無功補償的必要性

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上一、無功補償的必要性現代化的企業(yè)中，電動機等感性負荷占據相當大比重，為了保證電動機拖動系統(tǒng)的可靠性，在選擇電動機的時候，往往容量偏大，出現“大馬拉小車”的現象，使電機的負荷率降低，造成功率因數和效率下降。電機的最高效率一般在75至滿負荷期間出現，而它的功率因數則在滿負荷時最高。它們在消耗有功功率的同時，也需要吸收大量無功功率。無功功率的出現不僅導致發(fā)電機出力下降，降低了輸配電設備效率，而且還增大了網損，嚴重影響供電質量。解決這一問題，目前主要措施是增容，即擴大變壓器和配電線路容量，從而提高供電能力。但是，增容投資大，施工工程量大，周期長。無功補償對企業(yè)的節(jié)能降耗意義非

2、常大。假如COSØ=0.7，則SINØ=0.71，此時整個配電室有功功率與無功功率基本相等，輸電線路、變壓器的負載有一半是無功功率，況且線路、變壓器的損耗與電流平方成正比，這個數字非常龐大。；如果把功率因數提高到0.95 以上，無功功率大大降低，節(jié)能效果顯著。大部分企業(yè)對無功補償的認識不足，僅僅是為了應付電力部門力調電價的考核，重視了變電站內的高壓無功補償，而廠區(qū)內的低壓無功補償往往不被重視，甚至忽視。部分企業(yè)動力車間為了減少故障率，減少設備的維護費用，低壓無功補償處于退出狀態(tài)，功率因數偏低。部分企業(yè)認為有自備電廠，發(fā)電機可以輸出無功功率，企業(yè)與電廠之間輸電距離又短，降低線

3、損意義不大，所以忽視了無功補償。其實，降低線損僅僅是其中一個指標，管理者忽視了發(fā)電機的有效出力，如果無功就地補償，發(fā)電機在煤耗增加不多的情況下多發(fā)有功功率，減少從網上的購電量，從節(jié)能將耗的角度來分析，企業(yè)的利潤會更可觀。隨著節(jié)能降耗的意識加強，發(fā)電廠內部的廠用電也逐漸在進行無功補償，提高廠變利用率，降低內部損耗。二、低壓無功補償的現狀和發(fā)展 低壓無功補償的發(fā)展經歷了4 代，第一代產品是常規(guī)的機械開關電器，自從有無功補償開始，就一直延續(xù)到現在，目前還有很多客戶在使用。這一代產品采用熔斷器、接觸器、熱繼電器控制電容器的投切。優(yōu)點是價格低廉，缺點是因為浪涌電流的存在，產生一系列的問題：接觸

4、器、熔斷器容易損壞，電容器漲肚等，下一張節(jié)針對這些問題，進行分析。第二代產品是半導體開關電器，即固態(tài)無觸點繼電器（可控硅）?？煽毓璞仨毑捎眠M口產品，價格昂貴。這一代產品的出現，目的是解決電容器投切瞬間產生的浪涌電流。因為可控硅的導通角能在電壓正玄波橫軸過零點處導通，接通電路，這樣電容器的充電電流即為零，沒有沖擊。實現了“過零投切”的同時，出現了另一個問題，即發(fā)熱問題。因為可控硅PN 節(jié)有壓降，35V，大電流通過就產生一個很大的功耗，相當于電容柜內有一個大功率的電爐在發(fā)熱，所以必須安裝散熱器，用4 個風機強制風冷。目前這一代產品在機械加工行業(yè)還在應用，因為可控硅有個優(yōu)點，能在毫秒內跟蹤負荷的變化

5、投切電容，所以在電焊機、行車、龍門吊車等負荷占多數的行業(yè)內還在應用，其他行業(yè)已被淘汰。第三代產品是復合開關電器，即接觸器與可控硅的結合。接通與斷開電容器回路采用可控硅，正常工作時采用接觸器。這樣解決了投切時的浪涌電流，又解決了可控硅的發(fā)熱問題。但是又帶來了新的問題，生產這個產品的廠家基本上是江浙一帶的小型企業(yè)，為了降低成本，大部分廠家采用了國產可控硅，耐壓等級為1600V，壽命短。因為晶閘管截止后所受反向峰值電壓是輸入電源電壓峰值的兩倍，最大值是額定電壓的1.4 倍，U=1.4*400*2=1120V，考慮到耐受電壓是額定電壓的23倍，至少要選用2500V 以上的產品。但是目前國內外小容量（1

6、00A 以下）晶閘管超過1600V 的產品價格非常高，加上電網過電壓、諧波等因素影響，造成現有復合開關中的晶閘管截止時處于電壓危險區(qū)，很容易擊穿破壞。第四代產品是電子繼電器。因為電子產品的發(fā)展已經非常成熟，將計算機軟硬件技術應用到電容器領域，采用微電子軟硬件技術、微型傳感器技術、現代控制技術對機械觸點進行改造，采用單片機進行電壓、電流的交流采樣，捕捉正弦波的橫軸零點，實現過零投切。實踐證明，這一代產品在城農網、化工、煤炭、鋼鐵、造紙等實際工程收到良好的效果。以下是針對常規(guī)產品容易出現的問題，采用第四代產品提出的解決方案。三、目前低壓無功補償存在的問題和解決方案低壓無功補償的確非常重要，但是在實

7、際應用過程中頻繁出現故障，影響正常生產，增加了維護成本，困擾一線運行維護工程師，最終被退出運行。原因是什么？能否解決這些問題？1、電容器漲肚、爆炸；2、接觸器、熔斷器容易損壞（浪涌電流導致）；3、控制回路數量少（最多12 路）；4、功率因數控制器故障，導致系統(tǒng)癱瘓；5、三相不平衡，傳統(tǒng)補償容易導致過補或欠補；6、擴容不方便；7、電容柜散熱量大；8、采用一種相同容量的電容器，精度不夠。電容器漲肚、爆炸由于環(huán)境溫度過高、母線電壓偏高、諧波、漏電流等因素，導致電容器體內溫度升高，如果不采取措施，導致電容器漲肚，最終爆炸。另外，在生產過程中，電源不穩(wěn)定，有短時間停電、送電的現象，在這個過程中往往會出現

8、電容器冒煙的情況。因此企業(yè)用戶每年都要更換部分電容器，電容器漲肚、爆炸等問題一直沒有得到有效解決。電力系統(tǒng)的室外桿上無功補償箱經過一個夏天的高溫也會有部分出現問題。解決方案：在電容器內埋入溫度傳感器，利用CPU 采集電容器體內溫度，在軟件中設定過溫保護定值，高于定值（58 度）自動切除電容器，退出運行，確保設備不受損害。溫度低于定值（53 度）自動投入。另外，采用干式電容器，絕緣介質是環(huán)氧樹脂。常規(guī)產品投切涌流大，引發(fā)多項故障目前無功補償方式是采用交流接觸器投切，投電容器的時候容易產生涌流，對電容器、對電網都有沖擊；切電容器的時候，交流接觸器拉弧。導致如下結果：1、電容器頻繁受到沖擊，容量衰減

9、，壽命降低；2、熔斷器容易擊穿；3、交流接觸器容易損壞。工人師傅們往往抱怨“保險又爆了，接觸器噪音受不了了”。電容器在接通瞬間是一個暫態(tài)短路充電過程，阻抗小，充電電流可達到很高的數值，即大家俗稱的“浪涌電流”，同時伴隨頻率從幾百到幾千赫茲的振蕩，對電器元件是一個嚴峻的考驗。熔斷器存在的問題：底座必須安裝絕緣墊，老化后絕緣性能下降。頻繁經過大電流后，底座碎裂炭化，碎片引起其他意外。另外容性電流不容易斷弧，導致誤動、拒動、群爆現象。如果三相只有一相熔斷，就會出現三相不平衡，對電網、電容器都不利。交流接觸器在投入時因為浪涌電流，觸點閉合時產生火花，容易燒損觸點；切斷電容時，會產生電弧，電壓瞬速降低，

10、但是電流先升后將，接觸器觸點容易粘聯，造成回路斷不開。解決辦法是選擇大容量的接觸器、電容專用接觸器、串連限流電抗器。因為涌流大，熔斷器容易被擊穿，部分開關廠改用微型斷路器（空氣開關），雖然方便了，但是存在很大的隱患：微型斷路器的開斷能力只有4000A6000A，如果發(fā)生相間短路，觸點就會粘聯，不能斷開控制回路，失去保護作用，嚴重的時候能夠導致越級跳閘，擴大故障面。解決方案：采用微電子技術， CPU 對電壓、電流的正弦波進行交流采樣，根據功率因數的變化，當需要增加無功的時候，在電壓過零點投入電容器；當需要減少無功的時候，在電流過零點切除電容器?！斑^零投切”技術減少了浪涌電流，以上問題也不存在了。

11、因控制器限制，控制級數最多12 路常規(guī)控制器內部采用繼電器輸出，導致回路數量不能太多，目前市場上最多12 路。如果超過12 路，只能采用多回路并聯使用，造成以下問題：1、因為接觸器線圈并聯，電阻減少，控制回路電流增大，長期工作容易燒毀繼電器；2、多回路并聯，導致每一級電容總容量增大，負荷波動時，電容頻繁投切，投上去出現過補，退下來功率因數又不達標，這樣就出現震蕩，接觸器、控制器容易損壞。解決方案：采用智能網絡技術，RS-485 網絡通訊，解決了控制器的瓶頸，最多能達到120 路，完全滿足工程需要。常規(guī)功率因數控制器易損壞，系統(tǒng)癱瘓目前市場上的功率因數控制器品種繁多，價格差距很大，從200 元到

12、3000 元不等，質量也差距很大?？刂破鞒霈F問題，整個系統(tǒng)癱瘓。所以在電容柜設計過程中，儀表盤上有一個“手動/自動”手柄開關，以備控制器損壞時切換到手動狀態(tài)。在電力系統(tǒng)中，因為控制器損壞而導致整個系統(tǒng)退出運行的案例很多。解決方案：取消功率因數控制器這個環(huán)節(jié)，采用智能網絡技術，構建485 通訊網絡，多臺電容器并聯使用，自動生成一個網絡，其中地址碼最小的一個為主機，其余則為從機，構成低壓無功自動控制系統(tǒng)。個別從機故障自動退出，不影響其余工作；主機故障自動退出，在其余從機中產生一個新的主機，組成一個新的系統(tǒng)。485 通訊接口，可以接入10KV 配電自動化系統(tǒng)的光纖無線通訊網絡，進行配電綜合管理。三相

13、不平衡對于單相負荷多的地方，往往會出現三相不平衡現象，中性線上電流偏大，同時也有功率因數低的情況。此時如果采用三相電容器補償，改變不了不平衡的問題，還有可能加大不平衡度，導致負荷小的那相過補。解決方案：采用混合補償方案，三相共補與單相補償結合的方案。電容的結構分為兩種，三角形接線的是三相共補電容器，星形接線的是分補電容器。補償精度不足，處于過補與欠補之間振蕩單只電容器容量的選擇要結合變壓器的容量和負荷變化性質，如果單只電容器容量過小，導致整體投資偏大；如果單只電容器容量過大，會出現投上某一只電容器后過補，退下來一只就處于欠補狀態(tài)。特別是在電動機空載狀態(tài)，功率因數比較低，無功缺額不算大的情況。解

14、決方案：常規(guī)的無功補償柜普遍采用一種規(guī)格相同容量的電容器，但是利用微電子智能技術，可以搭配多種不同容量的電容器。CPU 記錄每只電容器的網絡地址、容量大小，容量相同的電容器按循環(huán)投切原則，容量不同的電容器按適補原則投切，補償效果好。擴容不方便常規(guī)的無功補償柜在設計初期就已經定型，每個柜子一般在200KVAR 左右。隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，變壓器容量的增容，無功補償柜不能滿足需求，只有更換大容量的電容柜，或者因為空間不足，無法再補償。解決方案：智能式電容器產品體積小、接線簡單，一個GGD 柜最大容量可以做到800KVAR，隨著用戶電力負荷的增加，可以隨時增加電容器的數量，改變了常規(guī)模式因接線復雜、一成不變的局限性，適應企業(yè)發(fā)展的需要，可以分期投資。還可以方便地進行容量配置調整，實現無功補償優(yōu)化：容量富余，拆卸幾組；容量不足，隨時補充幾組。電容補償柜發(fā)熱量大，常年開門運行電容柜熱量比較大，特別是采用可控硅控制的補償柜，附帶散熱器，常年開門散熱。有人誤解這些熱量來自于電容器。其實電容器的發(fā)熱量僅僅是一小