無功補(bǔ)償原理

1、無功補(bǔ)償原理 :電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償?；拘畔?#183;中文名稱·無功補(bǔ)償原理··簡(jiǎn)介·在大系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償還用于調(diào)整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性；小系統(tǒng)中，通過恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償方法還可以調(diào)整三相不平衡電流。··原理&#

2、183;一是有功功率;二是無功功率· ·裝置特點(diǎn)·高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置主要由輸人開關(guān)柜、變壓器框、功率柜、控制框等組成。··產(chǎn)品特點(diǎn)·安裝、設(shè)定、調(diào)試簡(jiǎn)便·目錄1簡(jiǎn)介2基本原理3其他相關(guān)4斯威爾5裝置特點(diǎn)6產(chǎn)品特點(diǎn)在小系統(tǒng)中，通過恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償方法還可以調(diào)整三相不平衡電流。按照wangs定理:在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉(zhuǎn)移有功電流。因此，對(duì)于三相電流不平衡的系統(tǒng)，只要恰當(dāng)?shù)卦诟飨嗯c相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數(shù)均補(bǔ)償至接近1，而且可以使各相的有功電流達(dá)到平衡狀態(tài)

3、。基本原理折疊編輯本段無功補(bǔ)償折疊電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,熱能,化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能,只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能,電容器建立電場(chǎng)所占的電能.電流在電感元件中作功時(shí),電流滯后于電壓90°.而電流在電容元件中作功時(shí),電流超前電壓90°.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電

4、容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,實(shí)現(xiàn)方式折疊把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。意義折疊補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cos=0.8增加到cos=0.95時(shí)，裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW;反之，增加0.52KW對(duì)原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對(duì)新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。降低線損，由公式%=(1-cos/

5、cos)×100%得出其中cos為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，cos為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則:cos>cos，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少設(shè)計(jì)容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢(shì)在必行。常用方式折疊 集中補(bǔ)償:在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組; 分組補(bǔ)償:在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器; 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償:在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。確定無功補(bǔ)償容

6、量時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn): 在輕負(fù)荷時(shí)要避免過補(bǔ)償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟(jì)的。 功率因數(shù)越高，每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償就三種補(bǔ)償方式而言，無功就地補(bǔ)償克服了集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，是一種較為完善的補(bǔ)償方式:因電容器與電動(dòng)機(jī)直接并聯(lián)，同時(shí)投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。有利于降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動(dòng)機(jī)與控制設(shè)備的使用壽命。無功就地補(bǔ)償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定:QU0式中:Q-無功補(bǔ)償容量(kvar);U-電動(dòng)機(jī)的額定

7、電壓(V);0-電動(dòng)機(jī)空載電流(A);但是無功就地補(bǔ)償也有其缺點(diǎn):不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償;眾所周之，無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為:高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。其中就地補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬?duì)較小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場(chǎng)合，各司其職。其他相關(guān)折疊編輯本段控制電容器投切的器件主要有投切電容器專用接觸器、復(fù)合開關(guān)、同步開關(guān)和晶閘管。投切電容器專用接觸器有一組輔助接點(diǎn)串聯(lián)電阻后與主接點(diǎn)并聯(lián)。

8、在投入過程中輔助接點(diǎn)先閉合，與輔助接點(diǎn)串聯(lián)的電阻使電容器預(yù)充電，然后主接點(diǎn)再閉合，于是就限制了電容器投入時(shí)的涌流。復(fù)合開關(guān)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過零投入與電流過零切除，由繼電器接點(diǎn)來通過連續(xù)電流，這樣就避免了晶閘管的導(dǎo)通損耗問題，也避免了電容器投入時(shí)的涌流。但是復(fù)合開關(guān)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得比較復(fù)雜，成本也比較高，并且由于晶閘管對(duì)過流、過壓及對(duì)dv/dt的敏感性也比較容易損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合開關(guān)故障多半是由晶閘管損壞所引起的同步開關(guān)是近年來最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機(jī)械開關(guān)的接點(diǎn)準(zhǔn)確地在需要的時(shí)刻閉合或斷開。對(duì)于控制電容器的同步開關(guān)，就是

9、要在接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)的無電弧分?jǐn)唷Ｓ捎谕介_關(guān)省略了晶閘管，因此不僅成本降低，而且可靠性提高。同步開關(guān)是傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)與現(xiàn)代電子技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物，使機(jī)械開關(guān)在具有獨(dú)特技術(shù)性能的同時(shí)，其高可靠性以及低損耗的特點(diǎn)得以充分顯示出來。晶閘管是動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置唯一可選的器件，晶閘管的動(dòng)作速度快，可以在一個(gè)交流周期內(nèi)完成電容器的投入與切除，并且對(duì)投切次數(shù)沒有限制。但是晶閘管的導(dǎo)通損耗大，價(jià)格高，可靠性差，除非用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，否則并沒有優(yōu)勢(shì)可言。斯威爾折疊編輯本段應(yīng)用不需要設(shè)置專用的無功補(bǔ)償箱或者無功補(bǔ)償柜，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種場(chǎng)合的小容量就

10、地補(bǔ)償。在用電設(shè)備旁放置智能電容器在壁掛式配電箱內(nèi)放置智能電容器在工程車間配電設(shè)備內(nèi)(旁)放置智能電容器在用戶配變小于100kvar的計(jì)量柜、配電柜內(nèi)放置智能電容器優(yōu)點(diǎn):無功補(bǔ)償距離短，節(jié)能降損效果顯著，設(shè)備接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。配置參考:對(duì)于小容量負(fù)載，按照負(fù)載總功率的25%40%配置智能電容器容量。例:一臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償方案電動(dòng)機(jī)額定功率:50kW無功補(bǔ)償容量: 15kvar(10kvar+5kvar)智能電容器數(shù)量:1臺(tái) SWL-8MZS/450-10.5無功補(bǔ)償級(jí)數(shù): 0、5、10、15kvar低壓分組補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用對(duì)戶外配電變進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償，直接將設(shè)備安裝于柱掛式戶外設(shè)備箱內(nèi)。優(yōu)點(diǎn):體積

11、小、接線簡(jiǎn)、維護(hù)方便;投資小、節(jié)能降損效果顯著。配置參考:配變無功補(bǔ)償容量一般為配變?nèi)萘康?5%40%。例:戶外配電變壓器應(yīng)用方案配變?nèi)萘?200kVA無功補(bǔ)償容量:60kvar 2×30kvar(20kvar+10kvar)智能電容器數(shù)量:2臺(tái) SWL-8MZS/450-20.10無功補(bǔ)償級(jí)數(shù):0、10、20、30、40、50、60安裝在箱變低壓室，根據(jù)配電變壓器容量進(jìn)行補(bǔ)償，選用若干臺(tái)智能電容器聯(lián)機(jī)使用。優(yōu)點(diǎn):接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低、節(jié)約空間的顯著特點(diǎn)。配置參考:箱變無功補(bǔ)償容量一般為配變?nèi)萘康?5%40%。例:箱式變集中補(bǔ)償應(yīng)用方案箱變?nèi)萘?500kVA無功補(bǔ)償容量:190

12、kvar 4×40kvar(20kvar+20kvar)+ 1×30kvar(20kvar+10kvar)智能電容器數(shù)量:4臺(tái) SWL-8MZS/450-20.20 1臺(tái) SWL-8MZS/450-20.10高壓集中補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用低壓無功補(bǔ)償智能電容器實(shí)現(xiàn)在柜體內(nèi)組裝，構(gòu)成無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、節(jié)約成本。優(yōu)點(diǎn):補(bǔ)償效果好，容量可調(diào)整性好，接線簡(jiǎn)單、故障少、運(yùn)行維護(hù)方便。配置參考:根據(jù)成套柜補(bǔ)償容量的要求進(jìn)行配置。低壓成套柜配置容量參考:GGD柜型柜體尺寸:1000mm(寬) ×600mm(深) ×2230(高)mm可安裝智能電容器數(shù)量:20臺(tái)

13、 40kvar(20kvar+20kvar)無功補(bǔ)償總?cè)萘?800kvar(40kvar×20)MNS柜型柜體尺寸:600mm(寬) ×800mm(深) ×2200(高)mm可安裝智能電容器數(shù)量:12臺(tái) 40kvar(20kvar+20kvar)無功補(bǔ)償總?cè)萘?480kvar(40kvar×12)大容量電力電子裝置，普通電容器就地補(bǔ)償不恰當(dāng):隨著大型電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，尤其是采用大容量晶閘管電源供電后，致使電網(wǎng)波形畸變，諧波分量增大，功率因數(shù)降低。更由于此類負(fù)載經(jīng)常是快速變化，諧波次數(shù)增高，危及供電質(zhì)量，對(duì)通訊設(shè)備影響也很大，所以此類負(fù)載采用就地補(bǔ)償

14、是不安全，不恰當(dāng)?shù)?。因?yàn)殡娏﹄娮友b置會(huì)產(chǎn)生高次諧波，在負(fù)載電感上有部分被抑制。但當(dāng)負(fù)載并聯(lián)電容器后，高次諧波可順利通過電容器，這就等效地增加了供電網(wǎng)絡(luò)中的諧波成分。由于諧波電流的存在，會(huì)增加電容器的負(fù)擔(dān)，容易造成電容器的過流、過熱，甚至損壞。電力電子裝置供電的負(fù)載如電弧爐、軋鋼機(jī)等具有沖擊性無功負(fù)載，這要求無功補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)速度要快，但并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方法是難以奏效。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁或經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，不宜采用普通電容器就地補(bǔ)償:異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流約為額定電流的4-7倍，即使采用降壓起動(dòng)措施，其起動(dòng)電流也是額定電流的2-3倍。因此在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)的電容器勢(shì)必流過浪涌沖擊電流

15、，這對(duì)頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合，不僅增加線損，而且引起電容器過熱，降低使用壽命。 此外，對(duì)具有正反轉(zhuǎn)起動(dòng)的場(chǎng)合，應(yīng)把補(bǔ)償電容器接到接觸器頭電源進(jìn)線側(cè)，這雖能使電容隨電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而投入。但當(dāng)接觸器剛斷開時(shí)，電容器會(huì)向電動(dòng)機(jī)繞組放電，引起電動(dòng)機(jī)自激產(chǎn)生高電壓，這也有不妥之處。若將補(bǔ)償電容器接于電源側(cè)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停運(yùn)時(shí)，電網(wǎng)仍向電容器供給電流，造成電容器負(fù)擔(dān)加重，產(chǎn)生不必要的損耗。為此，對(duì)無功補(bǔ)償功率較大的電容器，如需接在電源進(jìn)線側(cè)，則應(yīng)對(duì)電容器另外加控制開關(guān)，在電動(dòng)機(jī)停運(yùn)時(shí)予以切除。就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞑灰瞬捎闷胀娏﹄娙萜?推廣就地補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，不宜直接使用普通油浸紙質(zhì)電力電容器，因?yàn)槠渥杂δ芎懿睿褂弥锌赡墚a(chǎn)

16、生永久性擊穿，甚至引起爆炸，危及人身安全。應(yīng)用選型需要考慮的因素1、諧波含量及分布配電系統(tǒng)可能產(chǎn)生的電流諧波次數(shù)與幅值及電壓諧波總畸變率，根據(jù)諧波含量確認(rèn)補(bǔ)償方案。2、負(fù)荷類型配電系統(tǒng)現(xiàn)行負(fù)荷和非線性負(fù)荷占總負(fù)荷比例，根據(jù)比例確定補(bǔ)償方案。3、無功需求配電系統(tǒng)中如果感性負(fù)荷比例大則無功需求大，補(bǔ)償容量應(yīng)增大。4、符合變化情況配電系統(tǒng)中若靜態(tài)符合多，則采用靜態(tài)補(bǔ)償，若頻繁變化負(fù)荷多則采用動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償較合適。5、三相平衡性配電系統(tǒng)中若三相負(fù)荷平衡則采用三相共補(bǔ)，若三相負(fù)荷不平衡則采用分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償。無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案參考基于斯威爾電氣提供的智能無功補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)的無功補(bǔ)償方案，可參考下述原則。非

17、線性負(fù)荷比率無功補(bǔ)償 設(shè)計(jì)方案三相平衡靜態(tài)負(fù)荷三相不平衡靜態(tài)負(fù)荷三相平衡頻繁變化負(fù)荷三相不平衡頻繁變化負(fù)荷負(fù)荷中非線性設(shè)備15%變壓器容量(主要為線性負(fù)荷)三相共補(bǔ)，復(fù)合開關(guān)過零投切，智能電容器:SWL-8MZS分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償，復(fù)合開關(guān)過零投切;電容器:SWL-8MZF或SWL-8ZMS三相共補(bǔ)，可控硅開關(guān)動(dòng)態(tài)切換電容器:SWL-DMZS分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償，可控硅開關(guān)動(dòng)態(tài)切換;電容器:SWL-DMZF或SWL-DZMS15%<負(fù)荷中非線性設(shè)備比率50%變壓器容量(存在一定量的諧波)三相共補(bǔ)復(fù)合開關(guān)過零投切電容回路中串聯(lián)6%或12%;濾波電抗電容器:SWL-LBMZS分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償

18、復(fù)合開關(guān)過零投切電容回路中串聯(lián)6%或12%非調(diào)諧濾波電抗電容器:SWL-LBMZF或SWL-LBMZS三相共補(bǔ)可控硅開關(guān)動(dòng)態(tài)切換電容回路中串聯(lián)6%或12%非調(diào)諧濾波電抗電容器:SWL-LBDMZS分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償可控硅開關(guān)動(dòng)態(tài)切換電容回路中串聯(lián)6%或12%非調(diào)諧濾波電抗電容器:SWL-LBDMZF或SWL-LBDMZS諧波治理目標(biāo)破壞電容與系統(tǒng)的并聯(lián)諧振，部分吸收系統(tǒng)中的3、5、7次以上諧波同左負(fù)荷中非線性設(shè)備比率>50%變壓器容量(存在大量諧波)三相共補(bǔ)復(fù)合開關(guān)過零投切由電容或電抗組成的調(diào)諧濾波回路電容器:SWL-LBMZS分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償復(fù)合開關(guān)過零投切由電容或電抗組成的調(diào)諧濾波

19、回路電容器:SWL-LBMZF或SWL-LBMZS三相共補(bǔ)可控硅開關(guān)動(dòng)態(tài)切換由電容或電抗組成的調(diào)諧濾波回路電容器:SWL-LBDMZS分相補(bǔ)償或混合補(bǔ)償可控硅開關(guān)動(dòng)態(tài)切換由電容或電抗組成的調(diào)諧濾波回路電容器:SWL-LBDMZF或SWL-LBDMZS諧波治理目標(biāo)完全吸收3、5、7次及以上電流諧波完全吸收3、5、7次及以上電流諧波完全吸收3、5、7次及以上電流諧波完全吸收3、5、7次及以上電流諧波展開裝置特點(diǎn)折疊編輯本段高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置主要由輸人開關(guān)柜、變壓器框、功率柜、控制框等組成。(1)輸入變壓器將電網(wǎng)電壓變?yōu)檫m合功率單元工作的電壓。實(shí)現(xiàn)高壓與低壓的電氣隔離，各功率單元之間相對(duì)獨(dú)立，所以可以較容易地引入軟開關(guān)控制，直流側(cè)的均壓比較容易實(shí)現(xiàn)，增加系統(tǒng)可靠性。(2)功率單元SVG的核心主電路，用以實(shí)現(xiàn)功率變換。模塊化設(shè)計(jì)，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，單元可以互換。(3)輸出電抗器用于將SVG與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)能量的緩沖。減少SVG輸出電流中的開關(guān)紋波，降低共模干擾。(4)控制柜柜式結(jié)構(gòu)，用于對(duì)SVG及其輔助設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。實(shí)現(xiàn)