變壓器的空載無功損耗△Qo可用下式近似計算：（7-2）式中：I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值，SL7型變壓器的Io%可查附表7-4。變壓器的空載無功損耗△Qo可用下式近似計算：1變壓器額定負荷時的無功損耗△QN可由下式近似計算（7-3）式中：Uk%為變壓器的短路電壓（阻抗電壓UZ）占額定電壓的百分值，SL7型變壓器的Uk%可查附表7-4。

變壓器額定負荷時的無功損耗△QN可由下式近似計算2要使變壓器運行在經濟負荷Sec.T下，就必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值△P/S為最小值的條件。令d(△P/S)/dS=0,可得變壓器的經濟負荷為（7-4）要使變壓器運行在經濟負荷Sec.T下，就必須滿足變壓器單位容3變壓器經濟負荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經濟負荷系數或經濟負荷率，用Kec.T表示，即（7-5）一般電力變壓器的經濟負荷率為50%左右。變壓器經濟負荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經濟負荷系數4對于新型節能變壓器，經濟負荷率比舊型號小。若按此原則選擇變壓器，則使初次投資加大，基本電費也增多。因此變壓器容量的選擇要多方面綜合考慮，負荷率大致在70%左右比較適合我國國情。對于新型節能變壓器，經濟負荷率比舊型號小。若按此原則選擇變壓5[例7-1]試計算SL7-500/10型變壓器的經濟負荷和經濟負荷率。解查附表7-4得SL7-500/10型變壓器的有關技術數據：△PO=1.08kW,△PK=6.9kW,IO%=2.1,UK%=4。由式（7-2）得△QO≈0.021×500kV.A=10.5kvar由式（7-3）得△QN≈0.04×500kV.A=20kvar[例7-1]試計算SL7-500/10型變壓器的經濟負荷和6取Kq=0.1，由式（7-5）得此型號變壓器的經濟負荷率為：因此變壓器的經濟負荷為：Sec.T=Kec.TSN=0.49×500kV.A=245kV.A取Kq=0.1，由式（7-5）得此型號變壓器的經濟負荷率為：7(2)兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷假如變電所有兩臺同型號同容量（SN）的變壓器，變電所的總負荷為S。一臺變壓器單獨運行時，由式（7-1）求得其在負荷為S時的有功損耗換算值為△PⅠ≈△P0＋Kq△Q0+(△Pk+Kq△QN)(S/SN)2

(2)兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷8兩臺變壓器并列運行時，每臺承擔負荷為S/2，因此由式（7-1）求得兩臺變壓器的有功損耗換算值為：△PⅡ≈2(△P0＋Kq△Q0)+2(△Pk+Kq△QN)(S/2SN)2

將以上兩式△P與S的函數關系繪成如圖7-9所示兩條曲線，兩條曲相交于A點，兩臺變壓器并列運行時，每臺承擔負荷為S/2，因此由式（7-9圖7-9兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷圖7-9兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷10A點所對應的變壓器負荷,就是變壓器經濟運行的臨界負荷，用SCr表示。當S=S′＜Scr時，因△P′Ⅰ＜△P′Ⅱ,故宜于一臺運行。當S=S″＞Scr時，因△P″Ⅰ＜△P″Ⅱ，故宜于兩臺運行。當S=Scr時，則△PⅠ＝△PⅡ，即A點所對應的變壓器負荷,就是變壓器經濟運行的臨界負荷，用SC11由此可求得兩臺變壓器經濟的臨界負荷為：

（7-6）如果是n臺同型號同容量的變壓器，則n與n-1臺變壓器經濟運行的臨界負荷為：

（7-7）

由此可求得兩臺變壓器經濟的臨界負荷為：12[例7-2]某廠變電所裝有兩臺SL7-500/10型變壓器，試計算此變電所變壓器經濟運行的臨界負荷值。解可利用例7-1的同型變壓器技術數據，代入式（7-6）求得此變電所兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷為（取Kq=0.1）因此，當負荷S＜346kV.A時，宜于一臺運行；當負荷S＞346kV.A時，宜于兩臺運行。[例7-2]某廠變電所裝有兩臺SL7-500/10型變壓137.2.3采用人工補償裝置提高功率因數工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數降低。如在充分發揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數的情況下，尚達不到規定的工廠功率因數要求時，則需考慮增設無功功率補償裝置。移相電容器就是一種常用的無功補償裝置。7.2.3采用人工補償裝置提高功率因數14移相電容器與同步補償機相比，因無旋轉部分，所以它具有安裝簡單、運行維護方便以及有功損耗小（一般約占無功容量的0.3%～0.5%）等優點。所以，在電力系統中，尤其是在工業企業的供電電網中，得到了十分廣泛的應用。移相電容器與同步補償機相比，因無旋轉部分，所以它具有安裝簡單15移相電容器的缺點是，使用壽命短，損壞后不便修復。另外，移相電容器的無功出力與電壓的平方成正比。這樣當系統電壓降低，需要更多的無功功率進行補償以提高系統電壓時，而電容器卻因電壓低而降低了出力。反之，若系統不需要補償無功功率時，電容器仍然作為電容性無功功率向電網補償，使負載電壓過分地提高，這也是它的一個缺點。移相電容器的缺點是，使用壽命短，損壞后不便修復。另外，移相電161、并聯電容器的接線無功補償的并聯電容器大多采用△形接線，只是少數容量較大的高壓電容器組除外。而低壓并聯電容器絕大多數是做成三相的，且內部已接成三角形。三個電容為C的電容器接成△形，容量為Qc(△)=3ωCU2，式中U為三相線路的線電壓。如果三個電容為c的電容器接成Y形，則容量為QC（Y）=3ωCUφ2，式中Uф為三相線路的相電壓，

1、并聯電容器的接線17由于，因此QC（△）=3QC（Y）。這是并聯電容器采用△接線的一個優點。另外電容器采用△接線時，任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補償；而采用Y接線，一相斷線時，斷線的那一相將失去無功補償。

由于，因此QC（△）=3QC（18但是也必須指出，電容器采用△接線時，任一電容器擊穿短路時，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸。這對高壓電容器特別危險。如果電容器采用Y形接線，情況就完全不同。圖7-10a為電容器Y接線時正常工作的電流分布，圖7-10b為電容器Y接線時而a相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖但是也必須指出，電容器采用△接線時，任一電容器擊穿短路時，將19a)正常時的電流分布b)A相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖圖7-10三相線路中電容器Y聯時的電流分布a)正常時的電流分布20電容器正常工作時（圖7-10a）（圖7-8）式中，XC=1/ωC；Uф為相電壓電容器正常工作時（圖7-10a）21當A相電容器擊穿短路時（圖7-10b）（圖7-9）由上式可知，電容器采用Y形接線，在其中一相電容器擊穿短路時，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，因此相對比較安全.所以GB50053-1994《10KV以下變電所設計規范》規定：高壓電容器組宜接成中性點不接地星形，容量較小時（450kvar及以下）宜按成三角形。低壓電容器組應接成三角形。

當A相電容器擊穿短路時（圖7-10b）222、并聯容器的裝設位置并聯電容器在供電系統中的裝設位置，有高壓集中補償、低壓集中補償和單獨就地補償三種方式，如圖7-11所示。2、并聯容器的裝設位置23圖7-11并聯電容器在供電系統中的裝設位置和補償效果圖7-11并聯電容器在供電系統中的裝設位置和補償效果24（1）高壓集中補償高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的6～10kV母線上。這種補償方式只能補償6～10KV母線以前線路上的無功功率，而母線后的廠內線路的無功功率得不到補償，所以這種補償方式的經濟效果較后兩種補償方式差。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運行維護，而且能對工廠高壓側的無功功率進行有效的無功補償，以滿足工廠總功率因數的要求，所以這種補償方式在一些大中型工廠中應用相當普遍。（1）高壓集中補償25圖7-12是接在變配電所6～10kV母線上的集中補償的并聯電容器組接線圖。這里的電容器組采用△聯結，裝在成套電容器柜內。為了防止電容器擊穿時引起相間短路，所以△形接線的各邊，均接有高壓熔斷保護。圖7-12是接在變配電所6～10kV母線上的集中補償的并聯電26由于電容器從電網上切除時有殘余電壓，殘余電壓最高可達電網電壓的峰值，這對人身是很危險的，因此必須裝設放電裝置。圖7-12中的電壓互感器TV一次繞組就是用來放電的。為了確保可靠放電，電容器組的放電回路中不得裝設熔斷器或開關。由于電容器從電網上切除時有殘余電壓，殘余電壓最高可達電網電壓27圖7-12高壓集中補償的電容器組接線圖圖7-12高壓集中補償的電容器組接線圖28按GB50053-1994規定，室內高壓電容器裝置宜設置在單獨房間內。當電容器組容量較小時，可設置在高壓配電室內，但與高壓電容配電裝置的距離不應小于1.5m。按GB50053-1994規定，室內高壓電容器裝置宜設置在單29（2）低壓集中補償低壓集中補償是將低壓電容器集中裝設在車間變電所的低壓母線上。這種補償方式能補償變電所低壓母線以前包括變壓器及其前面高壓線路和電力系統的無功功率。由于這種補償方式能使變電所主變壓器的視在功率減小，從而可選較小容量的主變壓器，因此比較經濟。特別是供電部門對工廠的電費制度通常實行的是兩部電費制（一部分是按每月實際用電量計算電量，稱為電度電費，另一部分是按裝用的變壓器容量計算電費，稱為基本電費），主變壓器容量減小，基本電費就減少了，可使工廠的電費開支減少，所以這種補償方式在工廠中應用非常普遍。

（2）低壓集中補償30低壓電容器柜一般可安裝在低壓配電室內，與低壓配電屏并列裝設；只在電容器柜較多時才需考慮單設一房間。圖7-13是低壓集中補償的電容器組接線圖。這種低壓電容器組，都采用△聯結，通常利用200V、15～25W的白熾燈的燈絲電阻來放電（也有專用的放電電阻來放電的），這些放電白熾燈同時作為電容器組正常運行的指示燈。低壓電容器柜一般可安裝在低壓配電室內，與低壓配電屏并31圖7-13低壓集中補償的電容器組接線圖圖7-13低壓集中補償的電容器組接線圖32（3）單獨就地補償單獨就地補償，又稱個別補償或分散補償，是將并聯電容器組裝設在需進行無功補償的各個用電設備旁邊。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓線路和變壓器中的無功功率，所以其補償范圍最大，補償效果最好，應予優先采用。但是這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償的用電設備停止工作時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。

（3）單獨就地補償33這種單獨就地補償方式特別適于負荷平穩、經常運轉而容量又大的設備如大型感應電動機、高頻電爐等采用，也適用于容量雖小但數量多且長時間穩定運行的設備如熒光燈等采用。對于供電系統中高壓側和低壓側基本無功功率的補償，仍宜采用高壓集中補償和低壓集中補償的方式。

這種單獨就地補償方式特別適于負荷平穩、經常運轉而容量又大的設34圖7-14是直接接在感應電動機旁的單獨就地補償的低壓電容器組接線圖。這種電容器組通常就利用用電設備本身的繞組電阻來放電。在工廠供電系統工程中，實際上多是綜合應用上述各種補償方式，以求經濟合理地達到總的無功補償要求，使工廠電源進線處在最大負荷時的功率因數不低于規定值，高壓進線時一般不得低于0.9。

圖7-14是直接接在感應電動機旁的單獨就地補償的低壓電容器組35圖7-14感應電動機旁就地無功補償的低壓電容器組接線圖圖7-14感應電動機旁就地無功補償的低壓電容器組接線圖363、并聯電容器的控制與保護（1）并聯電容器的控制并聯電容器有手動投切和自動調節兩種控制方式①手動投切的并聯電容器采用手動投切，具有簡單經濟、便于維護的優點，但不便調節容量，更不能按負荷變動情況進行補償，以達到理想的補償要求。3、并聯電容器的控制與保護37具有下列情況之一時，宜采用手動投切的無功補償裝置：——a）補償低壓基本無功功率的電容器組；——b）補償常年穩定的無功功率的電容器組；——c）長期投入運行的變壓器或變配電所內投切次數較少的高壓電動機及高壓電容器組。具有下列情況之一時，宜采用手動投切的無功補償裝置：38對集中補償的高壓電容器組，采用高壓斷路器進行手動投切，如圖7-12所示。對集中補償的低壓容器組，可按補償容量分組投切。圖7-15a是利用接觸器進行分組投切的電容器組。圖7-15b是利用低壓斷路器進行分組投切的電容器組。對單獨就地補償的電容器組，如圖7-14所示，利用控制用電設備的斷路器或接觸器進行手動投切。對集中補償的高壓電容器組，采用高壓斷路器進行手動投切，如圖739②自動調節的并聯電容器具有自動調節功能的并聯電容器組，稱為無功自動補償裝置。采用自動補償裝置可以按負荷變動情況適時進行無功補償，達到較理想的無功補償要求；但其投資較大，且維修比較麻煩，因此凡可不用自動補償或采用自動補償效果不大的場合，均不必裝設自動補償裝置。②自動調節的并聯電容器40具有下列情況之一時，宜裝設無功自動補償裝置：a）為避免過補償，裝設無功自動補償裝置在經濟上合理時；b）為避免輕載時電壓過高，造成某些用電設備損壞而裝設無功自動補償裝置在經濟上合理時；c）只有裝設無功自動補償裝置才能滿足在各種運行負荷的情況下的電壓偏差允許值時。由于高壓電容器采用自動補償時對電容器組回路中的切換元件要求較高，價格較貴，且維護檢修比較困難，因此當補償效果相同或相近時，宜優先選用低壓自動補償裝置。具有下列情況之一時，宜裝設無功自動補償裝置：a）為避免過補償41(a)-利用接觸器分組投切；(b)-利用低壓斷路器分組投切圖7-15手動投切的低壓電空器組(a)-利用接觸器分組投切；(b)-利用低壓斷路器分組投切42圖7-16低壓無功自動補償裝置的原理電路圖7-16低壓無功自動補償裝置的原理電路43低壓無功自動補償裝置的原理電路如圖7-16所示，電路圖中的功率因數自動補償控制器按電力負荷的變化及功率因數的高低，以一定的時間間隔（10～15S），自動控制各組電容器回路中接觸器KM的投切，使電網的無功功率自動得到補償，保持功率因數在0.95以上，而又不致過補償。低壓無功自動補償裝置的原理電路如圖7-16所示，電路圖中的功44（2）并聯電容器的保護①并聯電容器保護的一般要求并聯電容器的主要故障形式是短路故障，它可造成電網的相間短路。對于低壓并聯電容器和容量不超過450kvar的高壓并聯電容器，可裝設熔斷器作為相間短路保護。對于容量較大的高壓并聯電容器組，則需采用高壓斷路器控制，并裝設瞬時或短延時過電流保護作為相間短路保護。（2）并聯電容器的保護45如果電容器組裝設在含有大型整流設備或電弧爐等“諧波源”的電網上時，電容器組宜裝設過負荷保護，帶時限動作于信號或跳閘。如果電容器組裝設在含有大型整流設備或電弧爐等“諧波源”的電網46電容器對于電壓十分敏感，一般規定電網電壓不得超過電容器額定電壓10%。因此凡電容器安裝處的電網電壓可能超過其額定電壓10%時，應裝設過電壓保護。過電壓保護裝置可發出報警信號，或帶時限動作于跳閘。電容器對于電壓十分敏感，一般規定電網電壓不得超過電容器額定電47②并聯電容器短路保護的整定ⅰ）熔斷器保護的整定采用熔斷器來保護并聯電容器時，按GB50227-1995《并聯電容器裝置設計規范》規定，其熔體額定電流IN。.FE不應小于電容器額定電流IN。C的1.43部，并不宜大于其額定電流的1.55倍，而按IEC規定，不宜大于其額定電流的1.65倍，因此取：IN.FE=（1.43～1.65）IN.C(7-10)

②并聯電容器短路保護的整定48ⅱ)電流繼電器的整定采用電流繼電器作相間短路保護時，電流繼電器的動作電流IOP應按下式計算：（7-11）式中，Krel為保護裝置的可靠系數，取2～2.5；Kw為保護裝置的接線系數，相電流接線為1；Ki為電流互感器的電流比，考慮到電容器的合閘涌流，互感器一次額定電流宜選為電容器組額定電流的1.5～2倍。

ⅱ)電流繼電器的整定49ⅲ）保護靈敏度的檢驗并聯電容器過電流保護的靈敏度，應按電容器端子上在系統最小運行方式下發生兩相短路的條件來檢驗，即（7-12）式中，I（2）k.min為在系統最小運行方式下電容器端子上的兩相短路電流。

ⅲ）保護靈敏度的檢驗504、并聯電容器的運行維護（1）并聯電容器的投入和切除并聯電容器在供電系統正常運行時是否投入，主要視供電系統的功率因數或電壓是否符合要求而定。如果功率因數過低或電壓過低時，則應投入電容器或增加電容器投入量。并聯電容器是否切除或部分切除，也主要視系統的功率因數或電壓情況而定。如果變配電所母線電壓偏高（如超過電容器額定電壓10%）時，則應將電容器切除或部分切除。4、并聯電容器的運行維護51當發生下列情況之一時，應立即切除電容器：①電容器爆炸；②接頭嚴重過熱；③套管閃絡放電；④電容器噴油或起火；⑤環境溫度超過40℃。如果變配電所停電，也應切除電容器，以免突然來電時，母線電壓過高，使電容器擊穿。當發生下列情況之一時，應立即切除電容器：①電容器爆炸；②接頭52在切除電容器時，須從儀表指示或指示燈來檢查其放電回路是否完好。電容器組從電網切除后，應立即通過放電回路放電。按GB50053-1994規定，高壓電容器放電時間應不短于5min，低壓電容器放電時間應不短于1min。為確保人身安全，人體接觸電容器之前，還應采用短接導線將所有電容器兩端直接短接放電。

在切除電容器時，須從儀表指示或指示燈來檢查其放電回路是否完好53（2）并聯電容器的維護并聯電容器在正常運行中，值班員應定期檢視其電壓、電流和室溫等，并檢查其外部，看看有無漏油、噴油、外殼膨脹等現象，有無放電聲響或放電痕跡，接頭有無發熱現象，放電回路是否完好，指示燈是否指示正常等。對裝有通風裝置的電容器室，還應檢查通風裝置各部分是否完好。（2）并聯電容器的維護54本章小結在供用電過程中，必須特別注意用電安全。人們常說的觸電一般是指電流流過人體，對人體造成傷害，也叫做電擊。決定觸電傷害程度的因素主要有兩個：觸電電流的大小和觸電時間的長短。可以用觸電流和觸電時間的乘積來鑒定觸電傷害程度。我國規定30mAs為極限值。本章小結55攜帶式電工安全用具主要有基本安全用具、輔助安全用具和檢修安全用具三種。基本安全用具包括絕緣拉桿或絕緣鉗，它直接與帶電體接觸，具有絕緣和操作的作用；輔助安全用具包括絕緣手套、絕緣靴、絕緣墊、絕緣臺等，它不直接與帶電體接觸，只加強基本安全用具的保安使用，或用來防止跨步電壓觸電或電弧燒傷，或用來加強操作人員的操作安全；檢修安全用具包括臨時接地線、臨時遮欄、臨時隔板、臨時圍欄、標志牌、防燒傷用具及登高安全用具等。攜帶式電工安全用具主要有基本安全用具、輔助安全用具和檢修安全56國家頒布的和現場制定的安全工作規程，是確保工作安全的基本依據。只有嚴格執行有關安全工作規程，才能確保工作安全。能源包括電能，是發展國民經濟的重要物質技術基礎，節約電能具有十分重要的意義。要搞好工廠的電能節約工作，必須大力提高工廠供用電水平，這就須從工廠供用電系統的科學管理和技術改造兩方面采取措施。并采用提高自然功率因數和采用人工補償裝置提高功率因數的措施。國家頒布的和現場制定的安全工作規程，是確保工作安全的基本依據57思考題和習題7.7.2人體電阻值一般是多大？7.2安全用電常識的主要內容是什么？7.3什么是觸電？觸電電流對人體的危害程度主要決定于哪些因素？7.4電器安全用具有哪些種類？各種電器安全用具的作用是什么？思考題和習題587.5節約用電的意義是什么？如何做好節約用電工作？7.6怎樣提高功率因數？7.7工業企業的節電措施有哪些？7.8為什么并聯電容器組大多數采用△接線？但是對于容量較大的高壓電容器組又為什么宜采用Y接線？7.9并聯補償電容器都應該設有哪些保護？7.10什么叫經濟運行？對電力變壓器應如何考慮其經濟運行？7.5節約用電的意義是什么？如何做好節約用電工作？59變壓器的空載無功損耗△Qo可用下式近似計算：（7-2）式中：I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值，SL7型變壓器的Io%可查附表7-4。變壓器的空載無功損耗△Qo可用下式近似計算：60變壓器額定負荷時的無功損耗△QN可由下式近似計算（7-3）式中：Uk%為變壓器的短路電壓（阻抗電壓UZ）占額定電壓的百分值，SL7型變壓器的Uk%可查附表7-4。

變壓器額定負荷時的無功損耗△QN可由下式近似計算61要使變壓器運行在經濟負荷Sec.T下，就必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值△P/S為最小值的條件。令d(△P/S)/dS=0,可得變壓器的經濟負荷為（7-4）要使變壓器運行在經濟負荷Sec.T下，就必須滿足變壓器單位容62變壓器經濟負荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經濟負荷系數或經濟負荷率，用Kec.T表示，即（7-5）一般電力變壓器的經濟負荷率為50%左右。變壓器經濟負荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經濟負荷系數63對于新型節能變壓器，經濟負荷率比舊型號小。若按此原則選擇變壓器，則使初次投資加大，基本電費也增多。因此變壓器容量的選擇要多方面綜合考慮，負荷率大致在70%左右比較適合我國國情。對于新型節能變壓器，經濟負荷率比舊型號小。若按此原則選擇變壓64[例7-1]試計算SL7-500/10型變壓器的經濟負荷和經濟負荷率。解查附表7-4得SL7-500/10型變壓器的有關技術數據：△PO=1.08kW,△PK=6.9kW,IO%=2.1,UK%=4。由式（7-2）得△QO≈0.021×500kV.A=10.5kvar由式（7-3）得△QN≈0.04×500kV.A=20kvar[例7-1]試計算SL7-500/10型變壓器的經濟負荷和65取Kq=0.1，由式（7-5）得此型號變壓器的經濟負荷率為：因此變壓器的經濟負荷為：Sec.T=Kec.TSN=0.49×500kV.A=245kV.A取Kq=0.1，由式（7-5）得此型號變壓器的經濟負荷率為：66(2)兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷假如變電所有兩臺同型號同容量（SN）的變壓器，變電所的總負荷為S。一臺變壓器單獨運行時，由式（7-1）求得其在負荷為S時的有功損耗換算值為△PⅠ≈△P0＋Kq△Q0+(△Pk+Kq△QN)(S/SN)2

(2)兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷67兩臺變壓器并列運行時，每臺承擔負荷為S/2，因此由式（7-1）求得兩臺變壓器的有功損耗換算值為：△PⅡ≈2(△P0＋Kq△Q0)+2(△Pk+Kq△QN)(S/2SN)2

將以上兩式△P與S的函數關系繪成如圖7-9所示兩條曲線，兩條曲相交于A點，兩臺變壓器并列運行時，每臺承擔負荷為S/2，因此由式（7-68圖7-9兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷圖7-9兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷69A點所對應的變壓器負荷,就是變壓器經濟運行的臨界負荷，用SCr表示。當S=S′＜Scr時，因△P′Ⅰ＜△P′Ⅱ,故宜于一臺運行。當S=S″＞Scr時，因△P″Ⅰ＜△P″Ⅱ，故宜于兩臺運行。當S=Scr時，則△PⅠ＝△PⅡ，即A點所對應的變壓器負荷,就是變壓器經濟運行的臨界負荷，用SC70由此可求得兩臺變壓器經濟的臨界負荷為：

（7-6）如果是n臺同型號同容量的變壓器，則n與n-1臺變壓器經濟運行的臨界負荷為：

（7-7）

由此可求得兩臺變壓器經濟的臨界負荷為：71[例7-2]某廠變電所裝有兩臺SL7-500/10型變壓器，試計算此變電所變壓器經濟運行的臨界負荷值。解可利用例7-1的同型變壓器技術數據，代入式（7-6）求得此變電所兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷為（取Kq=0.1）因此，當負荷S＜346kV.A時，宜于一臺運行；當負荷S＞346kV.A時，宜于兩臺運行。[例7-2]某廠變電所裝有兩臺SL7-500/10型變壓727.2.3采用人工補償裝置提高功率因數工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數降低。如在充分發揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數的情況下，尚達不到規定的工廠功率因數要求時，則需考慮增設無功功率補償裝置。移相電容器就是一種常用的無功補償裝置。7.2.3采用人工補償裝置提高功率因數73移相電容器與同步補償機相比，因無旋轉部分，所以它具有安裝簡單、運行維護方便以及有功損耗小（一般約占無功容量的0.3%～0.5%）等優點。所以，在電力系統中，尤其是在工業企業的供電電網中，得到了十分廣泛的應用。移相電容器與同步補償機相比，因無旋轉部分，所以它具有安裝簡單74移相電容器的缺點是，使用壽命短，損壞后不便修復。另外，移相電容器的無功出力與電壓的平方成正比。這樣當系統電壓降低，需要更多的無功功率進行補償以提高系統電壓時，而電容器卻因電壓低而降低了出力。反之，若系統不需要補償無功功率時，電容器仍然作為電容性無功功率向電網補償，使負載電壓過分地提高，這也是它的一個缺點。移相電容器的缺點是，使用壽命短，損壞后不便修復。另外，移相電751、并聯電容器的接線無功補償的并聯電容器大多采用△形接線，只是少數容量較大的高壓電容器組除外。而低壓并聯電容器絕大多數是做成三相的，且內部已接成三角形。三個電容為C的電容器接成△形，容量為Qc(△)=3ωCU2，式中U為三相線路的線電壓。如果三個電容為c的電容器接成Y形，則容量為QC（Y）=3ωCUφ2，式中Uф為三相線路的相電壓，

1、并聯電容器的接線76由于，因此QC（△）=3QC（Y）。這是并聯電容器采用△接線的一個優點。另外電容器采用△接線時，任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補償；而采用Y接線，一相斷線時，斷線的那一相將失去無功補償。

由于，因此QC（△）=3QC（77但是也必須指出，電容器采用△接線時，任一電容器擊穿短路時，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸。這對高壓電容器特別危險。如果電容器采用Y形接線，情況就完全不同。圖7-10a為電容器Y接線時正常工作的電流分布，圖7-10b為電容器Y接線時而a相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖但是也必須指出，電容器采用△接線時，任一電容器擊穿短路時，將78a)正常時的電流分布b)A相電容器擊穿短路時的電流分布和相量圖圖7-10三相線路中電容器Y聯時的電流分布a)正常時的電流分布79電容器正常工作時（圖7-10a）（圖7-8）式中，XC=1/ωC；Uф為相電壓電容器正常工作時（圖7-10a）80當A相電容器擊穿短路時（圖7-10b）（圖7-9）由上式可知，電容器采用Y形接線，在其中一相電容器擊穿短路時，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，因此相對比較安全.所以GB50053-1994《10KV以下變電所設計規范》規定：高壓電容器組宜接成中性點不接地星形，容量較小時（450kvar及以下）宜按成三角形。低壓電容器組應接成三角形。

當A相電容器擊穿短路時（圖7-10b）812、并聯容器的裝設位置并聯電容器在供電系統中的裝設位置，有高壓集中補償、低壓集中補償和單獨就地補償三種方式，如圖7-11所示。2、并聯容器的裝設位置82圖7-11并聯電容器在供電系統中的裝設位置和補償效果圖7-11并聯電容器在供電系統中的裝設位置和補償效果83（1）高壓集中補償高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的6～10kV母線上。這種補償方式只能補償6～10KV母線以前線路上的無功功率，而母線后的廠內線路的無功功率得不到補償，所以這種補償方式的經濟效果較后兩種補償方式差。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運行維護，而且能對工廠高壓側的無功功率進行有效的無功補償，以滿足工廠總功率因數的要求，所以這種補償方式在一些大中型工廠中應用相當普遍。（1）高壓集中補償84圖7-12是接在變配電所6～10kV母線上的集中補償的并聯電容器組接線圖。這里的電容器組采用△聯結，裝在成套電容器柜內。為了防止電容器擊穿時引起相間短路，所以△形接線的各邊，均接有高壓熔斷保護。圖7-12是接在變配電所6～10kV母線上的集中補償的并聯電85由于電容器從電網上切除時有殘余電壓，殘余電壓最高可達電網電壓的峰值，這對人身是很危險的，因此必須裝設放電裝置。圖7-12中的電壓互感器TV一次繞組就是用來放電的。為了確保可靠放電，電容器組的放電回路中不得裝設熔斷器或開關。由于電容器從電網上切除時有殘余電壓，殘余電壓最高可達電網電壓86圖7-12高壓集中補償的電容器組接線圖圖7-12高壓集中補償的電容器組接線圖87按GB50053-1994規定，室內高壓電容器裝置宜設置在單獨房間內。當電容器組容量較小時，可設置在高壓配電室內，但與高壓電容配電裝置的距離不應小于1.5m。按GB50053-1994規定，室內高壓電容器裝置宜設置在單88（2）低壓集中補償低壓集中補償是將低壓電容器集中裝設在車間變電所的低壓母線上。這種補償方式能補償變電所低壓母線以前包括變壓器及其前面高壓線路和電力系統的無功功率。由于這種補償方式能使變電所主變壓器的視在功率減小，從而可選較小容量的主變壓器，因此比較經濟。特別是供電部門對工廠的電費制度通常實行的是兩部電費制（一部分是按每月實際用電量計算電量，稱為電度電費，另一部分是按裝用的變壓器容量計算電費，稱為基本電費），主變壓器容量減小，基本電費就減少了，可使工廠的電費開支減少，所以這種補償方式在工廠中應用非常普遍。

（2）低壓集中補償89低壓電容器柜一般可安裝在低壓配電室內，與低壓配電屏并列裝設；只在電容器柜較多時才需考慮單設一房間。圖7-13是低壓集中補償的電容器組接線圖。這種低壓電容器組，都采用△聯結，通常利用200V、15～25W的白熾燈的燈絲電阻來放電（也有專用的放電電阻來放電的），這些放電白熾燈同時作為電容器組正常運行的指示燈。低壓電容器柜一般可安裝在低壓配電室內，與低壓配電屏并90圖7-13低壓集中補償的電容器組接線圖圖7-13低壓集中補償的電容器組接線圖91（3）單獨就地補償單獨就地補償，又稱個別補償或分散補償，是將并聯電容器組裝設在需進行無功補償的各個用電設備旁邊。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓線路和變壓器中的無功功率，所以其補償范圍最大，補償效果最好，應予優先采用。但是這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償的用電設備停止工作時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。

（3）單獨就地補償92這種單獨就地補償方式特別適于負荷平穩、經常運轉而容量又大的設備如大型感應電動機、高頻電爐等采用，也適用于容量雖小但數量多且長時間穩定運行的設備如熒光燈等采用。對于供電系統中高壓側和低壓側基本無功功率的補償，仍宜采用高壓集中補償和低壓集中補償的方式。

這種單獨就地補償方式特別適于負荷平穩、經常運轉而容量又大的設93圖7-14是直接接在感應電動機旁的單獨就地補償的低壓電容器組接線圖。這種電容器組通常就利用用電設備本身的繞組電阻來放電。在工廠供電系統工程中，實際上多是綜合應用上述各種補償方式，以求經濟合理地達到總的無功補償要求，使工廠電源進線處在最大負荷時的功率因數不低于規定值，高壓進線時一般不得低于0.9。

圖7-14是直接接在感應電動機旁的單獨就地補償的低壓電容器組94圖7-14感應電動機旁就地無功補償的低壓電容器組接線圖圖7-14感應電動機旁就地無功補償的低壓電容器組接線圖953、并聯電容器的控制與保護（1）并聯電容器的控制并聯電容器有手動投切和自動調節兩種控制方式①手動投切的并聯電容器采用手動投切，具有簡單經濟、便于維護的優點，但不便調節容量，更不能按負荷變動情況進行補償，以達到理想的補償要求。3、并聯電容器的控制與保護96具有下列情況之一時，宜采用手動投切的無功補償裝置：——a）補償低壓基本無功功率的電容器組；——b）補償常年穩定的無功功率的電容器組；——c）長期投入運行的變壓器或變配電所內投切次數較少的高壓電動機及高壓電容器組。具有下列情況之一時，宜采用手動投切的無功補償裝置：97對集中補償的高壓電容器組，采用高壓斷路器進行手動投切，如圖7-12所示。對集中補償的低壓容器組，可按補償容量分組投切。圖7-15a是利用接觸器進行分組投切的電容器組。圖7-15b是利用低壓斷路器進行分組投切的電容器組。對單獨就地補償的電容器組，如圖7-14所示，利用控制用電設備的斷路器或接觸器進行手動投切。對集中補償的高壓電容器組，采用高壓斷路器進行手動投切，如圖798②自動調節的并聯電容器具有自動調節功能的并聯電容器組，稱為無功自動補償裝置。采用自動補償裝置可以按負荷變動情況適時進行無功補償，達到較理想的無功補償要求；但其投資較大，且維修比較麻煩，因此凡可不用自動補償或采用自動補償效果不大的場合，均不必裝設自動補償裝置。②自動調節的并聯電容器99具有下列情況之一時，宜裝設無功自動補償裝置：a）為避免過補償，裝設無功自動補償裝置在經濟上合理時；b）為避免輕載時電壓過高，造成某些用電設備損壞而裝設無功自動補償裝置在經濟上合理時；c）只有裝設無功自動補償裝置才能滿足在各種運行負荷的情況下的電壓偏差允許值時。由于高壓電容器采用自動補償時對電容器組回路中的切換元件要求較高，價格較貴，且維護檢修比較困難，因此當補償效果相同或相近時，宜優先選用低壓自動補償裝置。具有下列情況之一時，宜裝設無功自動補償裝置：a）為避免過補償100(a)-利用接觸器分組投切；(b)-利用低壓斷路器分組投切圖7-15手動投切的低壓電空器組(a)-利用接觸器分組投切；(b)-利用低壓斷路器分組投切101圖7-16低壓無功自動補償裝置的原理電路圖7-16低壓無功自動補償裝置的原理電路102低壓無功自動補償裝置的原理電路如圖7-16所示，電路圖中的功率因數自動補償控制器按電力負荷的變化及功率因數的高低，以一定的時間間隔（10～15S），自動控制各組電容器回路中接觸器KM的投切，使電網的無功功率自動得到補償，保持功率因數在0.95以上，而又不致過補償。低壓無功自動補償裝置的原理電路如圖7-16所示，電路圖中的功103（2）并聯電容器的保護①并聯電容器保護的一般要求并聯電容器的主要故障形式是短路故障，它可造成電網的相間短路。對于低壓并聯電容器和容量不超過450kvar的高壓并聯電容器，可裝設熔斷器作為相間短路保護。對于容量較大的高壓并聯電容器組，則需采用高壓斷路器控制，并裝設瞬時或短延時過電流保護作為相間短路保護。（2）并聯電容器的保護104如果電容器組裝設在含有大型整流設備或電弧爐等“諧波源”的電網上時，電容器組宜裝設過負荷保護，帶時限動作于信號或跳閘。如果電容器組裝設在含有大型整流設備或電弧爐等“諧波源”的電網105電容器對于電壓十分敏感，一般規定電網電壓不得超過電容器額定電壓10%。因此凡電容器安裝處的電網電壓可能超過其額定電壓10%時，應裝設過電壓保護。過電壓保護裝置可發出報警信號，或帶時限動作于跳閘。電容器對于電壓十分敏感，一般規定電網電壓不得超過電容器額定電106②并聯電容器短路保護的整定ⅰ）熔斷器保護的整定采用熔斷器來保護并聯電容器時，按GB50227-1995《并聯電容器裝置設計規范》規定，其熔體額定電流IN。.FE不應小于電容器額定電流IN。C的1.43部，并不宜大于其額定電流的1.55倍，而按IEC規定，不宜大于其額定電流的1.65倍，因此取：IN.FE=（1.43～1.65）IN.C(7-10)

②并聯電容器短路保護的整定107ⅱ)電流繼電器的整定采用電流繼電器作相間短路保護時，電流繼電器的動作電流IOP應按下式計算：（7-11）式中，Krel為保護裝置的可靠系數，取2～2.5；Kw為保護裝置的接線系數，相電流接線為1；Ki為電流互感器的電流比，考慮到電容器的合閘涌流，互感器一次額定電流宜