無功補(bǔ)償及電網(wǎng)測試

1、A 什么是無功功率，它足怎樣產(chǎn)生的？無功功率為什么耍進(jìn)行補(bǔ)償?怎么補(bǔ)償?前無功補(bǔ)償方面有哪些主要的 技術(shù)和 產(chǎn)品”怎么進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)和選型？的是什么?其內(nèi)容包括哪些方面?我公旬 目前進(jìn)行電網(wǎng)測試的手段主要有哪些?第一部拎無功補(bǔ)償技術(shù)甫）血） 任意一兩端無源網(wǎng)絡(luò)如圖所示。設(shè)電壓和電流分別為 u(l)=Um sin(血)=2U sin(at)/(/)= Im sin(血0) = V2/sin(ar 則瞬時(shí)功率p(f) = (/”(/) = U J m sin(血)sin(血-(fi)=UmIm si n (al) si n at) co s- U 刖/剛 sin(&r)cos(6Jf)si

2、n q=P(f)+ Px i 1ij J Pr在一周期內(nèi)的平均值為7*!2片即為電路消耗的有功功率，用P表示；Px這一部分電流不消耗有功功率， Px在一周期內(nèi)的平均值為0。在電源與電容之間交換，用于建立電場，儲存于電容中。但它要占用電源的視在功率，即電源的發(fā)電能力，其幅值為皿咖，該值定 義為電路的無功功率Q。對于感性負(fù)載而言，這一部分電流是在電源與負(fù)載 中的電感之間交換，用于建立磁場，儲存于電感中；而對于容性負(fù)載，它2、無功功率的計(jì)算有功功率是一個平均值，無功功率是一個交換功率的幅值。在電路中將u (t)與I (t)的有效值之積定義為視在功率S, S二UI二P2+Q2 P=ScosCp Q二S

3、sin功率因數(shù)PF二cosO=P/SA感性無功符號為正，或者說感性負(fù)荷吸收無功功率。 A容性無功符號為負(fù)，或者說容性負(fù)荷供給無功功率。功率三角形:3、無功功率對電網(wǎng)的彩響 無功功率在電力網(wǎng)元件之間流動，將會在電 力網(wǎng)元件中弓I起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率+R：電源電阻，X：電源電抗P：負(fù)荷有功功率，Q：負(fù)荷無功功率 電壓損耗定義為= uc-uPR+QX負(fù)荷無功功率引起的粧損耗AU嚴(yán) d 通常RX,所以晉負(fù)荷有功功率引起的曲損耗AUr =PR線損功T鏟尺負(fù)荷的有功功率引起的戔損功率APp =負(fù)荷的無功功率引起妙損功較Pq二卸A無功功率不能遠(yuǎn)距離輸送 :有功功率損耗:

4、電壓損耗A因此：需要就地設(shè)置除發(fā)電機(jī)夕卜的其它無功電 源以滿足系統(tǒng)電壓要求，稱：無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償?shù)?A補(bǔ)償前：Q,A補(bǔ)償容量:A補(bǔ)償后：Q，S, cos(p2c,S cos(p，A工礦企業(yè)大量應(yīng)用三項(xiàng)異步電動機(jī)，由于該種 電機(jī)的特性，其額定功率因數(shù)不超過089,且1!隨著負(fù)載的降低，電動機(jī)的功率因數(shù)也隨之下 降。一般工礦企業(yè)的功率因數(shù)為0. 650. 84o 這樣就有大量的無功功率（無功電流）在企業(yè) 內(nèi)部電網(wǎng)中流動，造成的有功損耗是非常大的, 也增加了電網(wǎng)、變壓器的負(fù)荷。所以應(yīng)采取措 施，改善企業(yè)中異步電動機(jī)的功率因數(shù)，節(jié)約 電能。補(bǔ)償?shù)蛪簾o功負(fù)荷，不但可以減輕上一 級電網(wǎng)的補(bǔ)償壓力，而且可以

5、提高配電變壓器 的利用率，改善用戶功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，降低線損。1) 提高發(fā)供電設(shè)備效率無功補(bǔ)償后，可使補(bǔ)償點(diǎn)以前的輸配電線路和變壓器中通過的 無功電流減少，從而使線路和變壓器的供電能力增加。降低有功損耗2)3)4)提高供電電壓質(zhì)量減少用電貼費(fèi)cos (p rh表列值提高到0.95時(shí)0. 60. 650.70. 750. 80. 850.9線損率減少百分?jǐn)?shù)60534638292010&無功補(bǔ)償技術(shù)分類A無功補(bǔ)償技術(shù)包括同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器 （濾波器）、機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)投切電容器、靜止 無功補(bǔ)償裝置、有源濾波器等。A同步調(diào)相機(jī)就是空載運(yùn)行的同步電動機(jī)，通過 改變勵磁電流的大小，可以控制它從電網(wǎng)中吸

6、 收無功功率或是輸出無功功率。它可以連續(xù)、快速地調(diào)整無功出力，對于保持與維護(hù)電力系統(tǒng)無功靜態(tài)穩(wěn)定的作用好。但是它價(jià)格較貴， 有功損耗大，噪音大，運(yùn)行與維護(hù)賽用再，而 且它沒有能力去穩(wěn)定沖擊性無功功率的變動， 更沒有能力消除高次諧波電流。優(yōu)點(diǎn)：可分散、集中，可分相補(bǔ)償；投資少、 功損耗少（額定容量的0. 30. 5%）,無旋轉(zhuǎn)部件 護(hù)量小，可根據(jù)負(fù)荷情況分組投切。BUSQcP 負(fù)荷Qd二c組電網(wǎng)電容器組投入瞬間有沖擊電流，會產(chǎn)生暫態(tài)過 電壓和過電流現(xiàn)象，投切時(shí)有火花，而且當(dāng)系 統(tǒng)中有諧波存在時(shí)容易造成過諧振，對電容器 的運(yùn)行壽命很不利，不能頻繁投切o是指凡是能夠以無機(jī)械傳動部件而達(dá)到提供無功出力

7、的裝置，它是由電容器和晶閘管等部件組合而成的近年來發(fā)展很快的一類先進(jìn)的無功補(bǔ)償裝置，很 多種，原理圖：驚資眇警;：S VC電壓電流特性 的電壓電流特性L UI隨著負(fù)荷的變化，自動控制電流，使母線電壓維 持不變QA向系統(tǒng)中注入與諧波源產(chǎn)生的諧波幅值相同單相位相 反的諧波電流或電壓:使用可關(guān)斷的電力電子元件:造價(jià)高&PowerSystemVSIHarmontcCSIIHarmonic電壓型有源濾波器:帶直流儲能電容器:采用電壓源逆變器(VSI).電流型有源濾波器:直流側(cè)采用電抗器:釆用電流型逆變器(CSI).1)2)3)4)5)靜補(bǔ)裝置A其中TCR和TSC響應(yīng)速度快、損耗小、控制靈活,可靠性高，在

8、全世界得到了廣泛的應(yīng)用。(a)JL工(d)(e)GO晶閘管控制SVC的結(jié)構(gòu)型式(a) TCR (b) TSC (c) TSR (d) TCR/TSC (e) TCTB:諧振 電抗器電容器TCRTCR裝置典型應(yīng)用線路帶電容器的TCR輸出特性A主回路中串聯(lián)電抗器的作用：:抑制浪涌電流:濾除系統(tǒng)中的部分諧波Xc13,補(bǔ)償容量計(jì)尊(1)已知：:視在功率S (變壓器容量):目前功率因數(shù)PF補(bǔ)償后要達(dá)到的功率因數(shù):*PFA補(bǔ)償容量Qc：(Qc 二S 71-PF2 -pi-Tpf7PF14補(bǔ)償容量計(jì)算(2)已知：:有功功率S (負(fù)荷功率):目前功率因數(shù)PF補(bǔ)償后要達(dá)到的功率因數(shù):*PFA補(bǔ)償容量Qc：Qc=

9、P第二部分 電網(wǎng)測試電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)供應(yīng)到用戶受電端的電能品質(zhì)的優(yōu)劣 程度。通常用電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量來衡量。衡量指標(biāo)：供電頻率允許偏差供電電壓允許偏差 供電電壓波動和閃變 供電三相電壓允許不平衡度 供電電壓正弦波形畸變率非線性負(fù)荷諧波源閃變源各種瞬變過程不同的變流裝置A電壓質(zhì)量問題：影響用戶設(shè)備正常運(yùn)行的不理想的系統(tǒng)電壓(Instantaneous voltage drop)閃變瞬時(shí)過電壓、跌落諧波、畸變(Voltage distortion)各相電壓不平衡等-.v電流質(zhì)量問題：電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷藩電網(wǎng)希來昭龜 流畸變流入電網(wǎng)的諧波電流 無功、不平衡負(fù)荷電流 低頻負(fù)荷變化造成的閃爍等穩(wěn)

10、態(tài)電能質(zhì)量問題以波彫畸變?yōu)樘卣鳎饕ㄖC波、 間諧波、波形下陷以及噪聲等；動態(tài)電能質(zhì)量問題通常以頻譜和暫態(tài)持續(xù)時(shí)間為特征,分脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類。主要體現(xiàn)為電壓質(zhì)量問題電壓跌落占其中很大的比例正常電壓F電壓上升/瞬時(shí)供瞬時(shí)脈沖電壓跌落幾種動態(tài)電壓質(zhì)量問題的示意圖波形A電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題A用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問題A電力系統(tǒng)元件存在的電能質(zhì)量問題:發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波:變壓器勵磁電流產(chǎn)生的諧波直流輸電產(chǎn)生的諧波輸電線路對諧波的放大作用:變電站并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置對諧波的影響大的諧波用戶產(chǎn)生的諧波沒有得到很好的治理（特別是 電氣化鐵道）、大量小用戶和民用負(fù)荷產(chǎn)生的諧波不經(jīng)治理直接注入系

11、系統(tǒng)變電站的補(bǔ)償電容器串聯(lián)電抗器參數(shù)的選擇不合理52用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問題產(chǎn)生諧波的負(fù)荷A產(chǎn)生諧波的負(fù)荷:各類采用直流或交流變流器傳動的軋鋼機(jī)、軋管機(jī)、 壓延機(jī)負(fù)荷；:采用整流器供電的直流電弧爐負(fù)荷；:采用交流供電的交流電弧爐負(fù)荷；:整流供電的電解負(fù)荷；電氣化鐵道機(jī)車負(fù)荷；:城市的地鐵、電車；:各類交直流電源；:各類電焊機(jī)、縫焊機(jī)負(fù)荷；:計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、日光燈、充電器等53、用電負(fù)荷存在的電能質(zhì)量問題=31超無功沖擊和電壓波動的負(fù)荷引起無功沖擊和電壓波動的負(fù)荷:各類采用直流或交流變流器傳動的軋鋼機(jī)、軋管機(jī)、 壓延機(jī)負(fù)荷；:采用整流器供電的直流電弧爐負(fù)荷；:采用交流供電的交流電弧爐負(fù)荷；:各

12、類電焊機(jī)、縫焊機(jī)負(fù)荷；:頻繁啟動的電動機(jī)負(fù)荷A產(chǎn)生電壓閃變的負(fù)荷交流供電的交流電弧爐:直流供電的直流電弧爐:電焊機(jī):整流電源與直流傳動一Is一值 論 m-值 型 典值 論 rn-值 型 典5% O2-%627314.1-111-6111111541195377927792179551-293 triO1-1132349039O52o48OO48O諧波次數(shù)典型值（）217%316交流電弧爐負(fù)荷4658無功沖擊特性65諧波特性74.5電壓閃變特性82負(fù)序特性92.5運(yùn)行特性102電爐額定運(yùn)行工況下一相斷電流，只有兩相電極有 電流； 一相電極處于正常運(yùn)行，另兩相電極發(fā)生短路。實(shí)測表明，電弧爐運(yùn)行過程中產(chǎn)生的負(fù)序電流可達(dá) 其額定電流的40%左右直流電弧爐無功沖擊特性諧波特性電壓閃變特性負(fù)序特性運(yùn)行特性三相負(fù)荷基本平衡，負(fù)序電流減少；諧波分量減少；隨著整流器相數(shù)的增加，諧波的頻譜向高次方向移 動；產(chǎn)生的無功功率沖擊略為同容量