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(shí)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(shí)存在，電感和電容所儲(chǔ)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(shí)，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(duì)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(shí)，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，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(jí)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(jí)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(huì)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(dòng)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(huì)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在快速補(bǔ)償無功的同時(shí)，還具有均荷能力，可以實(shí)時(shí)地將三相不平衡負(fù)荷自動(dòng)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(jí)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(shí)，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(shí)，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(duì)晶閘管觸發(fā)控制角的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)償電容投切容量的動(dòng)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(duì)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(dòng)補(bǔ)償方式均針對(duì)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(shí)也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)更好。從補(bǔ)償方法上看，主要有固定、手動(dòng)、自動(dòng)三種。3.3.1就地補(bǔ)償方案該方案又稱“個(gè)別補(bǔ)償”，電容器直接裝于用電設(shè)備附近，與電動(dòng)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(dòng)地投切電容器。一般的包含了一個(gè)電抗器用來對(duì)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(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)沖擊電網(wǎng)。但是一般工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)場環(huán)境相對(duì)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(shí)進(jìn)行，往往最易損壞。同時(shí)，對(duì)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(gè)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(gè)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(gè)補(bǔ)償點(diǎn)，每個(gè)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(gè)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(shí)運(yùn)行狀況，其最佳值是年平均意義上的，電壓波動(dòng)問題依然存在，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，這種方法就無能為力了。3.3.3手動(dòng)補(bǔ)償方案手動(dòng)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(shí)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(duì)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(dòng)補(bǔ)償方案自動(dòng)補(bǔ)償是微電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用。控制器根據(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(shí)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(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新階段。雖然各種微電腦功率因數(shù)自動(dòng)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(dòng)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(hào)，并利用運(yùn)放電路、門電路得到反映相位差的方波信號(hào)，傳給控制單元。微處理器接收到檢測信號(hào)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算得到實(shí)時(shí)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(shí)控制單元還具有過壓、過流、欠補(bǔ)及振蕩報(bào)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(dòng)補(bǔ)償TBB-Z動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(hào)和電流互感器二次電流信號(hào)，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(shí)的涌流或諧波，減少合閘時(shí)（后）對(duì)電網(wǎng)的干擾或諧波放大和對(duì)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