無功補(bǔ)償演示稿

無功補(bǔ)償裝置培訓(xùn)資料目錄一、無功補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)知識1、功率、功率因數(shù)的參數(shù)2、無功補(bǔ)償?shù)囊饬x和作用3、無功補(bǔ)償?shù)幕驹?、無功補(bǔ)償?shù)姆椒ǘF(xiàn)有補(bǔ)償裝置存在的問題三、無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)四、補(bǔ)償設(shè)備介紹1.基本概念1、有功功率，無功功率，視在功率，功率因數(shù)有功功率（P）：實(shí)際為電器所吸收的電功率無功功率（Q）：交流電網(wǎng)中，由于有阻抗和電抗（感抗和容抗）的同時存在，電感和電容所儲的電能仍能回輸?shù)诫娋W(wǎng)，這部分功率在電源與電抗之間進(jìn)行交換，交換而不消耗，稱為無功功率。視在功率（S）：在交流電網(wǎng)中，如負(fù)載是純電阻，電壓和電流是同相位，那么電壓和電流的乘積就是有功功率，但在有電感或電容的電路中，電壓和電流有著相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負(fù)載電路實(shí)際吸收的電功率，而是表面上的數(shù)值，叫做視在功率功率因數(shù)（COSφ）有功功率與視在功率的比值就是功率因數(shù)感性無功：感性負(fù)荷產(chǎn)生的無功（電機(jī)、變壓器等）容性無功：容性負(fù)荷產(chǎn)生的無功（電容器）參數(shù)U、I、P、Q、S、cosφ間關(guān)系：

QS

P單相電路中：S=U*IP=U*I*cosφQ=U*I*sinφS=√P2+Q2三相電路中：S=√3U*IP=√3U*I*cosφQ=√3U*I*sinφS=√P2+Q22.無功補(bǔ)償?shù)囊饬x和作用意義：

就近提供負(fù)載所需的無功功率，避免負(fù)載與電源進(jìn)行無功功率交換。作用：1）無功補(bǔ)償改善電能質(zhì)量電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切。合理安裝補(bǔ)償設(shè)備可以改善電壓質(zhì)量。負(fù)荷(P+Q)電壓損失ΔU簡化計(jì)算如下：

ΔU=(PR+QX)/U

式中:U-線路額定電壓，kV

P-輸送的有功功率，kW

Q-輸送的無功功率，kvar

R-線路電阻，Ω

X-線路電抗，Ω安裝補(bǔ)償設(shè)備容量Qc后，線路電壓降為ΔU1，計(jì)算如下：

ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U

很明顯，ΔU1＜ΔU，即安裝補(bǔ)償電容后電壓損失減小了。由式(1)、(2)可得出接入無功補(bǔ)償容量Qc后電壓升高計(jì)算如下：

ΔU-ΔU1=QcX/U由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此從(3)式可以看出，越靠近線路末端裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置效果越好。2）、無功補(bǔ)償降低電能損耗安裝無功補(bǔ)償主要是為了降損節(jié)能，如輸送的有功P為定值，加裝無功補(bǔ)償設(shè)備后功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ1，因?yàn)镻＝UIcosφ，負(fù)荷電流I與cosφ成反比，又由于P＝IR，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當(dāng)cosφ升高，負(fù)荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。反之當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)從1降低到cosφ時，電網(wǎng)元件中功率損耗將增加的百分?jǐn)?shù)為ΔPL%，計(jì)算如下：

ΔPL%＝(1/-1)·100%

功率因數(shù)降低與功率損耗增加的百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系如表1。表1功率因數(shù)提高對降低有功功率損耗的影響見表2表23）、無功補(bǔ)償挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力

(1)在設(shè)備容量不變的條件下，由于提高了功率因數(shù)可以少送無功功率，因此可以多送有功功率?？啥嗨偷挠泄β师計(jì)算如下：

ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(2)如需要的有功不變，則由于需要的無功減少，因此所需要的配變?nèi)萘恳蚕鄳?yīng)地減少ΔS計(jì)算如下：

ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)可以減少供電設(shè)備容量占原容量的百分比為ΔS/S計(jì)算如下：

ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1)(3)安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，可使發(fā)電機(jī)多發(fā)有功功率。系統(tǒng)采取無功補(bǔ)償后，使無功負(fù)荷降低，發(fā)電機(jī)就可少發(fā)無功，多發(fā)有功，充分達(dá)到銘牌出力。4）、無功補(bǔ)償減少用戶電費(fèi)支出(1)可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。(2)可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應(yīng)可以減少電費(fèi)的支出。

綜上所述，采用無功補(bǔ)償可以提高功率因數(shù)，是一項(xiàng)投資少、收效快的節(jié)能措施。并聯(lián)補(bǔ)償電容器原理簡單、使用方便、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、投資省、可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數(shù)。3.無功補(bǔ)償?shù)幕驹戆丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)載釋放能量時，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間交換。這樣感性負(fù)荷所吸收的無功功率可從容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，這就是無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼?、無功補(bǔ)償?shù)姆椒娏﹄娙萜鞯难a(bǔ)償有兩種方法：并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償兩種；1.串聯(lián)補(bǔ)償：是把電容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，以改善輸電線路參數(shù)，降低電壓損失，提高其輸送能力，降低線路損耗。這種補(bǔ)償方法的電容器稱做串聯(lián)電容器，應(yīng)用于高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上，用電單位很少應(yīng)用。2.并聯(lián)補(bǔ)償：是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。這種補(bǔ)償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器，用電企業(yè)都是采用這種補(bǔ)償方法。

二.現(xiàn)有補(bǔ)償裝置存在的問題從外部特性和各項(xiàng)指標(biāo)及用戶反映的情況來看，現(xiàn)有無功補(bǔ)償裝置主要存在以下問題:（1）沒有解決無觸點(diǎn)安全投切電容和無級調(diào)節(jié)投入電容容量的問題現(xiàn)有的采用無觸點(diǎn)控制的無功補(bǔ)償裝置在電容的無級投切這一點(diǎn)上做的不很理想，大多采用控制觸發(fā)角來控制投切電容量的多少。這樣做會造成較大的沖擊電流和引入高次諧波，使晶閘管的壽命變短，因而無觸點(diǎn)控制的優(yōu)勢無法充分的體現(xiàn)出來。2）不能提供動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)娜嗑煽刂茻o功補(bǔ)償裝置通常按三相平衡設(shè)計(jì)，但是電網(wǎng)中的許多沖擊負(fù)荷往往具有三相不平衡性質(zhì)，如冶金電弧爐、大型熔焊機(jī)、電氣化鐵路的電力機(jī)車等均為具有隨機(jī)特征的三相不平衡負(fù)荷，民用照明負(fù)荷也有顯著的不平衡特征。顯然，不論是瞬間的電壓閃變還是持續(xù)的中點(diǎn)電位偏移，都不僅會干擾相關(guān)系統(tǒng)的正常工作而且可能危及人身與設(shè)備安全，這就要求相應(yīng)的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在快速補(bǔ)償無功的同時，還具有均荷能力，可以實(shí)時地將三相不平衡負(fù)荷自動均衡為三相平衡負(fù)荷。（3）易導(dǎo)致諧波放大在低壓配電系統(tǒng)中，采用微機(jī)控制晶閘管投切電容器組，實(shí)現(xiàn)基波無功的分相、分級和跟蹤補(bǔ)償。當(dāng)配電系統(tǒng)非線性用電負(fù)荷比重較大時，并聯(lián)電容器組的投入，一方面由于電容器組的諧波阻抗小，注入電容器組的諧波電流大，使電容器過負(fù)荷，嚴(yán)重影響其使用壽命;另一方面，當(dāng)電容器組的諧波容抗與系統(tǒng)等效諧波感抗相等而發(fā)生諧振時，引起電容器諧波電流嚴(yán)重放大，其結(jié)果是電容器因過熱而損壞，系統(tǒng)電壓嚴(yán)重畸變，影響其他用電設(shè)備的安全運(yùn)行。（4）現(xiàn)有的裝置容易產(chǎn)生高次的諧波傳統(tǒng)上曾以交流接觸器作為電力電容器投切控制執(zhí)行元件，現(xiàn)已被晶閘管所取代，通過對晶閘管觸發(fā)控制角的控制，可以實(shí)現(xiàn)對補(bǔ)償電容投切容量的動態(tài)連續(xù)調(diào)整，這就是所謂的靜止無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)。FC+TCR(固定電容器+晶閘管控制電抗器)和TCS(晶閘管開關(guān)電容器)是SVC的兩種典型結(jié)構(gòu)。但是用觸發(fā)控制角的控制容易產(chǎn)生高次諧波。（5）抗干擾能力差，故障率高因?yàn)榭刂破鞯墓ぷ鳝h(huán)境存在大電流、較強(qiáng)磁場等，對弱電設(shè)計(jì)部分的抗干擾能力要求很高。戶外工作的環(huán)境更加惡劣，因此目前大多數(shù)控制器均只能在戶內(nèi)工作，并且故障率高，大大限制了補(bǔ)償器的使用范圍。（6）不能達(dá)到全局最優(yōu)目前的自動補(bǔ)償方式均針對采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)榭刂破髦g缺乏信息交流，采用的算法落后，控制器不能綜合全網(wǎng)運(yùn)行情況使無功潮流的分布趨于最合理，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最佳，同時也不能實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的遙測，不適于現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。三、無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)近年來企業(yè)中普遍利用并聯(lián)電容器進(jìn)行供用電線網(wǎng)的無功補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路的電流，減少了線損，取得了較好的效果。但不同的補(bǔ)償方式，在實(shí)際中的補(bǔ)償效果仍有所差異。若能根據(jù)具體情況，選用綜合性的全方位補(bǔ)償方式進(jìn)行補(bǔ)償，克服單一補(bǔ)償方式的不足，其補(bǔ)償效果會更好。從補(bǔ)償方法上看，主要有固定、手動、自動三種。3.3.1就地補(bǔ)償方案該方案又稱“個別補(bǔ)償”，電容器直接裝于用電設(shè)備附近，與電動機(jī)的供電回路相并聯(lián)，常用于低壓網(wǎng)絡(luò)。它使用可控硅或者機(jī)械開關(guān)來作為投切開關(guān)，通過就地電壓傳感器控制而自動地投切電容器。一般的包含了一個電抗器用來對諧波進(jìn)行濾波。它在其連接點(diǎn)通過改變流入或者吸收系統(tǒng)的無功電流來改變系統(tǒng)的電壓。在效果上，它起著一個可變無功負(fù)載作用，調(diào)整其值起到保持交流電壓為常數(shù)的作用。通常適用于經(jīng)常投入運(yùn)行，負(fù)荷較穩(wěn)定的中小型低壓電動機(jī)。在電機(jī)等感性負(fù)載旁和電容器直接并聯(lián)，與電機(jī)等同開，同停。停機(jī)后電容器通過電機(jī)直接放電，電容器不再另需放電裝置。運(yùn)行時電機(jī)所需無功由電容器就地供給，能量交換距離最短，可以最大限度的降低線路的電流。在線路相同的條件下，線路損耗與電流的平方成正比，所以電容就地補(bǔ)償，節(jié)電效果最好，投資也小。特別是能夠有效抑制設(shè)備瞬間出現(xiàn)的電流波動沖擊電網(wǎng)。但是一般工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)場環(huán)境相對較差，特別是冶金企業(yè)，金屬粉塵含量高，維護(hù)、保養(yǎng)若不能定時進(jìn)行，往往最易損壞。同時，對于頻繁操作的設(shè)備，由于瞬間大電流的頻繁沖擊，也是造成電容器易損壞的一個方面，所以，此種方式中電容器使用壽命短。由于隨機(jī)開、停，電容器的有效使用率也最低。3.3.2固定補(bǔ)償方案固定補(bǔ)償主要綜合整個電網(wǎng)的各項(xiàng)年平均參數(shù)，根據(jù)無功的分布情況選取若干個補(bǔ)償點(diǎn)，每個點(diǎn)投入若干單位的電容量，使得全年節(jié)能效益與經(jīng)濟(jì)投入之比達(dá)到最佳。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能綜合考慮整個電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，既取得了最佳經(jīng)濟(jì)效益又兼顧了全網(wǎng)無功潮流的平衡;缺點(diǎn)是補(bǔ)償容量不能跟隨電網(wǎng)的實(shí)時運(yùn)行狀況，其最佳值是年平均意義上的，電壓波動問題依然存在，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化時，這種方法就無能為力了。3.3.3手動補(bǔ)償方案手動補(bǔ)償通過若干電容器組的組合，達(dá)到改變補(bǔ)償容量的作用，適用于時間上呈一定規(guī)律變化的負(fù)荷，缺點(diǎn)是分組過于粗糙，設(shè)備體積龐大，需專人守護(hù)，并且只針對采樣點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，不能達(dá)到最佳補(bǔ)償效果。2.2.4自動補(bǔ)償方案自動補(bǔ)償是微電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用?？刂破鞲鶕?jù)傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算出當(dāng)前電網(wǎng)所需的無功補(bǔ)償量并控制電容器組的投切，達(dá)到實(shí)時補(bǔ)償?shù)哪?。近幾年，由于電腦技術(shù)的應(yīng)用，功率因數(shù)自動補(bǔ)償系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個新階段。雖然各種微電腦功率因數(shù)自動控制器硬件、軟件設(shè)計(jì)不同，但其原理基本如圖2一4所示:圖2—4微電腦功率因數(shù)自動控制器方框圖

檢測單元通過電壓、電流互感器采得電壓和電流信號，并利用運(yùn)放電路、門電路得到反映相位差的方波信號，傳給控制單元。微處理器接收到檢測信號，經(jīng)過邏輯運(yùn)算得到實(shí)時cos?，分別送到顯示和比較單元。在比較單元中與設(shè)定值進(jìn)行比較，確定是否發(fā)出投切命令。同時控制單元還具有過壓、過流、欠補(bǔ)及振蕩報警和保護(hù)功能。四、補(bǔ)償設(shè)備介紹1、補(bǔ)償種類并聯(lián)電容器補(bǔ)償形式1)就地補(bǔ)償TBB-J2)固定補(bǔ)償TBB-C3）自動補(bǔ)償TBB-Z動態(tài)補(bǔ)償裝置MSVC2、補(bǔ)償裝置主要元件及作用主要設(shè)備：1）就地補(bǔ)償TBB-J隔離開關(guān)、電容、電抗、噴逐式熔斷器、放電裝置2）固定補(bǔ)償TBB-C隔離開關(guān)、電容、電抗、噴逐式熔斷器、放電裝置、真空接觸器（選配）3）自動補(bǔ)償GWK-Z隔離開關(guān)（選配）、電容、電抗、噴逐式熔斷器、放電裝置、真空接觸器、控制器、限流熔斷器4）動態(tài)無功補(bǔ)償裝置MSVCMSVC裝置由補(bǔ)償（濾波）支路和可調(diào)電抗器（簡稱MCR）并聯(lián)支路組成。補(bǔ)償（濾波）支路：隔離開關(guān)、電容、電抗、噴逐式熔斷器、放電裝置可調(diào)電抗器支路：磁控電抗器、晶閘管閥、微機(jī)控制器各元件的作用：a)電壓無功綜合調(diào)節(jié)控制器。它可在成套裝置的操作面板上也可單獨(dú)組屏，接受變壓器二次母線電壓互感器的二次電壓信號和電流互感器二次電流信號，計(jì)算所需補(bǔ)償?shù)臒o功量，控制電容器組的投切。b)高壓并聯(lián)電容器：電容器是無功補(bǔ)償裝置的主體，由它產(chǎn)生容性無功功率補(bǔ)償負(fù)載的感性無功功率。c)抑制涌流或諧波的電抗器：用干式空心電抗器或是鐵心電抗器，后者的優(yōu)點(diǎn)是體積小，周圍產(chǎn)生的磁通小，適合安裝在柜內(nèi)。它的作用是抑制電容器合閘時的涌流或諧波，減少合閘時（后）對電網(wǎng)的干擾或諧波放大和對電容器的沖擊、損壞。d)放電線圈：它的作用是電容器分閘后作為電容器的放電回路，放電完畢允許電容器