無功補償原理基礎(chǔ)知識詳細講解（課堂PPT）

1、無功補償工作原理無功補償工作原理什么是無功功率? 電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工 作的，他們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁 場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率 相等。電源能量在通過純電感或純電容電路 時并沒有能量消耗，僅在負荷與電源之間往 復(fù)交換，在三相之間流動，由于這種交換功 率不對外做功，因此稱為無功功率。什么是無功功率? 從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是 貯藏磁場能量的元件，當(dāng)線圈加上交流電壓后，電 壓交變時，相應(yīng)的磁場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增 大，電流及磁場能量也就相應(yīng)加強，此時線圈的磁 場能量就將外電源供給的能量以磁場能量形式貯藏 起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱

2、時，線圈把磁場 能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消 耗功率，電路中僅是電源能量與磁場能量之間的往 復(fù)轉(zhuǎn)換。什么是無功功率? 從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯 藏電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電 壓交變時，相應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增 大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強，此時電容器的 電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式貯 藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時，電容器把 電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路 不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間 的往復(fù)轉(zhuǎn)換。無功分類? 感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90 如電動機、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等?

3、 容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90 如電容器、電纜輸配電線路等? 基波無功：與電源頻率相等的無功（50HZ）? 諧波無功：與電源頻率不相等的無功什么是功率因數(shù)?實際供用電系統(tǒng)中的電力負荷并不是純感性或純?nèi)?性的，是既有電感或電容、又有電阻的負載。這種 負載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位 差，相位角的余弦cos稱為功率因數(shù)，又稱力率。 它是有功功率與視在功率之比。三相功率因數(shù)的計算公式為：P2 + Q2cos = P =SP什么是功率因數(shù)式中：cos功率因數(shù)P有功功率，KW Q無功功率，KvarS視在功率，KVA? 功率因數(shù)通常分為自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)和 加權(quán)平均功率因數(shù)三種。

4、? 在三相對稱電路中，各相電壓、電流為對稱，功率 因數(shù)也相同。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各 相的功率因數(shù)。什么是功率因數(shù)? 非正弦電路的功率因數(shù)：P=UI1 cos1Q=UI1sin1S=UI式中：cos1基波功率因數(shù)I1基波電流 I總電流由上式可以看出：功率因數(shù)是由基波電流相移和電 流波形畸變兩個因素決定的?？傠娏骺梢钥闯捎扇?個分量，基波有功電流、基波無功電流和諧波電流 組成。此時非正弦電路功率因數(shù)為： =P = I1 cos 1UII什么是無功補償?電力系統(tǒng)中，不但有功功率要平衡，無 功功率也要平衡。 有功功率、無功功率、視在功率之間的相量關(guān)系如圖一由式cos=P/S可知，在一定的有

5、功功 率下，功率因數(shù)cos越小，所需的無 功功率越大。為滿足用電的要求，供電 線路和變壓器的容量就需要增加。這 樣，不僅要增加供電投資、降低設(shè)備利 用率，也將增加線路損耗 。為了提高電 網(wǎng)的經(jīng)濟運行效率，根據(jù)電網(wǎng)中的無功 類型，人為的補償容性無功或感性無功 來抵消線路的無功功率。無功補償?shù)淖饔? 無功補償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減 少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供 電質(zhì)量，在長距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和 輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功 率。安裝并聯(lián)電容器進行無功補償，可限制 無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路 的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無功補償?shù)淖饔?1提高電壓

6、質(zhì)量 把線路中電流分為有功電流Ia和無功電流Ir，則線路中的電壓損失:式中： P有功功率，KW Q無功功率，Kvar U額定電壓，KV R線路總電阻， Xl線路感抗，因此，提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率Q，若 保持有功功率不變，而R、Xl均為定值，無功功率Q越小， 電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。U = 3 (I R+ I X ) = 3 PR+ QXlUarl無功補償?shù)淖饔? 2提高變壓器的利用率，減少投資 功率因數(shù)由cos1提高到cos2提高變壓器由此可見，補償后變壓器的利用率比補償前 提高S%，可以帶更多的負荷，減少了輸變 電設(shè)備的投資。利用率為：S% =100% = 1 c

7、os1 100%cos 2 S112S S無功補償?shù)淖饔? 3減少用戶電費支出（1）可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。（2）可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率 造成的有功功率損耗，電費可相應(yīng)降低。無功補償?shù)淖饔? 4 提高電力網(wǎng)傳輸能力 有功功率與視在功率的關(guān)系式為：P=Scos 可見，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數(shù)越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫　o功補償?shù)陌才欧绞? 1集中補償：裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所 635KV母線上，可減少高壓線路的無功損 耗，而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。?2分散補償：裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間 或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。 這種方式與集中補償有相同

8、的優(yōu)點，但無功 容量較小，效果較明顯。無功補償?shù)陌才欧绞?3就地補償：裝設(shè)在異步電動機或電感性 用電設(shè)備附近，就地進行補償。這種方式既 能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能 改變用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。*無功補償?shù)墓?jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機 之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無功補償不 能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電 變壓器的利用率提高。根據(jù)最佳補償理論，就地補償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。補償方式的選擇?集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為 主；?調(diào)節(jié)補償與固定補償相結(jié)合，以固定補償為 主；?高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為 主。電能損耗? 線損是電流在輸變電設(shè)備和線路中流動產(chǎn)生的，因 而

9、它由線路損耗和變壓器損耗兩部分組成。按損耗 的變化情況可劃分為可變損耗和固定損耗。前者指 當(dāng)電流通過導(dǎo)體和變壓器所產(chǎn)生的損耗，包括變壓 器的銅損和電力線路上的銅損，它與負荷率、電網(wǎng) 電壓等因素有關(guān)，約占電網(wǎng)總損耗的80%85% 。 后者指只要接通電源電力網(wǎng)就存在的損耗，包括變 壓器的鐵損，電纜線路、電容器及其他電器上的介 質(zhì)損耗及各種計量儀表、互感器線圈上的鐵損，它 與電網(wǎng)運行電壓和頻率有關(guān)，占總損耗15%20% 。電能損耗? 我國與發(fā)達國家相比，線損較大。發(fā)達國家的線損 約為2%3%，而我國在2006年的線損統(tǒng)計為 7.1%，所以線損的解決顯得越來越重要。從前面的 論述可知，線損與電力用戶的

10、功率因數(shù)的平方成反 比，故提高功率因數(shù)是降低損耗的有效措施。裝設(shè) 并聯(lián)補償電容器可減少電網(wǎng)無功輸出量。在用戶或 靠近用戶的變電站裝設(shè)自動投入的并聯(lián)電容器，以 平衡無功功率，限制無功功率在電網(wǎng)中傳送，可減 少電網(wǎng)的無功損耗，同時還可提高有功功率的輸送 量。功率因數(shù)指標(biāo)? 我國對功率因數(shù)的要求：?對供電公司的要求：110KV站，功率因數(shù)在0.950.98之間。220KV站，功率因數(shù)在0.95以上。?對用戶的要求：100KVA以上的變壓器，功率因 數(shù)大于0.9。?對農(nóng)灌的要求：100KVA以上的變壓器，功率因 數(shù)大于0.8。電容器無功補償原理? 電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的， 需要容性無功來

11、補償感性無功。電容器無功補償原理?將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為I = Ic+ Irl由圖（b）的向量圖可知，并聯(lián)電容后U與I的相位差變小了，即供電回 路的功率因數(shù)提高了。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為 欠補償。若電容C的容量過大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為 過補償。其向量圖如（c）所示。通常不希望出現(xiàn)過補償?shù)那闆r，因為這 樣會：（1）引起變壓器二次側(cè)電壓的升高（2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗（3）如果供電線路電壓因而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使 溫升增大，影響電容器使用壽命。?無功補償容量的確定? 電容器

12、的補償容量與采用的補償方式、未補償時的 負載情況、電容器的接法有關(guān)。 1集中補償和分組補償電容器容量計算QC=Pav(tg1- tg2)或 QC=Pav qc 式中：Pav最大負荷的日平均功率1補償前的功率因數(shù)角，可取最大負載時的值 2補償后的功率因數(shù)角，一般取0.900.95qc電容器補償率，qc= tg1- tg2，查表可知無功補償容量的確定?(1)電容器組為星形接法時式中：UL裝設(shè)地點的電網(wǎng)線電壓V IC電容器組的線電流A C電容器組每相的電容量 則L(2)電容器組為三角形接法時則Q=Q =3U I 103 = CU 2 103cL C LU 2Q 103CC = 3= 3 C U2 1

13、0 33UI 10LLCc2Q 1033ULCC =無功補償容量的確定? 2就地補償電容器容量計算其中電動機空載電流式中：ICN電動機的額定電流A電動機的自然功率因數(shù)Q = 3U I 103 0.9cN0I0 = 2ICN (1 cosN )COSN無功補償容量的確定?需要注意的是：若電容器的實際運行電壓與 電容器的額定電壓不一致，則電容器的實際 補償容量QC1為式中：UW電容器的實際運行電壓 UNC電容器的額定電壓 QNC電容器的額定容量 QNCUNC U=WQC12電容器直接補償?shù)奈：胺婪洞胧? 隨著電力電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，我國的工礦企業(yè)中 大量的使用以晶閘管為主要開關(guān)器件的整流及變頻

14、設(shè)備，這些設(shè)備都是產(chǎn)生大量諧波的發(fā)源地。我們 在許多工礦企業(yè)中，經(jīng)常遇到這樣的情況，無功功 率補償裝置（電容器直接補償）投入后，供電設(shè)備 中的電器件（包括變壓器、電抗器、電容器、自動 開關(guān)、接觸器、繼電器）經(jīng)常損壞，這就是諧波電 流被電容器直接補償引起的諧波放大后而造成的。? 電網(wǎng)諧波與并聯(lián)電容器的運行有較大的關(guān)系，因為 電容器可能使電網(wǎng)中的諧波電流放大，有時甚至在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧振，使電器設(shè)備受到嚴(yán)重損壞，破壞電容器直接補償?shù)奈：胺婪洞胧╇娋W(wǎng)的正常運行。在供電系統(tǒng)中作為無功補償用的 并聯(lián)電容器，對于某次諧波若與呈感性的系統(tǒng)電抗 發(fā)生并聯(lián)諧振，則可能出現(xiàn)過電壓而造成危害。過 大的諧波電流可能使電

15、容器壽命縮短、鼓肚、熔絲 群爆甚至燒損。? 對配電網(wǎng)來說，抑制諧波是很必要的。對于并聯(lián)電 容器組，我們抑制諧波的方法主要是使用串聯(lián)電抗 器，相當(dāng)于在電容旁邊串聯(lián)一個電抗，使得補償回 路的阻抗在某次諧波相對于感性負載來說呈感性，從而消除由于電路呈容性而帶來的諧波震蕩。諧波的放大和電抗率的關(guān)系?在同一條母線上，有非線性負荷形成的諧波 電流源時（略去電阻），并聯(lián)電容器裝置的簡化模型如圖所示：并聯(lián)諧波阻抗為：Zn=nnX + nX XCn XnX nX SLC sL諧波的放大和電抗率的關(guān)系? 當(dāng)上式中諧波阻抗的分子數(shù)值為零時，即從諧波源 看入的阻抗為零，表示電容器裝置與電網(wǎng)在第n次 諧波發(fā)生串聯(lián)諧振，

16、可得電容支路的串聯(lián)諧振點:（K為電抗率）當(dāng)電網(wǎng)中的諧波不可忽視時，則應(yīng)考慮使用電抗率 較大的電抗器，使電容支路對于各次有威脅性諧波 的最低次諧波阻抗呈感性。根據(jù)上式可得：KXLXCn =1XCK = XLn2X1XK =CL諧波的放大和電抗率的關(guān)系? 可以看出：對于諧波次數(shù)為5次的，應(yīng)有 K4%，這就是說選擇電抗率為4.5%6%的 電抗器，不僅可以限制電容器投入時的合閘 涌流，而且能夠有效地防止電容器投入引起 的對5次及以上諧波的放大。同理，對于諧波 次數(shù)為3次的，應(yīng)有K11%，一般取12% 13%。等值電路阻抗： Z 0 XC= nXnLn并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇? 舉例說明：

17、某礦35KV站，低壓側(cè)6KV，根據(jù)實際情 況計算需補償7600Kvar的電容器組，運行電壓為 6.2KV。我們暫且選擇額定電壓為6.6/3KV電容器，及電抗 率為4.5%的電抗器，這樣的配置方式是否合理？首先，式中：K串聯(lián)電抗器的電抗率XC并聯(lián)電容器組的每相容抗 (1 - K) 3 CC輸出XU運行Q= 3 21000 并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇所以可見，電容器的輸出容量與運行電壓的平方成正比，當(dāng)電容器 運行在額定電壓時，輸出額定容量；當(dāng)電容器運行在額定電 壓以下時，則達不到額定輸出容量，尤其是電容器的額定電 壓取過大的安全裕度時，將會出現(xiàn)較大的無功容量虧損。?已知：U運行=6.2

18、KVK=4.5%2(6.6 /3)2 1000= 5.7=X=7600 / 3QCCNCU1000 (1- K)= 7395kvar 7600kvar3 QC輸出 = 32XCU運行并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇可得則? 那么我們再來討論解決無功容量虧損問題的方法：1增加電容器組的容量2根據(jù)1000 (1 - K)CC輸出XU運行Q= 3 3 3 1000 (1 4.5%)= 5.553 X=76006.22C= 7850KVARXUCNQC = 3 C 3 5.55 6.6 = 3 22并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇以上計算說明，在實際運行電壓為6.2 KV的 情況下，要得到

19、7600Kvar的補償容量，需 6.6/3-7850Kvar的并聯(lián)電容器組。?2提高串聯(lián)電抗器的電抗率根據(jù)可得 K=5.8%取電抗率為6%的電抗器 (1 - K)3 CC輸出XUQ= 3 21000 運行并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇?1并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范（GB50227-1995）中電 容器額定電壓的選擇主要原則如下： 1）應(yīng)計入電容器接入電網(wǎng)處的運行電壓2）電容器運行中承受的長期工頻過電壓，應(yīng)不大于電容器 額定電壓的1.1倍 3）應(yīng)計入接入串聯(lián)電抗器引起的電容器運行電壓的升高，式中：UC電容器端子運行電壓（KV）US并聯(lián)電容器裝置的母線電壓（KV） S電容器組每相的串聯(lián)數(shù)4)應(yīng)

20、充分利用電容器的容量，并確保安全其中電壓升高值按下式計算： U1 K3S= US1C并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇?2運行電壓高于電容器額定電壓的危害 眾所周知，電容器的輸出容量與運行電壓的平方成正比 ( Q = CU2，當(dāng)電容器運行在額定電壓時則輸出額定容量；) 當(dāng)電容器運行在額定電壓以下時，則達不到額定額定容量。 如果電容器的額定電壓取過大的安全裕度就會出現(xiàn)過大的容 量虧損。但電容器的額定電壓取過小，運行電壓高于額定電 壓，如超過1.1倍，將導(dǎo)致電容器的過載，電容器的內(nèi)部介 質(zhì)將局部放電，其對絕緣介質(zhì)的危害極大。由于電子和離子 直接撞擊介質(zhì)，固體和液體介質(zhì)就會分解產(chǎn)生臭氧和氮的氧

21、化物等氣體，使介損受到化學(xué)腐蝕并使介損增大，局部過 熱，可能會發(fā)展成絕緣擊穿。所以，額定電壓是電容器的一 項重要參數(shù)。C并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇? 3電容器額定電壓的合理選擇 在分析電容器端子上的預(yù)期電壓時，應(yīng)考慮以下五 點：1)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)后引起的電網(wǎng)電壓升高2)諧波引起電網(wǎng)電壓升高3)裝設(shè)串聯(lián)電抗器引起的電容端電壓升高4)相間和串聯(lián)段間的容差，將形成電壓分布不均， 使部分電容器電壓升高5)輕負荷引起的電網(wǎng)電壓升高并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇?根據(jù)以上五點，電容器的額定電壓可先由下式求出計算值， 再從產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)系列中選取，計算公式如下： 式中：UCN單臺電容器

22、額定電壓（KV）USN并聯(lián)電容器接入點電網(wǎng)標(biāo)稱電壓（KV） S電容器組每相的串聯(lián)數(shù) K電抗率 式中1.05的取值依據(jù)是電網(wǎng)最高運行電壓，一般不超過標(biāo) 稱電壓的1.07倍，最高為1.1倍。運行平均電壓約為標(biāo)稱電壓 的1.05倍。1 K3S= 1.05USN 1 UCN并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇?*電網(wǎng)標(biāo)稱電壓為6 KV、10 KV、35 KV 在上述具體工程中，USN=6 KV，S=1，K=6%，則電容器 額定電壓：然后根據(jù)算出的電容器額定電壓值，從電容器額定電壓 的標(biāo)準(zhǔn)系列中即可選取靠近計算值的額定電壓6.6/3 KV。 最后再校驗電容器運行中承受的長期工頻過電壓，是否不大 于電容

23、器額定電壓的1.1倍。上例中，長期工頻過電壓66.3 KV，不會超過額定電壓 的1.1倍，6.6/3X1.1=7.2/3 KV。=KVUCN3 131.05 616.71 6%并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器額定電壓的 選擇? 4串聯(lián)電抗器額定電壓、額定容量的選擇 串聯(lián)電抗器額定電壓=并聯(lián)電容器額定電壓X電抗率（一相中僅一個串聯(lián)段時）。串聯(lián)電抗器額定容量=并聯(lián)電容器額定容量X電 抗率（單相和三相均按此核算）在上例中，串聯(lián)電抗器的額定電壓：每相串聯(lián)電抗器額定容量QLN=6%X7600/3=152KVAR= 1.05USN K= 1.05 6 6% = 232V1 K1 6%3S3 1ULN并聯(lián)電容器、串聯(lián)

24、電抗器額定電壓的 選擇?結(jié)論：串聯(lián)電抗器額定端電壓、額定容 量均與并聯(lián)電容器的額定電壓、額定容量及 電抗率有關(guān)。如果為了提高并聯(lián)電容器裝置運行的安 全可靠性，提高所選擇并聯(lián)電容器的額定電 壓，則必須通過計算重新確定串聯(lián)電抗器的 參數(shù)，保持電抗率不變。異步電動機無功功率就地補償? 在選用配套電動機時，不少企業(yè)往往采用小 負載選用大功率電動機的做法，即習(xí)慣上稱 “大馬拉小車”，造成電動機輕載運行，使效率 和功率因數(shù)降低。*在電動機或變壓器空載或輕載運行時，由于 電壓不變，所以磁通不會降低，而負載比額 定負載小得多，所以無功功率沒減少，有功 功率要小得多，這樣功率因數(shù)就降低了。異步電動機無功功率就地

25、補償?異步電動機的效率和功率因數(shù)cos與負載率的關(guān)系如下式：式中：電動機的負載率=P2/PNX100% P1電動機的實際輸入功率（KW） P2電動機的實際輸出功率（KW） PN電動機的額定功率（KW）P0電動機的空載損耗，是固定值。查有關(guān)表格可得或詢電動機制造商（ KW） N電動機的額定效率式中：Q0電動機的空載無功功率Q0=3UNI0KVAR I0電動機的空載電流，是固定值（A）tgN電動機的額定功率因數(shù)角N的正切值PN + P0 + ( 1)PN P0 N2 1 = P2 100% =P1PN20 + 2N tg Q 1P PQ020 2 P + P + 0 1P P0 12P + P0

26、+ 1cos = N NNNPNNN異步電動機無功功率就地補償?一、無功就地補償原理在國家技術(shù)監(jiān)督局 GB12497-95三相異步電 動機經(jīng)濟運行標(biāo)準(zhǔn)中要求 電動機無功功率就地補償， 并在宣貫材料中提出11KW 及以上電動機應(yīng)進行無功功 率就地補償。異步電動機無功功率就 地補償前后的有功功率、無 功功率及相應(yīng)電流向量如圖：異步電動機無功功率就地補償? 補償前的電動機有功功率為P，無功功率為Q，有功電流為，無功電流為pq1，合成后的線路電流為 ，功率因數(shù)為cos1，現(xiàn)異步電動機無功就地補償容量為Qc，電容電流為 ，則補償后的無功電流為cIq2 = q1 c ，補償后的無功功率Q2=Q1-Qc，合

27、成后的電流為，功率因數(shù)為cos2。從圖中可以看出，補償后的線路電流減小了，線路損耗就相應(yīng)減小 了，達到了節(jié)電目的，同時功率因數(shù)cos2也比補償前提高了，其值為：I 2 + (I I )2Pq1ccos 2 =IP1 2異步電動機無功功率就地補償?二、無功補償容量的確定 1用電能平衡測試儀測取運行中三相異步電動機的輸入功率和功率因數(shù)，如要提高到cos2，則無功 功率補償容量為：Qc=P1(tg1- tg2)KvarP1為異步電動機的輸入功率 KW2. 按異步電動機空載電流的計算方法確定 異步電動機在無功補償后，如切斷電源，電動機由于慣性要繼續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間，此時電容器放電電流就 成為電動機的勵磁電

28、流，如補償容量過大，就會使電動機產(chǎn)生自激勵，電動機變?yōu)榘l(fā)電機，會產(chǎn)生過高的勵磁電壓，對電容器產(chǎn)生破壞作用。所以為避免電動機自激，電容器補償容量還應(yīng)滿足下式：Kvar式中：UN異步電動機的額定電壓 KV I0異步電動機的空載電流， A對于某些異步電動機，其空載電流I0查不到，則用推薦公式計算：A式中：IN異步電動機的額定電流 A cosN異步電動機的額定功率因數(shù)QC 0.9 3UNI0I= 2I(1 cos )0NN補償裝置保護定值說明? 以下內(nèi)容是以一電容器保護整定為實例進行說明， 已知條件：6KV、1500KVAR電力電容器組的保護。電容器組為單星形接線，電容器組額定電流A、C相電流互感器變

29、比n1=200/5， 1電流I、II段保護1.1電流I段保護(電流速斷保護) (Idz.j)按躲過電容器充電電流計算，即 保護的一次動作電流：動作時限可選速斷0S或0.2S延時。= 131.23 6.6I=1500ec= (4 5)ec = 5 131.2 = 16.4n401dz. j= 16.4 40 = 656dzdz. j jx= 1n1補償裝置保護定值說明? 1.2電流II段保護(過電流保護) (Idz.j T)過電流保護按可靠躲過電容器組額定電流整定，其保護動作電流：式中：Kbw電容器波紋系數(shù)，取1.25 Kw可靠系數(shù)，取1.25Kf返回系數(shù)，取0.9保護的一次動作電流：過電流保護

30、動作的時限T一般整定在0.3秒。= 5.71.25 1.25 1131.20.940=ec fn1 k bw jxdz. j = 5.7 40 = 228dzdz. j jx= 1n1補償裝置保護定值說明?2.過電壓保護 過電壓保護按電容器端電壓不長時間超過1.1倍電容器額定 電壓的原則整定，其動作電壓Udz = vUe = (1.1 1.2) 100 = (110 120)V過電壓保護動作的時限T一般整定在30秒。3.低電壓保護 低電壓保護定值應(yīng)能在電容器所接母線失壓后可靠動作，而 在母線電壓恢復(fù)正常后可靠返回，其動作電壓：Udz = vUe = (0.5 0.6) 100 = (50 60

31、)V低電壓保護動作的時限要求與本側(cè)出線后備保護時間配合， 一般取2S。補償裝置保護定值說明? 4.不平衡電壓保護 單星形接線需要不平衡電壓保護 上例中，每串段中元件的并聯(lián)數(shù)： 單元的串聯(lián)段數(shù)：n=3m=51一段中切除元件數(shù)： K 完好元件允許過電壓倍數(shù)： 電容器組額定電壓：KV=1.3 UEX=(6.6/3)1000V放電線圈變比：ny= UEX/100=38.105補償裝置保護定值說明?計算： K1=15.132 K=15(K取整數(shù)) U1C=484.387V U2C=12.712V 建議?。篣DZ=9.778VK=ceil(K1-1)一次不平衡電壓：二次不平衡電壓：U 取保護靈敏度：KLm

32、=1.3保護定值：( v 1) (3n 2)= 3mn1v3n(m K) + 2K3KUEXU=1Cy= U1C2CnLmU=2CDZKU補償裝置保護定值說明? (2) 固有不平衡值計算 初始不平衡電壓計算：=0.01三相電 容的最大值與最小值偏差。取安全系數(shù) KK =1.5時小于UDZ，保護可以整定。nEX U) 3 + U= (3 yCOU= 0.997VCOUCO KK = 1.495V= 9.778VWBB礦用隔爆型無 功 自 動 補 償 裝 置概 述?WBB礦用隔爆型無功自動補償裝置是煤礦井下配電網(wǎng)線路用 于改善功率因數(shù)、提高用電質(zhì)量的自動補償裝置，該產(chǎn)品能 把功率因數(shù)提高到0.95

33、-0.98，節(jié)能效果明顯。它采用控制器 分組循環(huán)投切電容器改變補償容量的方式，解決固定電容器 補償不能隨負荷變化造成過補償?shù)娜毕?。在系統(tǒng)中串接電抗 器解決了過電壓和涌流等技術(shù)問題。全部電器元件放置在用 厚鋼板加工成的防爆外殼內(nèi)與外部易燃易爆氣體隔絕，避免 因電氣故障造成的井下燃爆事故，確保安全生產(chǎn)。?防爆結(jié)構(gòu)經(jīng)國家煤炭工業(yè)安全標(biāo)志辦公室、國家安全生產(chǎn)上 海礦用設(shè)備檢測檢驗中心確認備案。該產(chǎn)品也適用于冶金、 石油、化工等其它具有爆炸性氣體的環(huán)境中。使用條件? （1）海拔不超過 1000m；? （2）環(huán)境溫度：-20 C+40C；? （3）空氣相對濕度：95 (25C時)；? （4）在無強烈顛簸震

34、動以及垂直傾斜度不超過15 度的地方；? （5）在無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體與蒸汽 的環(huán)境中；? （6）可用于甲烷和煤塵爆炸危險的礦井中；? （7）在無滴水及其它液體浸入的地方；? （8）安裝類別：類；污染等級：3級；技術(shù)特征和主要參數(shù)?3.1 型號意義WB B -/額定工作電壓（V） 最大補償容量（kvar) 隔爆型補償裝置 無功功率?執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB3836.1-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備通用要求?GB3836.2-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 隔爆型“d”?GB/T 22582-2008 電力電容器 低壓功率因數(shù)補償裝置?Q/HSGE02-2009礦用隔爆型無功功率自動補償

35、裝置?防爆類型：礦用隔爆型?防爆標(biāo)志：Exd?主要性能WBB礦用隔爆型無功自動補償裝置是由單 片機為核心的控制器通過實時檢測電力系統(tǒng)無功 功率和電壓、電流，分組投切電容器，實現(xiàn)無功 功率的補償。裝置可實時顯示功率因數(shù)、系統(tǒng)電 壓、負載電流、無功功率、溫度、諧波百分比及 電容器投切狀態(tài)。還可以實時在線設(shè)置變比、投 入門限、切除門限、過電壓、欠電壓、諧波百分 比上限、無功功率上下限等參數(shù)。? 裝置所有元器件組裝完成后放置在由厚鋼板加 工成的防爆外殼內(nèi)，所有電源進線、輸出引 線，都通過特殊防護的腔室，隔絕了內(nèi)部電氣 線路及元件與外部易燃易爆氣體的接觸，具有 很好的隔爆性能。裝置還充分考慮了內(nèi)部電器

36、元件發(fā)熱及外殼散熱的影響，確保運行的安全 性。?主要技術(shù)參數(shù)? 1） 裝置工作電壓： 1140 V；? 2） 補償容量； 最大640kvar,360kvar結(jié)構(gòu)特征? 裝置外形為長方體形，長2250mm,寬 900mm ,高1550mm(見附圖1)。防爆外殼采 用厚度為20mm鋼板焊制而成，進出線腔室 在上部，正面兩面門可開啟，門與殼體采用 螺栓緊固方式密封固定。兩面門的中間安裝 控制器、手動轉(zhuǎn)換開關(guān)及開門保險裝置。?內(nèi)部結(jié)構(gòu)? 內(nèi)部電器元件包含電容器、電抗器、接觸器、 熔斷器、電源變壓器、控制器及轉(zhuǎn)換開關(guān)。電 容器、電抗器、接觸器、熔斷器共八組，每組 容量為80kvar。電器元件分兩大組分別

37、裝配在 有輪子的支架上。防爆箱體底部按有導(dǎo)軌，開 門后，電器元件可拉出，便于維修。?溫升? 防爆外殼的設(shè)計制造充分考慮了內(nèi)部元器件發(fā) 熱及外殼散熱，以最惡劣情況為條件，通過科 學(xué)計算，確保整個裝置在運行中溫升滿足標(biāo)準(zhǔn) 要求。工作原理? WBB礦用隔爆型無功自動補償裝置采用以單 片機為核心的控制器，實時檢測電力系統(tǒng)無 功功和電流、電壓。根據(jù)用戶設(shè)定的功率因 數(shù)目標(biāo)參數(shù)循環(huán)投切電容器組，實現(xiàn)無功功率補償。（見工作原理圖）DWZB變電站電 壓 無 功 自 動 補 償 裝 置總體概述?DWZB變電站無功自動補償裝置可以穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，調(diào)節(jié)系統(tǒng)功 率因數(shù)，有效降低電力系統(tǒng)損耗。隨著電力負荷的增長，供電矛盾

38、 的突出，提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行，大幅度降低線損已得到國家電力 系統(tǒng)、大型廠礦企業(yè)的高度重視。長期以來一直沒有實用又效的無 功補償手段，無法適時調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)，保證無功就地減少 ，減 少無功電流，降低發(fā)熱損耗。目前國內(nèi)應(yīng)用最多的是固定電容器組 進行補償，其缺點是不能自動細調(diào)節(jié)，會經(jīng)常出現(xiàn)過補和欠補現(xiàn)象。 城網(wǎng)建設(shè)中許多廠家研究生產(chǎn)了以改變電容器量 C為手段的補償裝置 即VQC。由于存在著電容器不能頻繁投切及電容器投切生產(chǎn)的過電 壓影響電容器運行安全等問題，VQC一直沒被廣泛采用，事故率 高，投運率低，開關(guān)動作次數(shù)不能滿足要求，根據(jù)四川省統(tǒng)計 VQC 無功補償裝置36%以上因故障不能投入使用。另

39、外由于電容器運行 安全等問題，電容器投切是都要求有一定的延時，根本無法實現(xiàn)適 時投切。不能實現(xiàn)適時調(diào)節(jié)也就無法使電網(wǎng)運行在最佳狀態(tài)，就無 法有效降低損耗、提高經(jīng)濟效益、節(jié)約能源。DWZB變電站無功自動補償裝置，采用電壓 調(diào)壓器來改變電容器端部輸出電壓，從而改變無 功輸出量來調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)，該裝置在調(diào)節(jié)中 無過電壓，電容器無充放電，因此可以實現(xiàn)適時 調(diào)節(jié)，而且保證電容器運行額定電壓以下，電容 器使用安全，延長使用壽命。電容器固定接入不 分組，而其輸出容量可連續(xù)調(diào)節(jié)。目前生產(chǎn)的 DWZB變電站無功自動補償裝置可以實現(xiàn)容量從（100-36）%分九級輸出。DWZB變電站無功自動補償裝置的特點?它可以

40、根據(jù)系統(tǒng)電壓無功參數(shù)，按照九區(qū)圖及模糊控制原理保證 母線電壓在合格的范圍內(nèi)，保證功率因數(shù)最佳，線損最小。?裝置電容器固定接入，不采用投切電容方式調(diào)節(jié)無功，而是根據(jù) Q=2fCU改變電容器端電壓來調(diào)節(jié)無功輸出，滿足系統(tǒng)無功出 力要求。目前電容器調(diào)壓器容量為（100-36）%X額定容量輸 出，如果用戶要求增大調(diào)節(jié)范圍，可特殊訂貨。?電壓調(diào)壓器在調(diào)節(jié)過程中無過壓存在，可以保證電容器安全，延 長去使用壽命。?可采用電容器低電壓合閘，有效降低電容器合閘涌流對系統(tǒng)及電 容器本身的沖擊。?由于調(diào)壓過程電容器始終不脫離電網(wǎng)，無充放電現(xiàn)象，因此無調(diào) 節(jié)延時，可適時調(diào)節(jié)。?裝置輔助損耗小，僅為電容器容量的2左右。

41、電壓無功自動補償裝置功能 1）適用范圍 ?DWZB變電站電壓無功自動補償裝置可以廣泛用于6220kV 變電站，保證電壓合格率，保證合格率，保證功率因數(shù)在 0.95-0.98之間，有效降低線損。DWZB變電站電壓無功自 動補償裝置可以在6-35kV母線上進行無功調(diào)節(jié)。 2）型號命名 DWZB 額定工作電壓 最大容量 自動補償 無功 電壓電壓無功自動補償裝置功能1）系統(tǒng)組成?DWZB電壓無功自動補償裝置有以下部分組成：1.電壓調(diào)節(jié)器：功能為通過電壓調(diào)節(jié)器將電容器和母線連接起 來，在保證母線電壓穩(wěn)定的前提下，改變電容器輸出端電壓， 以保證電容器輸出容量滿足系統(tǒng)要求。2. 微機控制器：根據(jù)輸入的電流電

42、壓信號，進行分析判斷，發(fā)出 命令。調(diào)節(jié)變電站主變分接頭以調(diào)整電壓，保證母線電壓合格 率。調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓以改變電容器武功輸出量。并具有相應(yīng)的顯示和信號功能。 電力電容器（外購或原有）：容性無功源。 電壓調(diào)壓器3.4.系統(tǒng)一次接線圖如右：電容器組開關(guān)避雷器并聯(lián)電容器串聯(lián)電抗器 放電線圈ABC母 線2）運行方式說明? 本裝置適用于單母帶分段運行方式下的電容器保 護和電壓無功自動調(diào)節(jié)。運行方式為：若正常運 行時，每臺主變各帶一段母線， 母聯(lián)開關(guān)不 合，兩臺微機控制器分別自動調(diào)節(jié)各自的主變和 電容器并對各自的電容器進行保護；若正常運行 時，母聯(lián)開關(guān)合上，兩臺主變并列運行，這時要 求兩臺主變檔位

43、一致，兩臺微機控制器分別調(diào)節(jié) 各自的電容器進行保護，主變的調(diào)節(jié)則由一臺設(shè) 定“主變并聯(lián)聯(lián)調(diào)”為”1”的微機控制器裝置完成兩 臺主變的調(diào)節(jié)。3）功能配置備注：如屬老站改造，可 用原有電容器保護功能， 如為新設(shè)備，可根據(jù)用戶 要求使用配置電容器保護 或不配置電容器保護的微 機控制器。功能名稱補償功能電容調(diào)節(jié)主變檔位調(diào)節(jié)保護功能過流保護過壓保護低電壓保護不平衡電流保護不平衡電壓保護3路非電流保護TV斷線告警輔助功能遙信開入采集、裝置遙信變位、事故遙信正常電容器的斷路器遙控分合故障錄波通訊功能打印功能4）功能特點1.新型電壓無功補償原理2.電壓無功補償與電容器保護一體化。3.多種補償控制方案，適用于不

44、同接線形式4.補償控制與接線和運行方式的自適應(yīng)。5.控制工作的穩(wěn)定性及可靠性較高。6.采用圖形液晶，全中文顯示菜單式人機交互;可適時顯示各種運 行狀態(tài)及數(shù)據(jù)，信息詳細直觀，操作、調(diào)試方便。7.可獨立整定八套定值，定值區(qū)切換安全方便。8.通訊規(guī)約采用IEC-60870-5-103規(guī)約或MODBUS規(guī)選，設(shè)有雙 RS-485通信接口；組網(wǎng)經(jīng)濟、方便，可直接與微機監(jiān)控或保護 管理機聯(lián)網(wǎng)通訊。9. 具有綠波功能，裝置記錄保護跳閘前4周波，跳閘6周波（每周 波24點）的采樣數(shù)據(jù)，保護跳閘后上送變電站自動化主站，也 可以通過故障分析軟件進行故障分析。10.保護方式可以按照保護配置，出口設(shè)置方便靈活?？刂品?/p>

45、案1）調(diào)節(jié)規(guī)則?對于雙繞組變壓器的單變量越限，可以按照下表中給出的方法調(diào)節(jié)，由于電壓無功調(diào) 節(jié)時雙變量問題，對于雙變量越限，我們可以根據(jù)表中直接比較得到調(diào)節(jié)的最佳方法。 同時，為了滿足某些特殊運行的要求，還要考慮一些特殊的控制策略。控制策略的制 定原則如下：1.為實現(xiàn)正確判斷，要實時取值的遙測數(shù)據(jù)為：高壓側(cè)有功、無功、電流、低壓側(cè)電 壓，主要變檔位；要實時取值的遙信數(shù)據(jù)為：高低壓側(cè)斷路器狀態(tài)，低壓側(cè)母聯(lián)斷路 器狀態(tài)。以低壓側(cè)是否并列來決定主變是否并列，即如果兩臺變壓器的低壓側(cè)母聯(lián)斷路器閉合 則為兩臺變壓器并列運行，對于并列運行的變壓器，則保持二者的檔位同步調(diào)整。3.調(diào)節(jié)方式設(shè)定為：a)綜合調(diào)節(jié)：是雙變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。綜合