文章摘要:電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機、變壓器等,,大部分屬于感性負(fù)荷,,在運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
電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機,、變壓器等,大部分屬于感性負(fù)荷,,在運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,,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,,這就是無功補償。
簡介
在大系統(tǒng)中,,無功補償還用于調(diào)整電網(wǎng)的電壓,,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
在小系統(tǒng)中,,通過恰當(dāng)?shù)臒o功補償方法還可以調(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)均補償至接近1,而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態(tài)。
折疊編輯本段基本原理
折疊無功補償
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占用的電能,,電容器建立電場所占的電能,。電流在電感元件中作功時,電流滯后于電壓90°,。而電流在電容元件中作功時,,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,
折疊實現(xiàn)方式
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償,。
折疊意義
�,、叛a償無功功率,可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù),。
�,、茰p少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量,,減少投資,例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時,裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW;反之,,增加0.52KW對原有設(shè)備而言,,相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量,。因此,,對新建、改建工程,,應(yīng)充分考慮無功補償,,便可以減少設(shè)計容量,從而減少投資,。
�,、墙档途損,由公式ΔΡ%=(1-cosΦ/cosΦ)×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數(shù),,cosΦ為補償前的功率因數(shù)則:
cosΦ>cosΦ,,所以提高功率因數(shù)后,線損率也下降了,,減少設(shè)計容量,、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)濟效益,。所以,功率因數(shù)是考核經(jīng)濟效益的重要指標(biāo),,規(guī)劃,、實施無功補償勢在必行。
折疊常用方式
�,、� 集中補償:在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組,;
② 分組補償:在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器,;
�,、� 單臺電動機就地補償:在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。
加裝無功補償設(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,。
確定無功補償容量時,,應(yīng)注意以下兩點:
① 在輕負(fù)荷時要避免過補償,,倒送無功造成功率損耗增加,,也是不經(jīng)濟的,。
② 功率因數(shù)越高,,每千伏補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就是合理補償
就三種補償方式而言,,無功就地補償克服了集中補償和分組補償?shù)娜秉c,,是一種較為完善的補償方式:
⑴因電容器與電動機直接并聯(lián),,同時投入或停用,,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)。
�,、朴欣诮档碗妱訖C起動電流,,減少接觸器的火花,提高控制電器工作的可靠性,,延長電動機與控制設(shè)備的使用壽命,。
無功就地補償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定:Q≤UΙ0式中:Q---無功補償容量(kvar);U---電動機的額定電壓(V),;Ι0---電動機空載電流(A),;但是無功就地補償也有其缺點:⑴不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償;眾所周之,,無功補償按其安裝位置和接線方法可分為:高壓集中補償,、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區(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,。高壓集中補償和低壓分組補償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小,,利用率也高,且能補償變壓器自身的無功損耗,。為此,,這三種補償方式各有應(yīng)用范圍,應(yīng)結(jié)合實際確定使用場合,,各司其職,。
折疊編輯本段其他相關(guān)
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串聯(lián)電阻后與主接點并聯(lián),。在投入過程中輔助接點先閉合,
與輔助接點串聯(lián)的電阻使電容器預(yù)充電,,然后主接點再閉合,,于是就限制了電容器投入時的涌流。
復(fù)合開關(guān)就是將晶閘管與繼電器接點并聯(lián)使用,,由晶閘管實現(xiàn)電壓過零投入與電流過零切除,由繼
電器接點來通過連續(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,并且由于晶閘管對過
流,、過壓及對dv/dt的敏感性也比較容易損壞,。在實際應(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,,就是使機械開關(guān)的接點準(zhǔn)確地在需要的時刻閉合或
斷開。對于控制電容器的同步開關(guān),,就是要在接點兩端電壓為零的時刻閉合,,從而實現(xiàn)電容器的無涌流
投入,在電流為零的時刻斷開,,從而實現(xiàn)開關(guān)接點的無電弧分?jǐn)�,。由于同步開關(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)機械開關(guān)與現(xiàn)代電子技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物,使機械開關(guān)
在具有獨特技術(shù)性能的同時,,其高可靠性以及低損耗的特點得以充分顯示出來,。
晶閘管是動態(tài)無功補償裝置唯一可選的器件,晶閘管的動作速度快,,可以在一個交流周期內(nèi)完成電
容器的投入與切除,,并且對投切次數(shù)沒有限制。但是晶閘管的導(dǎo)通損耗大,,價格高,,可靠性差,除非用
于動態(tài)補償,,否則并沒有優(yōu)勢可言,。
折疊編輯本段斯威爾
應(yīng)用不需要設(shè)置專用的無功補償箱或者無功補償柜,,實現(xiàn)對各種場合的小容量就地補償。
■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的計量柜,、配電柜內(nèi)放置智能電容器
優(yōu)點:無功補償距離短,,節(jié)能降損效果顯著,設(shè)備接線簡單,、維護方便,。
配置參考:對于小容量負(fù)載,按照負(fù)載總功率的25%~40%配置智能電容器容量,。
例:一臺電動機就地補償方案
電動機額定功率:50kW
無功補償容量: 15kvar(10kvar+5kvar)
智能電容器數(shù)量:1臺 SWL-8MZS/450-10.5
無功補償級數(shù): 0,、5、10,、15kvar
低壓分組補償?shù)膽?yīng)用
對戶外配電變進行就地?zé)o功補償,,直接將設(shè)備安裝于柱掛式戶外設(shè)備箱內(nèi)。
優(yōu)點:體積小,、接線簡,、維護方便;投資小,、節(jié)能降損效果顯著,。
配置參考:配變無功補償容量一般為配變?nèi)萘康?5%~40%.
例:戶外配電變壓器應(yīng)用方案
配變?nèi)萘浚?00kVA
無功補償容量:60kvar 2×30kvar(20kvar+10kvar)
智能電容器數(shù)量:2臺 SWL-8MZS/450-20.10
無功補償級數(shù):0、10,、20,、30、40,、50,、60
安裝在箱變低壓室,根據(jù)配電變壓器容量進行補償,,選用若干臺智能電容器聯(lián)機使用,。
優(yōu)點:接線簡單、維護方便,、成本低,、節(jié)約空間的顯著特點。
配置參考:箱變無功補償容量一般為配變?nèi)萘康?5%~40%.
例:箱式變集中補償應(yīng)用方案
箱變?nèi)萘浚?00kVA
無功補償容量:190kvar 4×40kvar(20kvar+20kvar)+ 1×30kvar(20kvar+10kvar)
智能電容器數(shù)量:4臺 SWL-8MZS/450-20.20 1臺 SWL-8MZS/450-20.10
高壓集中補償?shù)膽?yīng)用
低壓無功補償智能電容器實現(xiàn)在柜體內(nèi)組裝,,構(gòu)成無功自動補償裝置,,接線簡單、維護方便,、節(jié)約成本,。
優(yōu)點:補償效果好,容量可調(diào)整性好,接線簡單,、故障少,、運行維護方便。
配置參考:根據(jù)成套柜補償容量的要求進行配置,。
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 40kvar(20kvar+20kvar)
無功補償總?cè)萘浚?00kvar(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 40kvar(20kvar+20kvar)
無功補償總?cè)萘浚?80kvar(40kvar×12)
�,、拼笕萘侩娏﹄娮友b置,普通電容器就地補償不恰當(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,對通訊設(shè)備影響也很大,,所以此類負(fù)載采用就地補償是不安全,,不恰當(dāng)?shù)摹R驗棰匐娏﹄娮友b置會產(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,。②由于諧波電流的存在,會增加電容器的負(fù)擔(dān),,容易造成電容器的過流,、過熱,甚至損壞,。③電力電子裝置供電的負(fù)載如電弧爐,、軋鋼機等具有沖擊性無功負(fù)載,這要求無功補償?shù)捻憫?yīng)速度要快,,但并聯(lián)電容器的補償方法是難以奏效,。
⑶電動機起動頻繁或經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的場合,,不宜采用普通電容器就地補償:異步電動機直接起動時,,起動電流約為額定電流的4-7倍,即使采用降壓起動措施,,其起動電流也是額定電流的2-3倍,。因此在電動機起動瞬間,與電動機并聯(lián)的電容器勢必流過浪涌沖擊電流,,這對頻繁起動的場合,,不僅增加線損,,而且引起電容器過熱,降低使用壽命,。 此外,,對具有正反轉(zhuǎn)起動的場合,應(yīng)把補償電容器接到接觸器頭電源進線側(cè),,這雖能使電容隨電動機的運行而投入,。但當(dāng)接觸器剛斷開時,電容器會向電動機繞組放電,,引起電動機自激產(chǎn)生高電壓,,這也有不妥之處。若將補償電容器接于電源側(cè),,當(dāng)電動機停運時,,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,對無功補償功率較大的電容器,,如需接在電源進線側(cè),,則應(yīng)對電容器另外加控制開關(guān),在電動機停運時予以切除,。
�,、染偷匮a償?shù)碾娙萜鞑灰瞬捎闷胀娏﹄娙萜鳎和茝V就地補償技術(shù)時,不宜直接使用普通油浸紙質(zhì)電力電容器,,因為其自愈功能很差,,使用中可能產(chǎn)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)補償,,若頻繁變化負(fù)荷多則采用動態(tài)跟蹤補償較合適,。
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,,若三相負(fù)荷不平衡則采用分相補償或混合補償,。
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