无功补偿演示稿

无功补偿装置培训资料目录一、无功补偿的基础知识1、功率、功率因数的参数2、无功补偿的意义和作用3、无功补偿的基本原理4、无功补偿的方法二、现有补偿装置存在的问题三、无功补偿的实现四、补偿设备介绍1.基本概念1、有功功率，无功功率，视在功率，功率因数有功功率（P）：实际为电器所吸收的电功率无功功率（Q）：交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。视在功率（S）：在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做视在功率功率因数（COSφ）有功功率与视在功率的比值就是功率因数感性无功：感性负荷产生的无功（电机、变压器等）容性无功：容性负荷产生的无功（电容器）参数U、I、P、Q、S、cosφ间关系：

QS

P单相电路中：S=U*IP=U*I*cosφQ=U*I*sinφS=√P2+Q2三相电路中：S=√3U*IP=√3U*I*cosφQ=√3U*I*sinφS=√P2+Q22.无功补偿的意义和作用意义：

就近提供负载所需的无功功率，避免负载与电源进行无功功率交换。作用：1）无功补偿改善电能质量电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。负荷(P+Q)电压损失ΔU简化计算如下：

ΔU=(PR+QX)/U

式中:U-线路额定电压，kV

P-输送的有功功率，kW

Q-输送的无功功率，kvar

R-线路电阻，Ω

X-线路电抗，Ω安装补偿设备容量Qc后，线路电压降为ΔU1，计算如下：

ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U

很明显，ΔU1＜ΔU，即安装补偿电容后电压损失减小了。由式(1)、(2)可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：

ΔU-ΔU1=QcX/U由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，因此从(3)式可以看出，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。2）、无功补偿降低电能损耗安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cosφ提高到cosφ1，因为P＝UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P＝IR，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosφ升高，负荷电流I降低，即电流I降低，线路有功损耗就成倍降低。反之当负荷的功率因数从1降低到cosφ时，电网元件中功率损耗将增加的百分数为ΔPL%，计算如下：

ΔPL%＝(1/-1)·100%

功率因数降低与功率损耗增加的百分数之间的关系如表1。表1功率因数提高对降低有功功率损耗的影响见表2表23）、无功补偿挖掘发供电设备潜力

(1)在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP计算如下：

ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(2)如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也相应地减少ΔS计算如下：

ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)可以减少供电设备容量占原容量的百分比为ΔS/S计算如下：

ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1)(3)安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可少发无功，多发有功，充分达到铭牌出力。4）、无功补偿减少用户电费支出(1)可以避免因功率因数低于规定值而受罚。(2)可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。

综上所述，采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少、收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。3.无功补偿的基本原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负载释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。4、无功补偿的方法电力电容器的补偿有两种方法：并联补偿和串联补偿两种；1.串联补偿：是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称做串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少应用。2.并联补偿：是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。

二.现有补偿装置存在的问题从外部特性和各项指标及用户反映的情况来看，现有无功补偿装置主要存在以下问题:（1）没有解决无触点安全投切电容和无级调节投入电容容量的问题现有的采用无触点控制的无功补偿装置在电容的无级投切这一点上做的不很理想，大多采用控制触发角来控制投切电容量的多少。这样做会造成较大的冲击电流和引入高次谐波，使晶闸管的寿命变短，因而无触点控制的优势无法充分的体现出来。2）不能提供动态无功补偿的三相均荷控制无功补偿装置通常按三相平衡设计，但是电网中的许多冲击负荷往往具有三相不平衡性质，如冶金电弧炉、大型熔焊机、电气化铁路的电力机车等均为具有随机特征的三相不平衡负荷，民用照明负荷也有显著的不平衡特征。显然，不论是瞬间的电压闪变还是持续的中点电位偏移，都不仅会干扰相关系统的正常工作而且可能危及人身与设备安全，这就要求相应的动态无功补偿装置在快速补偿无功的同时，还具有均荷能力，可以实时地将三相不平衡负荷自动均衡为三相平衡负荷。（3）易导致谐波放大在低压配电系统中，采用微机控制晶闸管投切电容器组，实现基波无功的分相、分级和跟踪补偿。当配电系统非线性用电负荷比重较大时，并联电容器组的投入，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流大，使电容器过负荷，严重影响其使用寿命;另一方面，当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感抗相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大，其结果是电容器因过热而损坏，系统电压严重畸变，影响其他用电设备的安全运行。（4）现有的装置容易产生高次的谐波传统上曾以交流接触器作为电力电容器投切控制执行元件，现已被晶闸管所取代，通过对晶闸管触发控制角的控制，可以实现对补偿电容投切容量的动态连续调整，这就是所谓的静止无功功率补偿装置(SVC)。FC+TCR(固定电容器+晶闸管控制电抗器)和TCS(晶闸管开关电容器)是SVC的两种典型结构。但是用触发控制角的控制容易产生高次谐波。（5）抗干扰能力差，故障率高因为控制器的工作环境存在大电流、较强磁场等，对弱电设计部分的抗干扰能力要求很高。户外工作的环境更加恶劣，因此目前大多数控制器均只能在户内工作，并且故障率高，大大限制了补偿器的使用范围。（6）不能达到全局最优目前的自动补偿方式均针对采样点数据进行计算，因为控制器之间缺乏信息交流，采用的算法落后，控制器不能综合全网运行情况使无功潮流的分布趋于最合理，经济效益达到最佳，同时也不能实现对电网的遥测，不适于现代化电网的发展趋势。三、无功补偿的实现近年来企业中普遍利用并联电容器进行供用电线网的无功补偿，提高电网的功率因数，降低供电线路的电流，减少了线损，取得了较好的效果。但不同的补偿方式，在实际中的补偿效果仍有所差异。若能根据具体情况，选用综合性的全方位补偿方式进行补偿，克服单一补偿方式的不足，其补偿效果会更好。从补偿方法上看，主要有固定、手动、自动三种。3.3.1就地补偿方案该方案又称“个别补偿”，电容器直接装于用电设备附近，与电动机的供电回路相并联，常用于低压网络。它使用可控硅或者机械开关来作为投切开关，通过就地电压传感器控制而自动地投切电容器。一般的包含了一个电抗器用来对谐波进行滤波。它在其连接点通过改变流入或者吸收系统的无功电流来改变系统的电压。在效果上，它起着一个可变无功负载作用，调整其值起到保持交流电压为常数的作用。通常适用于经常投入运行，负荷较稳定的中小型低压电动机。在电机等感性负载旁和电容器直接并联，与电机等同开，同停。停机后电容器通过电机直接放电，电容器不再另需放电装置。运行时电机所需无功由电容器就地供给，能量交换距离最短，可以最大限度的降低线路的电流。在线路相同的条件下，线路损耗与电流的平方成正比，所以电容就地补偿，节电效果最好，投资也小。特别是能够有效抑制设备瞬间出现的电流波动冲击电网。但是一般工业生产，现场环境相对较差，特别是冶金企业，金属粉尘含量高，维护、保养若不能定时进行，往往最易损坏。同时，对于频繁操作的设备，由于瞬间大电流的频繁冲击，也是造成电容器易损坏的一个方面，所以，此种方式中电容器使用寿命短。由于随机开、停，电容器的有效使用率也最低。3.3.2固定补偿方案固定补偿主要综合整个电网的各项年平均参数，根据无功的分布情况选取若干个补偿点，每个点投入若干单位的电容量，使得全年节能效益与经济投入之比达到最佳。这种方法的优点是能综合考虑整个电网的运行特点，既取得了最佳经济效益又兼顾了全网无功潮流的平衡;缺点是补偿容量不能跟随电网的实时运行状况，其最佳值是年平均意义上的，电压波动问题依然存在，当电网负荷发生变化时，这种方法就无能为力了。3.3.3手动补偿方案手动补偿通过若干电容器组的组合，达到改变补偿容量的作用，适用于时间上呈一定规律变化的负荷，缺点是分组过于粗糙，设备体积庞大，需专人守护，并且只针对采样点参数进行计算，不能达到最佳补偿效果。2.2.4自动补偿方案自动补偿是微电子技术在电力系统的应用。控制器根据传感器的数据，计算出当前电网所需的无功补偿量并控制电容器组的投切，达到实时补偿的目。近几年，由于电脑技术的应用，功率因数自动补偿系统的发展进入了一个新阶段。虽然各种微电脑功率因数自动控制器硬件、软件设计不同，但其原理基本如图2一4所示:图2—4微电脑功率因数自动控制器方框图

检测单元通过电压、电流互感器采得电压和电流信号，并利用运放电路、门电路得到反映相位差的方波信号，传给控制单元。微处理器接收到检测信号，经过逻辑运算得到实时cosø，分别送到显示和比较单元。在比较单元中与设定值进行比较，确定是否发出投切命令。同时控制单元还具有过压、过流、欠补及振荡报警和保护功能。四、补偿设备介绍1、补偿种类并联电容器补偿形式1)就地补偿TBB-J2)固定补偿TBB-C3）自动补偿TBB-Z动态补偿装置MSVC2、补偿装置主要元件及作用主要设备：1）就地补偿TBB-J隔离开关、电容、电抗、喷逐式熔断器、放电装置2）固定补偿TBB-C隔离开关、电容、电抗、喷逐式熔断器、放电装置、真空接触器（选配）3）自动补偿GWK-Z隔离开关（选配）、电容、电抗、喷逐式熔断器、放电装置、真空接触器、控制器、限流熔断器4）动态无功补偿装置MSVCMSVC装置由补偿（滤波）支路和可调电抗器（简称MCR）并联支路组成。补偿（滤波）支路：隔离开关、电容、电抗、喷逐式熔断器、放电装置可调电抗器支路：磁控电抗器、晶闸管阀、微机控制器各元件的作用：a)电压无功综合调节控制器。它可在成套装置的操作面板上也可单独组屏，接受变压器二次母线电压互感器的二次电压信号和电流互感器二次电流信号，计算所需补偿的无功量，控制电容器组的投切。b)高压并联电容器：电容器是无功补偿装置的主体，由它产生容性无功功率补偿负载的感性无功功率。c)抑制涌流或谐波的电抗器：用干式空心电抗器或是铁心电抗器，后者的优点是体积小，周围产生的磁通小，适合安装在柜内。它的作用是抑制电容器合闸时的涌流或谐波，减少合闸时（后）对电网的干扰或谐波放大和对电容器的冲击、损坏。d)放电线圈：它的作用是电容器分闸后作为电容器的放电回路，放电完毕允许电容器