《畢業(yè)設(shè)計(jì)低壓無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)》

1、摘要本課題研究以低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償改造為背景，研制了一種360KVAR無功功率補(bǔ)償裝置，該裝置以實(shí)時(shí)的電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆绞?，投切、分段時(shí)按國家有關(guān)規(guī)定限制涌流，補(bǔ)償斷電源功率因數(shù)不低于0.95，自動(dòng)補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功損耗，提高功率因數(shù)，降低線損，從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量。裝置采用JKL2B12系列無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，取樣物理量為無功電流，交流采樣抗電網(wǎng)高次諧波干擾，提取基波電力參數(shù)控制投切電力電容器來提高功率因數(shù)。電容器接觸器則采用CJ19-63/21系列，該接觸器帶有抑制涌流裝置，能有效的減少合閘涌流對(duì)電容的沖擊和抑制開斷時(shí)的過電壓。關(guān)鍵字：無功補(bǔ)償，低壓,控制器，

2、接觸器，電力電容器AbstractWhat this article studies is based on the alteration of reactive power compensation of low voltage, then developed a 360KVAR reactive power compensation device.The device based on the monitoring data of the grid in real time,the use of dynamic compensation based on the way when cutt

3、ing, subsection, throwing in accordance with relevant state regulations limit inrush current, power factor compensation off power not less than 0.95 automatically compensate reactive power loss in the grid, improving power factor, reduce line loss, so as to improve the load capacity and power supply

4、 quality. Device uses JKL2B - 12 series of reactive power automatic compensating controller, sampling parameters for reactive current power resistance, ac sample HHG interference, extraction base wave power parameter control electric power capacitor to cast cut increase power factor. Capacitor conta

5、ctor has adopted CJ19-63/21 series, this contactor with reject inrush current device, it can effectively reduce the impact of capacitance gushed off when open circuit and inhibition of overvoltage. Key words: reactive power compensation, low voltage, controller,contactor, electric power capacitor目錄

6、TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294511991 摘要 PAGEREF _Toc294511991 h 1 HYPERLINK l _Toc294511992 Abstract PAGEREF _Toc294511992 h 2 HYPERLINK l _Toc294511993 目錄 PAGEREF _Toc294511993 h 3 HYPERLINK l _Toc294511994 第1章 緒論 PAGEREF _Toc294511994 h 4 HYPERLINK l _Toc294511995 1.1 研究背景 PAGEREF _Toc2945119

7、95 h 4 HYPERLINK l _Toc294511996 1.2 無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展?fàn)顩r PAGEREF _Toc294511996 h 4 HYPERLINK l _Toc294511997 1.3 本文的研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc294511997 h 6 HYPERLINK l _Toc294511998 第2章 無功補(bǔ)償?shù)脑?PAGEREF _Toc294511998 h 8 HYPERLINK l _Toc294511999 2.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?PAGEREF _Toc294511999 h 9 HYPERLINK l _Toc294512000 2.2 低壓電網(wǎng)中

8、的幾種無功補(bǔ)償方式 PAGEREF _Toc294512000 h 11 HYPERLINK l _Toc294512001 2.3 確定補(bǔ)償容量的幾種方法 PAGEREF _Toc294512001 h 12 HYPERLINK l _Toc294512002 從提高功率因數(shù)需要確定補(bǔ)償容量 PAGEREF _Toc294512002 h 12 HYPERLINK l _Toc294512003 2.3.2 從降低線路有功損耗需要來確定補(bǔ)償容量 PAGEREF _Toc294512003 h 12 HYPERLINK l _Toc294512004 2.3.3 從提高運(yùn)行電壓需要來確定補(bǔ)償容

9、量 PAGEREF _Toc294512004 h 12 HYPERLINK l _Toc294512005 低壓無功補(bǔ)償裝置的選擇應(yīng)注意的問題 PAGEREF _Toc294512005 h 13 HYPERLINK l _Toc294512006 2.4.1 按投切方式分類 PAGEREF _Toc294512006 h 13 HYPERLINK l _Toc294512007 2.4.2 控制器的選型 PAGEREF _Toc294512007 h 16 HYPERLINK l _Toc294512008 電容器投切開關(guān)的選型 PAGEREF _Toc294512008 h 16 HYP

10、ERLINK l _Toc294512009 電容器的選型 PAGEREF _Toc294512009 h 17 HYPERLINK l _Toc294512010 第3章 360kVar低壓無功功率補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294512010 h 19 HYPERLINK l _Toc294512011 低壓無功補(bǔ)償裝置功能要求 PAGEREF _Toc294512011 h 19 HYPERLINK l _Toc294512012 3.2 低壓無功補(bǔ)償裝置的原理圖 PAGEREF _Toc294512012 h 19 HYPERLINK l _Toc294512013 3.3

11、 控制器 PAGEREF _Toc294512013 h 21 HYPERLINK l _Toc294512014 3.4 接觸器 PAGEREF _Toc294512014 h 23 HYPERLINK l _Toc294512015 3.5 電容器 PAGEREF _Toc294512015 h 25 HYPERLINK l _Toc294512016 3.6 電抗器 PAGEREF _Toc294512016 h 26 HYPERLINK l _Toc294512017 3.7 控制策略 PAGEREF _Toc294512017 h 26 HYPERLINK l _Toc2945120

12、18 3.8 投切方式 PAGEREF _Toc294512018 h 27 HYPERLINK l _Toc294512019 3.9 裝置接線圖 PAGEREF _Toc294512019 h 27 HYPERLINK l _Toc294512020 總結(jié) PAGEREF _Toc294512020 h 30 HYPERLINK l _Toc294512021 致謝 PAGEREF _Toc294512021 h 31 HYPERLINK l _Toc294512022 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294512022 h 32第1章 緒論1.1 研究背景目前，我國的電網(wǎng)，特別是廣大的

13、低壓電網(wǎng)，普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況。導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因是眾多的感性負(fù)載用電設(shè)備設(shè)計(jì)落后，功率因數(shù)較低。比如我國的電動(dòng)機(jī)消耗的電能占全部發(fā)電量的70%，而由于設(shè)計(jì)和使用等方面的原因我國電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)往往較低，一般約為 SKIPIF 1 0 。在這種情況下，采用無功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)，對(duì)提高電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)潛力是十分必要的，世界各國都把無功補(bǔ)償作為電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。從我國電網(wǎng)功率因數(shù)和補(bǔ)償深度來看，我國與世界發(fā)達(dá)國家有不小差距。因此大力推廣無功補(bǔ)償技術(shù)是非常必要的，并且從以下數(shù)據(jù)，我們也能看出發(fā)展無功補(bǔ)償所能帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益。2007年 ，我國年總發(fā)電量為32559億千瓦時(shí)

14、，統(tǒng)計(jì)線損率為8.77%，但是這個(gè)數(shù)字沒有包含相當(dāng)大的110千伏、35千伏、10千伏的輸電線損及千伏的低壓電網(wǎng)線損。據(jù)報(bào)道，估計(jì)實(shí)際的統(tǒng)計(jì)線損率約為15%，即2007年全國年線損量約為4800億千瓦時(shí)。設(shè)全國的理論線損與統(tǒng)計(jì)線損相一致，其中可變線損約占理論總線損的80%，則年可變線損電量約為3900億千瓦時(shí)。設(shè)當(dāng)前全國電力網(wǎng)總負(fù)荷的當(dāng)前功率因數(shù) SKIPIF 1 0 ，采用無功功率補(bǔ)償后，把電力網(wǎng)總負(fù)荷的功率因數(shù)提高到 SKIPIF 1 0 ，則每年可以降低線損約為390億千瓦時(shí)，按元每千瓦時(shí)計(jì)，價(jià)值約為185億元。設(shè)2007年全國電網(wǎng)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，則電網(wǎng)的最大負(fù)荷約為2

15、億千瓦，當(dāng)用無功功率補(bǔ)償法把功率因數(shù) SKIPIF 1 0 ,提高到 SKIPIF 1 0 ，全國電網(wǎng)需總補(bǔ)償容量約為億千瓦。當(dāng)前無功功率補(bǔ)償裝置設(shè)備主要為電力電容器，設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備每千瓦的平均綜合造價(jià)為50元，則全國無功補(bǔ)償裝置的總投資約為29億元。應(yīng)當(dāng)指出，節(jié)省240億千瓦時(shí)約相當(dāng)于一座400萬千瓦火電廠的年發(fā)電量，而建一座400萬千瓦的火電廠需綜合費(fèi)用約為300億元，同時(shí)每年需燃燒煤約為1200萬噸，每年產(chǎn)生 SKIPIF 1 0 , SKIPIF 1 0 等有害物質(zhì)約為600萬噸。由此可見，產(chǎn)生相同的電力，無功補(bǔ)償?shù)馁M(fèi)用約為新建電廠費(fèi)用10%，而且無功補(bǔ)償設(shè)備的費(fèi)用僅需兩個(gè)月的無功功率

16、補(bǔ)償?shù)膶p節(jié)電費(fèi)用即可全部收回。綜上所述 ，無功補(bǔ)償不僅具有如上所述的節(jié)省投資、節(jié)省電力、節(jié)省燃煤及污染等作用，同時(shí)還可以提高電力系統(tǒng)設(shè)備的供電能力，改善電壓質(zhì)量，減少用戶電費(fèi)開支，延緩用戶的增容改造等作用。1.2 無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展?fàn)顩r近20年來，世界各地（包括美國、法國、意大利、英國、俄羅斯、日本等國）發(fā)生的由電壓穩(wěn)定和電壓崩潰引發(fā)的大面積停電事故引起了各國的高度重視。持續(xù)了短短72小時(shí)的8.14美加大停電給美國造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，這次事故提醒人們，電網(wǎng)運(yùn)行要有足夠的無功備用容量，無功不能靠遠(yuǎn)距離傳輸，在電力市場環(huán)境下，必須制定統(tǒng)一的法規(guī)以激勵(lì)獨(dú)立發(fā)電商和運(yùn)營商從維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)安全性

17、的角度提供充足的無功備用。在我國也曾多次發(fā)生電壓崩潰事故，如1993年和1996年南方電網(wǎng)的幾次事故，這些事故都促使人們采取各種措施以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。早期的無功補(bǔ)償裝置為并聯(lián)電容器和同步補(bǔ)償器，多用在系統(tǒng)的高壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償。至今并聯(lián)電容器仍是一種主要補(bǔ)償方式，應(yīng)用范圍廣泛，只是控制器在不斷的更新發(fā)展。同步補(bǔ)償器的實(shí)質(zhì)是同步電機(jī)，當(dāng)勵(lì)磁電流發(fā)生改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)可隨之平滑的改變輸出無功電流的大小和方向，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有好處。但同步補(bǔ)償器成本高，安裝復(fù)雜，維護(hù)困難，使其推廣使用受到限制。隨著近代電力電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，無功補(bǔ)償技術(shù)也隨之發(fā)展。在第一個(gè)工業(yè)用晶閘管出現(xiàn)之前，電子半導(dǎo)體由于功率過小

18、，在直流傳動(dòng)，交流傳動(dòng)，電磁合閘，交流不間斷電源和無功補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)一直沒有得到應(yīng)有的推廣使用。晶閘管的出現(xiàn)標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生，并以此為起點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，新型的電力電子器件不斷問世，由此引發(fā)了眾多行業(yè)的變革，如交流變頻調(diào)速技術(shù)的蓬勃發(fā)展。同樣電力電子技術(shù)對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)也帶來了新的發(fā)展鍥機(jī)。無功補(bǔ)償技術(shù)和電力電子技術(shù)的結(jié)合主要有以下三方面：1是作為投切電容器的開關(guān)。因?yàn)殡娏Π雽?dǎo)體開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間短(PS級(jí))，所以能夠選擇電容的投切角度，實(shí)現(xiàn)零電壓投切，避免了涌流的產(chǎn)生，提高了電容器使用的可靠性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置中的輸出回路就引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)。2是作

19、為無功輸出的調(diào)節(jié)開關(guān)。由于電力電子器件的高開關(guān)頻率，使其能夠方便地控制電容器電流的導(dǎo)通角，從而實(shí)現(xiàn)無功的連續(xù)調(diào)節(jié)，快速跟蹤負(fù)載無功的變化。靜止型無功補(bǔ)償器是其中的代表。3是引入電力電子變流技術(shù)，將變流器作為無功電源來調(diào)節(jié)無功的輸入和輸出，起到補(bǔ)償負(fù)載無功的作用。經(jīng)常用的是靜止調(diào)相機(jī)和有源濾波器。由無功補(bǔ)償源在主電路回路中連接方式的不同，無功補(bǔ)償器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種結(jié)構(gòu)。依據(jù)電力電子技術(shù)在無功補(bǔ)償中應(yīng)用的方式不同，現(xiàn)代無功補(bǔ)償裝置大致可分為以下幾種類型： 1 TSC (Thyristor Switched Cpacitor)型無功補(bǔ)償裝置，它屬于并聯(lián)型無功補(bǔ)償裝置。主回路如圖1-1所示，是

20、由多臺(tái)電力電容器并聯(lián)以及由可控硅構(gòu)成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。裝置根據(jù)無功電流的大小來決定投入電容組數(shù)。由此可見TSC的無功調(diào)節(jié)是有級(jí)的，它無法連續(xù)的輸出無功，這使其在使用中存在合理選擇電容，適當(dāng)分級(jí)的問題。但它的優(yōu)點(diǎn)也明顯，即結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，電容器利用率高，使用中不存在諧波污染等。2 FC - TCR( Fixed capacitor-Thyristor Controlled Reactor)型無功補(bǔ)償裝置，它屬于并聯(lián)型無功補(bǔ)償裝置。其主回路如圖1-2所示。FC-TCR方式是用雙相可控硅的相位控制，調(diào)整電抗器的電流，從而調(diào)整無功功率的方式。當(dāng)以電壓零相位為基準(zhǔn)時(shí)，調(diào)節(jié)TCR中的可控硅的引燃角 SK

21、IPIF 1 0 。 SKIPIF 1 0 可以從 SKIPIF 1 0 到 SKIPIF 1 0 范圍內(nèi)變化。補(bǔ)償器的電流 SKIPIF 1 0 ，此電流可隨 SKIPIF 1 0 角的變化而變化為感性或容性，這樣就改變了FC-TCR的無功功率，并可連續(xù)均勻的調(diào)節(jié)。由于TCR中除可控硅全導(dǎo)通或關(guān)斷之外器電流都是非正弦的，所以它是一個(gè)電流諧波源，對(duì)電網(wǎng)有一定的危害。該裝置在電容和電感之間形成無功損耗，電容利用率低并且電抗器體積較大，成本高。 SKIPIF 1 0 圖 1.1 TSC 型無功補(bǔ)償裝置主回路 SKIPIF 1 0 圖1.2 FC-TCR型無功補(bǔ)償器的主回路3靜止調(diào)相機(jī)ASVC (A

22、dvantage Static Var Compensator),屬于串聯(lián)型補(bǔ)償器。它由于輸出電壓可超前或滯后系統(tǒng)電壓，因此可以和系統(tǒng)進(jìn)行有功、無功之間的交換。它可以連續(xù)調(diào)節(jié)無功，并且能夠抑制諧波，補(bǔ)償特性較好。但該系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大，制造和維護(hù)都不便，成本高等問題，不便在全國推廣使用。1.3 本文的研究內(nèi)容 當(dāng)前，在農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)改造建設(shè)中都需要無功補(bǔ)償裝置，無功補(bǔ)償更廣泛地應(yīng)用于工礦、醫(yī)療、科研、企業(yè)、油田、煤礦、港口、居民小區(qū)、公用設(shè)施等需要低壓無功快速補(bǔ)償?shù)碾娏τ脩簟２捎秒娏﹄娙萜鬟M(jìn)行無功補(bǔ)償是節(jié)能降損、改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量最方便、最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，這種方法安裝方便、建設(shè)周期短、

23、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡便、自身損耗小。本文正是基于馬鋼耐火材料公司的供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和改造工程低壓無功補(bǔ)償電控柜項(xiàng)目的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)一種以接觸器為投切開關(guān)的低壓無功補(bǔ)償裝置，該裝置具有較高的經(jīng)濟(jì)適用性。根據(jù)采用接觸器投切的方法，并設(shè)計(jì)出低壓無功補(bǔ)償器的電容器和電抗器，設(shè)計(jì)三相電容器保護(hù)，設(shè)計(jì)出電容器、限流電抗器參數(shù)等。本文的結(jié)構(gòu)安排如下:第一章是緒論部分，對(duì)該課題的研究背景和低壓無功功率補(bǔ)償裝置的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀作一概括性的介紹；第二章介紹了無功功率補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)理論，包括無功功率補(bǔ)償?shù)膸追N基本方式，確定補(bǔ)償容量的方法以及低壓無功功率裝置的選擇等等；第三章給出了低壓無功功率裝置的整體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各個(gè)功能模

24、塊所實(shí)現(xiàn)的功能和設(shè)計(jì)方案作詳細(xì)的介紹。第2章 無功補(bǔ)償?shù)脑黼娏W(wǎng)中的變壓器和電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工做的。磁場所具有的磁場能是由電源供給的。電動(dòng)機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無功功率。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個(gè)周期內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無功功率。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲(chǔ)于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。無功功率在電力網(wǎng)元件中流動(dòng)，將會(huì)在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率。 SKIPIF 1 0 圖 2.

25、1 局部電力網(wǎng)的等值電路圖由局部電力網(wǎng)的等效電路圖21可知，電力網(wǎng)中由于無功負(fù)荷而帶來的電壓損耗 SKIPIF 1 0 的計(jì)算公式為： SKIPIF 1 0 式中： SKIPIF 1 0 電網(wǎng)的額定電壓 SKIPIF 1 0 元件的末端電壓 SKIPIF 1 0 電網(wǎng)中的電壓和電流的差角 R X電網(wǎng)中元件的等效電阻和電抗 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 元件末端的有功負(fù)載和無功負(fù)載由上式可知由負(fù)荷的無功功率 SKIPIF 1 0 在元件引起的損耗 SKIPIF 1 0 的計(jì)算公式為: SKIPIF 1 0 而由負(fù)荷的有功功率 SKIPIF 1 0 在元件中引起的電壓損耗的計(jì)算公式為

26、： SKIPIF 1 0 可見的元件電阻小于電抗的電網(wǎng)中，無功引起的電壓損耗占主要部分。電網(wǎng)中的線損公式如下： SKIPIF 1 0 式中： SKIPIF 1 0 ， SKIPIF 1 0 ，其中有功線損 SKIPIF 1 0 的計(jì)算公式為： SKIPIF 1 0 R，這其中由于無功功率在電網(wǎng)中流動(dòng)而引起的有功線損 SKIPIF 1 0 的計(jì)算公式為： SKIPIF 1 0 由上述分析可見，要減少電力網(wǎng)中的電壓損耗和電網(wǎng)的線損率，提高用戶端的電壓質(zhì)量的重要措施之一，是減少電力網(wǎng)元件中的無功傳輸，可以從提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)和進(jìn)行無功補(bǔ)償兩方面來解決這個(gè)問題。 2.1 無功補(bǔ)償?shù)脑韺㈦娙萜骱碗?/p>

27、感并連在同一電路中，電感吸收能量時(shí)，正好電容器釋放能量，而電感放出能量時(shí)，電容器卻在吸收能量。能量就在它們之間交換，即感性負(fù)荷(電動(dòng)機(jī)、變壓器等)所吸收的無功功率，可由電容器所輸出的無功功率中得到補(bǔ)償。因此，把由電容器組成的裝置稱為無功補(bǔ)償裝置。此外，同步電動(dòng)機(jī)等也可以作為無功補(bǔ)償裝置。無功補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砜捎蓤D22來解釋：設(shè)電感性負(fù)荷需要從電源吸取的無功功率為 SKIPIF 1 0 ，裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置后，補(bǔ)償無功功率為 SKIPIF 1 0 ，使電源輸出的無功功率減少為 SKIPIF 1 0 ，功率因數(shù)由 SKIPIF 1 0 提高到 SKIPIF 1 0 ，視在功率 SKIPIF 1 0

28、減少到 SKIPIF 1 0 。 SKIPIF 1 0 圖2. 2 無功補(bǔ)償原理示意圖視在功率的減少可相應(yīng)減少供電線路的截面和變壓器的容量，降低供用電設(shè)備的投資。例如一臺(tái)1000千伏安的變壓器，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)為0.7 時(shí)，可供700千瓦的有功負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)提高到時(shí)，可供900千瓦的有功功率。同一臺(tái)變壓器，因?yàn)樨?fù)荷的功率因數(shù)的提高而可多供200千瓦負(fù)荷，是相當(dāng)可觀的。 SKIPIF 1 0 可見，因采用無功補(bǔ)償措施后，電源輸送的無功功率減少了，相應(yīng)的也使電網(wǎng)和變壓器中的功率損耗的下降，從而提高了供電效率。由電壓損耗計(jì)算公式 SKIPIF 1 0 可知，采用無功補(bǔ)償措施后，因通過電力網(wǎng)無

29、功功率的減少，降低了電力網(wǎng)中的電壓損耗，提高了用戶處的電壓質(zhì)量。并聯(lián)電容器的無功補(bǔ)償作用和原理，也可以用圖 加以說明。 SKIPIF 1 0 圖 并聯(lián)電容器的補(bǔ)償電流向量圖圖中的用電負(fù)荷總電流 SKIPIF 1 0 可以分解為有功電流分量 SKIPIF 1 0 ，和無功電流分量 SKIPIF 1 0 (電感性的)。當(dāng)并聯(lián)電容器投入運(yùn)行時(shí)，流入電容器的容性電流 SKIPIF 1 0 與 SKIPIF 1 0 方向相反，故可抵消一部分 SKIPIF 1 0 使電感性電流分量 SKIPIF 1 0 降低為 SKIPIF 1 0 ，總電流由 SKIPIF 1 0 降為 SKIPIF 1 0 ，功率因數(shù)

30、也由 SKIPIF 1 0 提高到 SKIPIF 1 0 。這時(shí)，負(fù)荷所需的無功功率全部由補(bǔ)償電容供給，電網(wǎng)只需供給有功功率。根據(jù)第一章的有功電流 SKIPIF 1 0 與無功電流 SKIPIF 1 0 的定義，還可以用圖理解電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)淖饔门c原理。設(shè)負(fù)荷實(shí)際吸收的電流為 SKIPIF 1 0 ，為了使輸電線路上流過純有功電流 SKIPIF 1 0 ，則需要在負(fù)荷端接入一個(gè)無功補(bǔ)償器，補(bǔ)償器提供的電流為 SKIPIF 1 0 ，則 SKIPIF 1 0 這里 的 SKIPIF 1 0 就是無功電流 SKIPIF 1 0 ，這就是電力系統(tǒng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)囊c(diǎn)。這是完全的補(bǔ)償，線路上的電流

31、 SKIPIF 1 0 是為產(chǎn)生負(fù)載實(shí)際功率(平均功率)而攜帶能量最小的電流，因而在線路上造成的損失是最小的。此時(shí)， SKIPIF 1 0 的波形和 SKIPIF 1 0 相同，即電壓和電流的相位相同。 SKIPIF 1 0 圖 電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償原理圖2.2 低壓電網(wǎng)中的幾種無功補(bǔ)償方式廣大市電低壓電網(wǎng)處于電網(wǎng)的最末端，因此補(bǔ)償?shù)蛪簾o功負(fù)荷是電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫?，而且可以提高用戶配電變壓器的利用率，改善用戶功率因?shù)和電壓質(zhì)量，并有效降低電能損失。低壓補(bǔ)償對(duì)用戶及供電部門都有利。低壓無功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)是實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，通常采用地方式有三種： 隨機(jī)補(bǔ)償、隨

32、器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)共同投切。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)貎?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停止運(yùn)補(bǔ)償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。且具有投資少，配置靈活，維修簡單等優(yōu)點(diǎn)。為防止電機(jī)推出時(shí)產(chǎn)生自激過電壓，補(bǔ)償容量一般不大于電機(jī)的空載無功。隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。有很多的低壓配電網(wǎng)中的變壓器，尤其是農(nóng)網(wǎng)配電變壓器，普遍存在負(fù)荷輕的現(xiàn)象。在負(fù)荷時(shí)接近空載，此時(shí)配電變壓器的空載無功是電網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分。隨器補(bǔ)償由于補(bǔ)在低壓側(cè)，可有效地補(bǔ)償配變空載無功， 且連線簡單，

33、 做到無功地就地補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kV母線上的補(bǔ)償方式。補(bǔ)償電容器組的固定連接可起到相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔茫a(bǔ)償用戶的固定無功基荷；可投電容器組用于補(bǔ)償無功峰荷部分。由于用戶負(fù)荷有一定的波動(dòng)性，故推薦選用自動(dòng)投切方式。此法對(duì)電容器的保護(hù)比前二種要更可靠。上述三種補(bǔ)償方式均可對(duì)特定種類無功負(fù)荷實(shí)現(xiàn)“就地平衡”的無功補(bǔ)償，降損節(jié)能效果好。2.3 確定補(bǔ)償容量的幾種方法從提高功率因數(shù)需要確定補(bǔ)償容量設(shè)電網(wǎng)的最大負(fù)荷月的平均有功功率為 SKIPIF 1 0 ，補(bǔ)償前的功率因數(shù)為 SKIPIF 1 0 ，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為 SKIPIF

34、1 0 ，則所需要的補(bǔ)償容量 SKIPIF 1 0 的計(jì)算公式為: SKIPIF 1 0 若要求將功率因數(shù)由 SKIPIF 1 0 提高的 SKIPIF 1 0 而小于 SKIPIF 1 0 ，則補(bǔ)償容量 SKIPIF 1 0 計(jì)算為： SKIPIF 1 0 從降低線路有功損耗需要來確定補(bǔ)償容量設(shè)補(bǔ)償前線路中的電流為 SKIPIF 1 0 ，相應(yīng)的有功電流為 SKIPIF 1 0 ，無功電流為 SKIPIF 1 0 ，補(bǔ)償無功 SKIPIF 1 0 后線路中的電流為 SKIPIF 1 0 ，相應(yīng)的有功電流為 SKIPIF 1 0 ，無功電流為 SKIPIF 1 0 ，則補(bǔ)償前的線路損耗為： S

35、KIPIF 1 0 補(bǔ)償后的線路損耗為： SKIPIF 1 0 則補(bǔ)償后線損降低的百分值為： SKIPIF 1 0 若根據(jù)要求 SKIPIF 1 0 已經(jīng)確定，則可求得： SKIPIF 1 0 則補(bǔ)償容量可以按 SKIPIF 1 0 來計(jì)算。 從提高運(yùn)行電壓需要來確定補(bǔ)償容量配電線路末端電壓較低，通常是通過無功補(bǔ)償來提高供電電壓的，因此，有時(shí)要從提高線路電壓來確定補(bǔ)償容量。設(shè)補(bǔ)償前線路電源電壓為 SKIPIF 1 0 ，線路末端電壓為 SKIPIF 1 0 ，線路輸送的有功功率為 SKIPIF 1 0 ，無功功率為 SKIPIF 1 0 ，電阻為 SKIPIF 1 0 ，電抗為 SKIPIF

36、1 0 ，則 SKIPIF 1 0 補(bǔ)償無功 SKIPIF 1 0 后，線路末端電壓升為 SKIPIF 1 0 則 SKIPIF 1 0 所以投入無功補(bǔ)償后末端電壓增量 SKIPIF 1 0 為 SKIPIF 1 0 故補(bǔ)償容量 SKIPIF 1 0 若為三相線路，則所需的補(bǔ)償容量為 SKIPIF 1 0 式中 SKIPIF 1 0 三相線路的線電壓增量，KV SKIPIF 1 0.98，滯后且0.95，在這個(gè)范圍內(nèi)，此時(shí)控制器沒有控制信號(hào)發(fā)出，這時(shí)已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當(dāng)檢測到cos不滿足要求時(shí)，如cos滯后且0.95，那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測cos如還不

37、滿足要求，控制器則延時(shí)一段時(shí)間（延時(shí)時(shí)間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當(dāng)檢測到超前信號(hào)如cos0.98,即呈容性載荷時(shí)，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時(shí)就要先切除。如果把延時(shí)時(shí)間整定為300s，而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時(shí)間就為30分鐘，切除也這樣。在這段時(shí)間內(nèi)無功損失補(bǔ)只能是逐步到位。如果將延時(shí)時(shí)間整定的很短，或沒有設(shè)定延時(shí)時(shí)間，就可能會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。當(dāng)控制器監(jiān)測到cos0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投入期間，此時(shí)電網(wǎng)可能已是容性負(fù)載即過補(bǔ)償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復(fù)始，形成震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)崩

38、潰。是否能形成振蕩與負(fù)載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說這個(gè)參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場情況整定，要在保證系統(tǒng)安全的情況下，再考慮補(bǔ)償效果。2. 瞬時(shí)投切方式瞬時(shí)投切方式即人們熟稱的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式，應(yīng)該說它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶，實(shí)際就是一套快速隨動(dòng)系統(tǒng)，控制器一般能在半個(gè)周波至1個(gè)周波內(nèi)完成采樣、計(jì)算，在2個(gè)周期到來時(shí)，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號(hào)了。通過脈沖信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通，投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個(gè)全部動(dòng)作，這種控制方式是機(jī)械動(dòng)作的接觸器類無法實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式作為新一代的補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在很多開關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯(cuò)的裝置。當(dāng)

39、然與國外同類產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)木€路方式:(1)LC串接法原理如圖所示,這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應(yīng)速度快，閉環(huán)使用時(shí)，可做到無差調(diào)節(jié)，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據(jù)補(bǔ)償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該是非常理想的補(bǔ)償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對(duì)較大，價(jià)格也要高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項(xiàng)技術(shù)到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。 (2)采用電力半導(dǎo)體器件作為電容器組的投切開關(guān)，較常采

40、用的接線方式如圖2.6圖中BK為半導(dǎo)體器件，C1為電容器組。這種接線方式采用2組開關(guān)，另一相直接接電網(wǎng)省去一組開關(guān)，有很多優(yōu)越性。 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 LC串聯(lián)法 圖2.6 采用電力半導(dǎo)體器件作為電容器組的投切開關(guān)作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。其不足之處是元件本身不能快速關(guān)斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護(hù)措施要完善。當(dāng)解決了保護(hù)問題，作為電容器組投切開關(guān)應(yīng)該是較理想的器件。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數(shù)。很重要的一項(xiàng)就是要求控制器要有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，準(zhǔn)確的投切功率，還要有較高的自識(shí)別能力，

41、這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。當(dāng)控制器采集到需要補(bǔ)償?shù)男盘?hào)發(fā)出一個(gè)指令（投入一組或多組電容器的指令），此時(shí)由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，相應(yīng)的電容器組也就并人線路運(yùn)行。需要強(qiáng)調(diào)的是晶閘管導(dǎo)通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無涌流投切。當(dāng)控制指令撤消時(shí)，觸發(fā)脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關(guān)斷。關(guān)斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。元器件可以選單項(xiàng)晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負(fù)載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周

42、全。實(shí)際上就是靜態(tài)與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕旌?，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，但就其控制技術(shù)，目前還見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò)如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應(yīng)用范圍，節(jié)能效果更好。補(bǔ)償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補(bǔ)償效果更加細(xì)致，更為理想。還可采用分相補(bǔ)償方式，可以解決由于線路三相不平行造成的損失。在無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用方面，選擇那一種補(bǔ)償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對(duì)所補(bǔ)償?shù)木€路要有所了解，對(duì)于負(fù)荷較大且變化較快的工況，電焊機(jī)、電動(dòng)機(jī)的線路采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，節(jié)能效果明顯。對(duì)于負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)的線路

43、應(yīng)采用靜態(tài)補(bǔ)償方式，也可使用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。對(duì)于一些特殊的工作環(huán)境就要慎重選擇補(bǔ)償方式，尤其線路中含有瞬變高電壓、大電流沖擊的場合是不能采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。一般電焊工作時(shí)間均在幾秒鐘以上，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)也在幾秒鐘以上，而動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)時(shí)間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘之內(nèi)是一個(gè)相對(duì)的穩(wěn)態(tài)過程，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置能完成這個(gè)過程。如果線路中沒有出現(xiàn)這么一段相對(duì)的穩(wěn)態(tài)過程并能量又有較大的變化，我們把它稱為瞬變或閃變，采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償就要出問題并可能引發(fā)事故。 低壓無功補(bǔ)償裝置的功能主要是減少線損、穩(wěn)定電壓質(zhì)量、提高變電設(shè)備的負(fù)載能力。低壓無功補(bǔ)償裝置的主要元件包括控制器，電容器投切開關(guān)，電容器等。在這3

44、個(gè)元件中，都相應(yīng)地存在著一些值得注意的問題，這些問題是目前低壓無功補(bǔ)償裝置損壞率高，運(yùn)行效果不佳的主要原因。 隨著人們對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，低壓側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前我國城鎮(zhèn)低壓用戶的用電量大幅增長，企業(yè)、廠礦和小區(qū)等對(duì)無功功率的需求都很大。在配變低壓側(cè)直接進(jìn)行無功補(bǔ)償，可有效提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；且低壓無功補(bǔ)償裝置接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，因此在低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。本文從低壓無功補(bǔ)償裝置的控制條件入手，對(duì)裝置的三大主要部件的性能進(jìn)行了分析。 控制器的選型無功功率補(bǔ)償控制器，即無功補(bǔ)償裝置的指揮

45、系統(tǒng)，它首先要對(duì)電網(wǎng)的電壓、電流量進(jìn)行采集，通過中央處理器的快速運(yùn)算，得到電網(wǎng)的有功功率、無功功率、無功電流、功率因數(shù)等參數(shù)，經(jīng)計(jì)算再根據(jù)參數(shù)設(shè)定值發(fā)出投切指令，控制投切開關(guān)的動(dòng)作，從而控制電容器組的投切。同時(shí)采樣方式的選擇、參數(shù)的設(shè)定、裝置器件的保護(hù)等均通過控制器來實(shí)現(xiàn)。無功補(bǔ)償控制器的種類很多，有些只能進(jìn)行一般的控制，不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和通信，從而不能很好地了解裝置的投運(yùn)情況，如投切前的數(shù)據(jù)和投切后的數(shù)據(jù)、電容的投切情況等，JKWD 型無功控制器除具有無功補(bǔ)償功能以及過壓、過流、失壓、斷相、過熱保護(hù)功能外，還具有測量、查詢、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信等功能，而且還配套數(shù)據(jù)分析管理軟件。為保證無功補(bǔ)償控制器正

46、常地進(jìn)行控制、測量、存儲(chǔ)、通信和保護(hù)，必須注意以下幾點(diǎn)：裝置時(shí)鐘必須正確。采樣TV變比的正確性。通信波特率的正確性。投切條件的限值設(shè)置的正確性。保護(hù)條件的限值設(shè)置的正確性。控制器是無功補(bǔ)償裝置的核心元件，已經(jīng)歷了十幾代產(chǎn)品，目前幾乎每一代產(chǎn)品在市場上都有銷售。早期的產(chǎn)品只采集一相電流，以功率因數(shù)為判據(jù)，在負(fù)荷較輕時(shí)，會(huì)造成電容器投切開關(guān)的振蕩和頻繁投切，致使電容器投切開關(guān)在短期內(nèi)損壞。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，又會(huì)造成欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償現(xiàn)象，不能真正達(dá)到節(jié)能與穩(wěn)定電壓質(zhì)量的目的&過補(bǔ)償時(shí)，甚至?xí)?duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成不良影響。近兩年來，采集三相電壓、電流，分相分級(jí)采用綜合判據(jù)來控制投切的控制器開始陸續(xù)推向市

47、場，且增加了配電監(jiān)測功能、該產(chǎn)品設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)較好，但大多制造廠家僅僅重視了配電監(jiān)測的功能，忽視了該產(chǎn)品控制電容器投切這一核心功能&控制產(chǎn)品與檢測顯示儀表的設(shè)計(jì)思想與技術(shù)側(cè)重點(diǎn)是有根本區(qū)別的?？刂飘a(chǎn)品非常重視產(chǎn)品的抗電磁干擾性能，以及在極端環(huán)境中工作控制性能的穩(wěn)定性&而檢測顯示儀表則講究體積精巧、外觀漂亮、成本低。同類產(chǎn)品大部分因體積太小，散熱效果不好，以致于高溫季節(jié)燒毀控制器的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。由于市場的無序競爭，致使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中為了降低造價(jià)，不得不以降低產(chǎn)品的抗電磁干擾性能為代價(jià)，采用塑料外殼，使用商業(yè)級(jí)元件，甚至有些制造廠降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，割舍一些必要的后備保護(hù)功能。電子產(chǎn)品制造過程中元件老化篩選、

48、工藝處理以及成品高溫狀態(tài)通電老化是非常專業(yè)的，要求非常嚴(yán)格，一些非正規(guī)的廠家根本就沒有做這方面的工作。如果這些偷工減料的劣質(zhì)產(chǎn)品在電網(wǎng)中運(yùn)行，將會(huì)帶來嚴(yán)重的后果&無功補(bǔ)償控制器是無功補(bǔ)償裝置的核心元件，無功補(bǔ)償裝置能不能正常工作，補(bǔ)償效果如何，與控制器的內(nèi)在質(zhì)量關(guān)系很大，選型時(shí)應(yīng)首先考慮控制器產(chǎn)品的特點(diǎn)，將可靠性放在第一位，在滿足控制可靠性前提下再選外觀、價(jià)格，否則將得不償失。電容器投切開關(guān)的選型投切開關(guān)是低壓無功補(bǔ)償裝置中最容易損壞的關(guān)鍵元器件，投切開關(guān)目前有三代產(chǎn)品，分別是交流接觸器、晶閘管和復(fù)合開關(guān)。其中，交流接觸器存在投切產(chǎn)生涌流和頻繁投切容易燒壞觸頭的缺點(diǎn)，但其長期運(yùn)行不發(fā)熱；晶閘管

49、存在投切產(chǎn)生諧波和長期運(yùn)行發(fā)熱燒壞的缺點(diǎn)，但其投切無浪涌且響應(yīng)速度快；復(fù)合開關(guān)基本工作原理是將晶閘管與接觸器并接，使復(fù)合開關(guān)在接通和斷開的瞬間具有晶閘管過零投切的優(yōu)點(diǎn)，而在正常接通期間又具有接觸器無功耗的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可擴(kuò)展很多的保護(hù)功能。所以選用復(fù)合開關(guān)是以后發(fā)展的主要趨勢(shì)，DPFK 型智能低壓復(fù)合開關(guān)具有過零投切功能、電壓故障缺相保護(hù)、電源電壓缺相保護(hù)、自診斷故障保護(hù)、空載保護(hù)、停電保護(hù)、無諧波注入、功耗小等特點(diǎn)。要保證復(fù)合開關(guān)長期、可靠的運(yùn)行，選用時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：復(fù)合開關(guān)的額定電流必須與投切的電容的額定電流匹配。復(fù)合開關(guān)的接線端子過流要滿足額定電流。復(fù)合開關(guān)的端子的接線必須牢固可靠。電容

50、器投切開關(guān)是無功補(bǔ)償?shù)牧硪粋€(gè)重要器件，早期多采用接觸器，在投入過程中涌流大，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生觸頭熔焊現(xiàn)象。投切過程中有電弧，存在觸頭燒蝕現(xiàn)象，加上控制器質(zhì)量不好，會(huì)產(chǎn)生投切振蕩，更加快了接觸器損壞的速度&近些年來，一些制造廠開始用可控硅作為電容器投切開關(guān)。可控硅可以在電壓過零時(shí)投入，電流過零時(shí)切除，涌流小，無電弧。但其存在兩個(gè)問題(一是可控硅運(yùn)行中自身發(fā)熱，尤其是戶外運(yùn)行的補(bǔ)償裝置，很難在夏季炎熱天氣中正常運(yùn)行，節(jié)能效果也不好)另外一個(gè)問題是，可控硅在電壓非過零時(shí)誤觸發(fā)，可控硅電流上升率過大也會(huì)使其損壞。事實(shí)證明，單獨(dú)用可控硅作為投切電容器的開關(guān)是不太理想的。 具體投切開關(guān)的選型要針對(duì)所設(shè)計(jì)的補(bǔ)

51、償裝置，只有這樣才能最大發(fā)揮所選投切開關(guān)的性能。如果電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大，負(fù)載較平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償要求不太高不需要快速反應(yīng)，則選擇接觸器投切便可。對(duì)于投切開關(guān)的涌流保護(hù)則加電抗器便可。電容器的選型補(bǔ)償裝置要長期、可靠運(yùn)行，必須選用質(zhì)量良好的電容器，電容器接入電力系統(tǒng)中使用，總是在滿載荷下運(yùn)行，僅在電壓或頻率波動(dòng)時(shí)，載荷才有變動(dòng)。 在運(yùn)行中如果電壓、電流和溫度超過了規(guī)定的限度，就會(huì)縮短電容器的壽命；同時(shí)選用時(shí)還要考慮電容器的體積、重量等。電容器在正常運(yùn)行中，必須注意以下幾點(diǎn)：采用的投切開關(guān)的額定電流必須與電容的額定電流匹配。電容器與投切開關(guān)的連接線必須滿足額定電流的需要。固定在電容器上的連接線必須可靠牢

52、固的連接。低壓無功補(bǔ)償裝置中已基本淘汰了油浸式電容器，被干式電容器所代替。三角形接法的電容器投切過程中因存在過電壓沖擊，損壞擊穿的概率較高，沖擊過電壓對(duì)于具有可控硅器件的復(fù)合開關(guān)來講，也具有較大的影響。所以最好采用星形接法的電容器，這種具有零線引出抽頭的電容器，可將電容器電壓限制在相電壓范圍之內(nèi)。如果控制器及投切開關(guān)配合，再將諧波涌流限制好，電容器的使用壽命會(huì)大大延長。低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置及其元件制造廠家非常多，各種層次的產(chǎn)品質(zhì)量相差甚遠(yuǎn)，成本差別極大。無功補(bǔ)償裝置選好了，使用壽命很長，確實(shí)能起到節(jié)能、穩(wěn)定電壓質(zhì)量的目的，既有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，又有很好的社會(huì)效益。如果選型不好，監(jiān)管不嚴(yán)，會(huì)危及電

53、網(wǎng)的安全運(yùn)行、所以，低壓無功補(bǔ)償裝置要統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)監(jiān)管，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，兼顧長遠(yuǎn)發(fā)展，除了節(jié)能降耗外，還要為用電管理，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)打好基礎(chǔ)，確實(shí)讓無功補(bǔ)償裝置發(fā)揮更好的作用。針對(duì)本文所要選擇的自愈式電容器，其具有絕緣自復(fù)機(jī)能，且采用耐電壓及誘電性良好之金屬化塑料臘(MPP)為介質(zhì)，如發(fā)生 介質(zhì)破壞時(shí)，此破壞點(diǎn)周圍的金屬化電極在瞬間即被揮發(fā)消失掉，而立即恢復(fù)絕緣，使電容器必得正常并繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到絕緣自復(fù)機(jī)能。當(dāng)線路或個(gè)體電容器發(fā)生異常時(shí)，附裝保護(hù)裝置將會(huì)立即動(dòng)作，自動(dòng)切離電源，以防止二次災(zāi)害的發(fā)生。附裝放電電阻，可確保用電及維護(hù)保養(yǎng)之安全。第3章 360kVar低壓無功功率補(bǔ)償裝置的設(shè)

54、計(jì)本章主要講述360kVar低壓無功補(bǔ)償裝置的整體設(shè)計(jì)的思路和具體設(shè)計(jì)的接線圖以及結(jié)構(gòu)及組成。3.1低壓無功補(bǔ)償裝置功能要求根據(jù)馬鋼耐火材料公司的供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和改造工程低壓無功補(bǔ)償電控柜項(xiàng)目的技術(shù)要求，負(fù)載較平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償要求不太高，這里采用接觸器投切的方法，并設(shè)計(jì)出低壓無功補(bǔ)償器的電容器和電抗器，設(shè)計(jì)三相電容器保護(hù)，設(shè)計(jì)出電容器、限流電抗器參數(shù)等。根據(jù)電網(wǎng)電壓和無功功率的大小，采用一套自動(dòng)投切電容器組的補(bǔ)償裝置的控制回路。采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆绞?，投切、分?jǐn)鄷r(shí)應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)定限制涌流；補(bǔ)償段電源功率因數(shù)不低于0.95。將保證功率不罰款和諧波指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93的要求。每套36

55、0kVar無功補(bǔ)償電控柜采用12路30kVar容量的電容器。功能要求：具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)墓δ?，采用接觸器控制自動(dòng)投切，可以連續(xù)頻繁投切電容器組而不影響開關(guān)和電容器的壽命；串聯(lián)電抗器用來限制投切電流、抑制諧波；采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測無功功率，動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，使功率因數(shù)始終保持在預(yù)先設(shè)定的cos左右，智能控制器按“順投倒切” （從大到小投入，從小到大切除）的規(guī)則實(shí)行自動(dòng)投切，保證了諧波不放大。3.2 低壓無功補(bǔ)償裝置的原理圖 SKIPIF 1 0 圖3.1 低壓無功補(bǔ)償裝置原理圖如圖3.1所示為低壓無功補(bǔ)償原理圖。主要由控制器、接觸器、熔斷器、電抗電容器等組成。裝置本身產(chǎn)生的容性無功電流

56、實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地抵消電網(wǎng)中的感性無功電流，從而提高了功率因數(shù)，保證了用電質(zhì)量，提高了供電設(shè)備的供電能力，并減小了電路中的損耗。裝置取A相電流Ia和A、N間的相間電壓為檢測信號(hào)，采集到電壓電流信號(hào)后，檢測出電網(wǎng)電壓和無功功率的大小，送至處理器，通過程序計(jì)算出無功補(bǔ)償量，然后發(fā)出電容器投切控制信號(hào)，自動(dòng)完成無功補(bǔ)償。本裝置補(bǔ)償容量由12路30kVar容量的電容器組成。采用了根據(jù)無功功率和電網(wǎng)電壓大小的綜合控制策略，有自動(dòng)投切電容器組的補(bǔ)償裝置的控制回路。本系統(tǒng)選擇了優(yōu)先滿足電壓的原則,即先根據(jù)電網(wǎng)電壓值的高低來決定是否投切電容器,在電壓合格的范圍內(nèi)再根據(jù)無功功率的大小來控制電容器的投切。這時(shí),在

57、電壓變化很大的特殊情況下,電容器仍然能夠適當(dāng)動(dòng)作以保持合格的電壓;在電壓合格的范圍內(nèi),電容器又能根據(jù)無功功率大小進(jìn)行合適的補(bǔ)償。這樣一來,在電壓與無功功率的相互配合下,補(bǔ)償器既能進(jìn)行無功功率的平衡,又能反映電壓的頻繁變化,大大提高了控制的可靠性和靈活性。同時(shí),在電壓上下限附近設(shè)置了回差區(qū)間。當(dāng)電壓超限又立即跳至回差區(qū)間時(shí)電容器不會(huì)動(dòng)作,這樣有效地防止了投切振蕩。其中無功功率控制是指根據(jù)測得的電壓、電流和功率因數(shù)等參數(shù)，計(jì)算出應(yīng)該投入的電容容量，然后在電容組合方式中選出一種最接近但又不會(huì)過補(bǔ)償?shù)慕M合方式，電容器投切一次到位。如果計(jì)算值小于最小一組電容器的容量(下限值)，則應(yīng)保持補(bǔ)償狀態(tài)不變。只有

58、當(dāng)所需容量大于或等于下限值時(shí)，才執(zhí)行相應(yīng)的投切。本裝置中設(shè)置的電燈主要用于在電容斷開時(shí)消耗電容中的電流，為放電指示燈。FV為避雷裝置。并設(shè)計(jì)出了低壓無功補(bǔ)償器的電容器和電抗器。3.3 控制器型號(hào)JKL2BF(中國.指月集團(tuán)生產(chǎn)).主要用途與適用范圍JKL系列無功功率自動(dòng)控制補(bǔ)償器采用國內(nèi)外最先進(jìn)的單片機(jī)控制技術(shù),取樣物理量為無功電流,交流采樣抗電網(wǎng)高次諧波干擾,提取基波電力參數(shù)控制投切電力電容器來提高功率因數(shù).該產(chǎn)品符合JB/T9663-1999行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),可廣泛適用于不同的電網(wǎng)環(huán)境.工作條件電源電壓:額定值為交流220V或380V,波動(dòng)不能超過10%.環(huán)境溫度:-25-55.相對(duì)濕度:最大相對(duì)

59、濕度為90%(20時(shí)).海拔高度:不超過2000m.環(huán)境條件：無爆炸易燃的危險(xiǎn)介質(zhì)，無腐蝕金屬的氣體及損壞電氣絕緣的導(dǎo)電塵埃。型號(hào)及含義JKL 2BF 取樣電壓為相電壓220V，開孔尺寸為162*102mm,整機(jī)重量。主要技術(shù)參數(shù)基本技術(shù)參數(shù)：額定電流：AC 0-5A額定電壓：AC 220V或380V 頻率：50Hz/60Hz外殼防護(hù)等級(jí)：IP40 功率：最大8W觸電容量：AC 220V/7A或AC 380V/3A每支路 靈敏度：50mA控制參數(shù)可調(diào)范圍及出廠整定值：技術(shù)參數(shù)參數(shù)值出廠設(shè)定值過壓預(yù)值230-300V 可調(diào) 步長1V245V/440V 延時(shí)預(yù)置1-250s可調(diào) 步長1s 30s

60、C/K比值 投入門限 切除門限 控制組數(shù)1-12回路或1-16回路 可設(shè)置硬件允許最大值安裝使用及維護(hù)功能選擇:數(shù)碼管第一位顯示功能代碼,根據(jù)代碼表,在自動(dòng)時(shí)若按 SKIPIF 1 0 鍵少于0.5S則只能在手動(dòng)和自動(dòng)之間切換;若超過1S則可以循環(huán)選擇所有代碼.(代碼含義說明鍵代碼表).參數(shù)修改：當(dāng)你選定某種功能代碼后，釋放 SKIPIF 1 0 鍵，按 SKIPIF 1 0 鍵參數(shù)增加，按 SKIPIF 1 0 鍵參數(shù)減少，參數(shù)修改后，釋放按鍵，30S內(nèi)操作 SKIPIF 1 0 鍵切換到自動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)候新參數(shù)將自動(dòng)保存；若是在30S內(nèi)無按鍵操作則控制器會(huì)返回自動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)候修改的參數(shù)停電后