标准GB/T 9089.1-2008 户外严酷 条件 下的 电气 设施 第1部 分：范围 和定 义；GB/T 9089.2 2008 户 外严 酷条件 下的 电气 设施 第2部分:一般 防护 要求；GB/T 9089.3-2008 户外 严酷 条 件下电 气装 置设 备及 附件 的一般 要求 等技 术标 准的要求。外置 无功 补偿 装置 与箱式 变压 器的 电气 连接 和信号 连接 采用 密封 电缆 连接方 式。DB42/T 1112 2015 6 附 录 A（规范 性附 录）补偿容 量计 算方法 A.1 变压 器集 中补 偿容 量 Qc 的计 算公 式（A.1）式（A.1）中：cos 1 补 偿 前的功 率因 数（自 然功 率 因数），应 根据 各用 电单 位各典 型负 荷自 然功率因数 所占 比例 进行 估算（见 表 A.1 所示）；Kmax 最大 负荷 率（取0.75 至 1.0）和 Sn 变压 器 额 定容量可 以根 据相 应的 设计 规范选 取，cos 2 补偿 后 的平均 功率 因数，高 压侧 补偿 取 0.95。表 A.1 典 型负 荷自 然功 率因 数 cos 1 典型负荷 自然功率因数 典型负荷 自然功率因数 典型负荷 自然功率因数 电焊设备 0.35 0.6 锻压设备 0.55 0.6 农副加工 0.50 0.7 金属加工 0.55 0.6 铸钢铸铁 0.65 0.7 家用电器 0.50 0.8 提升、传输 0.50 0.7 水泵、风机 0.70 0.8 家用电热 0.90 1.0 纺织机械 0.65 0.7 造纸设备 0.70 0.75 感应电动机空载 0.2 以下 电力排灌 0.60 0.8 整流设备 0.85 0.9 感应电动机满载 0.85 0.9 工业电热 0.50 0.8 照明电器 0.30 0.7 配电变压器空载 0.15 以下 A.2 分散 就地 补偿 容量Qc 的计 算公 式（A.2）式（A.2）中：Qc 并联 电 容器的 补偿容 量，单位为 千乏，kvar；Pmax 高 峰 用电时 段内的 最大 有功负荷，单位为千瓦，kW；Qmax高峰用电时段内 的最大无功负荷，单位为 千乏，kvar；cos 1 补偿前，高 峰用 电时 段内 的平 均功率 因数。可 按补 偿前 最大负 荷月 的平 均功 率因 数值或 补偿 前用 户 的 自 然 功率因数值近似计算。典型 负荷的自然功率因数见附 表 1；cos2 补偿后，高 峰用电时段要求达到的功率因数 值，高压 侧补 偿 取0.95。A.3 补偿 容量 速查 表 为方便 设计，将 补偿 容量 与功率 因数 以及 变压 器容 量或 负 荷有 功功 率分 别按 式（A.1）和式（A.2）计算出 常用 集中 补偿 和分 散就地 补偿 方式 的补 偿容 量速查 表，分别 见 表A.2（Kmax 取0.8）和 附 表3 所示。表A.3 中分 散就 地补 偿 方式补 偿容 量的 选取 应以 其对应 的视 在功 率应 不大 于系统 提供 的视 在功 率 为原则。速查 表考 虑了 电容 器器件 标准 容量 以及 容量 组合的 因素。DB42/T 1112 2015 7 表A.2 集 中补 偿方 式补 偿容量 速查 表（kvar）变压器容量 Sn(kVA)自然功率因数(cos 1)补偿到高 压侧 0.95，Kmax 取 0.8 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 100 60 60 60 60 60 60 45 45 45 45 30 30 125 75 75 75 75 75 75 60 60 60 45 45 30 160 105 105 90 90 90 90 75 75 60 60 45 45 200 120 120 120 120 105 105 90 90 75 75 60 45 250 150 150 150 135 135 135 120 105 105 90 75 60 315 195 195 180 180 165 165 150 135 120 105 90 60 400 240 240 225 225 210 195 180 165 150 135 105 90 500 300 300 285 270 255 255 225 210 195 165 135 105 630 375 375 360 345 330 315 285 270 240 210 180 120 800 480 465 450 435 420 390 360 330 300 270 210 165 1000 600 585 570 540 510 495 450 420 375 330 270 195 1250 750 720 705 675 645 615 570 525 465 405 330 240 1600 945 930 900 855 825 780 720 660 600 525 420 315 2000 1185 1155 1125 1080 1020 975 900 825 750 645 525 390 2500 1485 1440 1395 1335 1275 1215 1125 1035 930 810 660 480 表A.3 分 散就 地补 偿方 式补偿 容量 速查 表（kvar）最大有 功 Pmax(kW)自然功 率因 数(cos 1)补偿 到高压 侧0.95 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 75 180 150 120 105 90 75 60 60 45 30 30 15 90 210 180 150 135 105 90 75 60 60 45 30 15 110 270 225 195 165 135 120 105 75 60 60 45 30 132 315 270 225 195 165 135 120 105 75 60 45 30 160 390 330 285 240 210 180 150 120 105 75 60 45 180 435 375 315 270 225 195 165 135 120 90 75 45 200 480 405 345 300 255 225 180 150 135 105 75 45 225 555 465 390 330 285 240 210 180 150 120 90 60 250 615 510 435 375 315 270 240 195 165 135 90 60 280 690 570 495 420 360 315 270 225 180 150 105 75 315 765 645 555 480 405 345 300 255 210 165 120 75 355 870 735 630 540 465 390 330 285 240 180 135 90 400 975 825 705 600 525 450 375 315 270 210 165 105 450 1110 930 795 675 585 495 420 360 300 240 180 120 500 1230 1035 885 750 645 555 480 405 330 270 195 135 DB42/T 1112 2015 8 附 录 B（资料 性附 录）典型补 偿方 式接 线图 为 了规 范和方 便设 计，以 国家标 准 GB/T 25839 2010 零 过渡过 程低 压动态 无功功 率补偿 装置 的产品 命名 为例，给 出几 种常见 的典 型补 偿方 式接 线图。B.1 普通 动态 补偿 装置 的 三相共 补、分相 补偿 和混 合补 偿 接线 图 普通动 态补 偿装 置的 三相 共补、分相 补偿 和混 合补 偿接线 如 图B.1 所示。图B.1 普 通动 态补 偿装 置的三 相共 补、分相 补偿 和混合 补偿 接线 图 B.2 抗谐 波型 动态 补偿 装 置的三 相共 补、分相 补偿 和混合 补偿 接线 图 抗谐波 型动 态补 偿装 置的 三相共 补、分相 补偿 和混 合补偿 接线 如 图B.2 所示。图B.2 抗 谐波 型动 态补 偿装置 的三 相共 补、分相 补偿和 混合 补偿 接线 图 DB42/T 1112 2015 9 参 考 文 献 1 国 家电 网公 司，国民 经 济行业 用电 分类 标准，2004 年 2 王 兆安 等，谐波 抑制 和 无功功 率补 偿，机械 工业 出版社，北 京，2001 年 3 李 致恒 等，城乡 电力 网 无功补 偿技 术，水利 电力 出版社，北 京，1989 年 _