无功补偿

LOGO无功补偿知识培训目录1.什么是有功功率、无功功率2.什么是功率因数3.无功功率与节电4.无功补偿装置的种类及补偿原理5.低压无源滤波装置一、有功功率有功功率：在交流电路中，凡实际为电器(电阻性质)所吸收的电功率叫有功功率。当电网电压为正弦波形，并且电压和电流同相位时，电阻性电气设备从电网吸收的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P＝U×I电阻性电气设备包括白炽灯、电热器等。上面所说的有功功率P×时间T=发电量无功功率无功功率1.无功功率：无功功率，是在交流电路中，一些用电设备或元件，为了建立基本的工作状态而向电源索取的功率，它们以磁场或电场的形式存在，不能对外做功。通常是在前半个周期里从电源索取，在后半个周期又退回给电源。无功功率只在设备（或元件）与电源之间不停地交换，并没有真正消耗能量。无功功率，用字母Q表示，单位为乏（Var）。2.我们用交流异步电动机来说明这个问题。交流异步电动机有一个转子，有一个定子。通电以后，定子会产生一个旋转的磁场，转子也会产生一个的旋转磁场，两个磁场力相互作用，转子就转动起来了。这些磁场的力，大部分转化成动力，对外作了功了，但是总会有一小部分磁场力，要保留在电机中，用来维持电机转动，不能变成输出的动力，这部分磁场力对应的功率，就是无功功率。由此，我们可以说：类似电机、变压器这样一些电感性的电器元件，在工作中需要建立基本的磁场，需要保留一部分不能对外做功的功率，就形成了电路中的感性无功功率。同样，电路中的电容性元件，在工作中需要建立基本的电场，建立电场需要一部分不能对外做功的功率，就形成了电路中的容性无功功率。无功功率3.无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，无功功率决不是无用功率，它的用处很大，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。二、功率因数通过分析电动机的特性，我们知道了电动机在工作时，不仅要向电源索取有功功率对外做功，还需要无功功率维持自身的旋转。作为供电部门来说，总是希望把供给用户的电能，都去做有用功，都是有功功率，不希望用户设备中的无功功率太多。虽然无功功率只是不停地在设备和电源之间交换，并不消耗，但是无功功率却占用了电网的容量，使电网的效率降低。所以供电部门要考核用户用电设备的用电效率，就是要知道用户从电网中索取的电能，有多少用来做有用功了，这就引入了功率因数的概念。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S.三、无功补偿与节电为什么要重视和提高功率因数？前面说了，功率因数是反映用户的电能的利用效率，功率因数越高，电网的电能利用率就越高。供电局是希望用户的功率因数越高越好。也就是希望用户从电网索取的，都是有功功率，无功功率越少越好。大家可能会问：无功功率既然只是能量交换，并没有能量消耗，多一点少一点，有什么关系呢？要解答这个问题，先要了解电网的容量问题。电网的容量，就是电网能够提供的最大能量。电网的容量是一个定值，是有限的。有功功率是能量，无功功率也是能量，它们都是由电网提供的，所以当无功功率大了，有功功率的就小了，能提供对外做功的能量就少了。容量与有功功率、无功功率之间的关系如下无功补偿与节电由功率三角形可得S=UI=√(P²+Q²)P=ScosφQ=Ssinφ从公式可以看出，当S恒定时（容量一般是固定的），若无功功率Q增加,有功功率P有就减少。当无功功率Q很大的时候，有功功率P有就会减少很多，甚至无法满足设备工作。但是用电设备是挂在电网上的，设备会强迫电网提供有功功率，这就是电网负担过重，出现过载，甚至造成电网故障（过载跳闸）。从用户的角度看，结果也是这样：用户的变压器的容量是固定的，如果用户的设备需要的无功功率过大，就会使有功功率的出力减少，会使变压器输出电压降低，出现电压不合格。这不仅使用电设备不能正常工作，还可能造成设备损坏。结论：用户的无功功率过大，会导致电网有功功率的出力减少，电压下降，频率降低，严重的就引起电网跳闸，出现电网裂解等重大事故无功补偿与节电因此，重视补偿无功功率，最重要的原因是保证电网的无功平衡，保证电网的安全。其次，无功功率虽然不会消耗，但是无功能量在电路上来回传送，无功电流会使能量在线路上产生损耗，造成电能的浪费，而且负荷与电源的距离越远，无功电流造成的损耗就越大。这就是国家提倡大型电动机要就地补偿的原因。无功补偿与节电一、无功补偿的作用1、降低线路损失当电流通过电阻为R的线路时，其功率损失为：无功补偿与节电。—线路负荷的功率因数—cos；var—线路传输无功功率，—;—流过线路的电流，—)(1010)cos3(3或)(10232223232kQAIkWRUQPRUPPkWRIP由于有功损耗与功率因数的平方成反比，所以提高功率因数可降低损失。无功补偿与节电2、增加电网的传输能力，提高设备利用率由公式可知，在保持S不变时，功率因数提高后，可多输送有功功率。cosSP无功补偿与节电3、减少设备容量由公式可知，在保持P不变时，功率因数提高后，设备的容量将减少。4、改善电压质量COSPS无功补偿与节电5、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。(3)每月的功率因数高于0.9可获得电力局的电量奖励，相当于减少电费支出。四、无功补偿装置的种类和补偿原理在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。基本原理电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小。CompanyLogo正弦波的特征量：tIimsintitmI：电流幅值（最大值）：角频率（弧度/秒）：初相角mI特征量:无功补偿原理两种正弦信号的相位关系同相位1i1221t2i021落后于2i1i2it1相位落后21i领先于1i2i2i相位领先1i12021t相位差为01i2i与同相位同相位1i1221t2i无功补偿原理无功补偿前后电流变化CLRRIULRIII12IcI12LICLRIIII2无功补偿分类无功补偿按电压等级可分高压和低压无功补偿装置。高压无功补偿的电压等级一般为6kv和10kv。低压无功补偿的电压等级一般为0.4kv.无功补偿按补偿位置又可以分为集中补偿、分组补偿和就地补偿无功补偿按投切时间分为静态补偿和动态补偿。延时投切方式即俗称的静态补偿方式。瞬时投切方式即人们熟称的动态补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。无功补偿又按补偿相数分为共补和分补。低压动态无功补偿装置共补：用接触器投切电容器称为MSC。接触器投入过程中，产生非常大的电流，也就是常说的合闸涌流，实验表明合闸涌流严重时可达电容器额定电流的50倍。这不仅影响电容器和接触器的使用寿命，而且对电网造成冲击，影响其它设备的正常工作。其缺点：涌流大，寿命短，故障多，维修费用高。用无触点开关投切电容器称为TSC技术。它的平均动态响应时间≤10ms，最大20ms,控制器最快响应时间≤20ms，多组投切一次到位≤40ms。它投切是无涌流、无噪音、无过压、不怕灰尘、对电网不产生污染、使用寿命长、可长时间免于维护、电容切除后不必放电可马上投入等优点。它彻底解决了快速变化和冲击负荷的补偿，尤其是一次到位的寻优投切，有效的抑制电压闪变。对于像电焊机、点焊机。轧钢机、油田抽油机等负载采用传统投切方式无法进行补偿，KFTBBWD型低压无功补偿装置可以圆满解决以上问题。低压动态无功补偿装置低压动态无功补偿系统图（共补）低压动态无功补偿装置分补：应用场合：主要适用于三相负载不平衡系统。绝大多数三相平衡的系统均采用共补，少数的负载不平衡系统采用分补，比如照明系统，存在一定单相电机或者单相电焊机的系统。电容柜自动运行的投切方式：三相均满足投入条件时，优先投共补电容，后根据每相投入条件，投分相电容。低压动态无功补偿装置低压动态无功补偿系统图（分补）可控硅升级模块可控硅升级模块是将可控硅模块和触发模块结合在一起，使其外观看起来简洁大方，而且接线简单，占用空间少，维护方便。可控硅升级模块CompanyLogo五、低压无源滤波装置产品概述电网电压质量通常用稳定性、对称性及正弦性等指标衡量，随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重影响，其中各种电力电子开关器件的大量应用导致了有害高次谐波的产生，进而导致电网电压畸变，使电力设备误动作、发热、损耗、不稳定、过负荷、损坏、降低生产效率并干扰通迅信号。为清除有害高次谐波，必须在系统中加装滤波装臵，滤波装臵除用于消除谐波外，还可向系统提供容性无功，用于改善功率因数。基本原理利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，如果滤波器的谐振频率ω正好等于某一次谐波电流频率，则对于该次谐波电流，滤波器所呈现的阻抗为极小值Z=R。通常R取值较小时，该次谐波电流将通过低值电阻R分流，使注入交流系统的谐波电流较小，从而使相应的谐波电流大为降低，达到对该次谐波进行抑制的目的.CompanyLogo低压无源滤波装置计算公式L、C在某次频率电流时，发生的谐振：此时，L、C串联回路对该次电流的阻抗为零（感抗大小等于容抗大小，且方向相反），对该次电流短路（理论上），这时该次谐波电流几乎都从此处流过。即：Xl=Xc/n2ωL=1/ωCn2ω=2πf可得谐振频率F=fn=1/2π√LCn为谐波次数CompanyLogo低压无源滤波装置无源滤波器的特点优点：技术成熟、经济实用、结构简单、运行可靠、维护方便缺点：滤波的动态性能不好，频率发生偏离，效果变差，而且有可能与系统发生谐振，使流入系统的谐波电流过大，发生过载现象。滤波回路的投切由控制器严格保证投入时先投入低次后投入高次，切除时先切除高次后切除低次，避免谐波放大。滤波装置必须根据用户现场谐波的实测数据和用户对谐波治理的要求设计，用户必须提供准确的实测数据作为设计依据。CompanyLogo低压无源滤波装置根据电网的主要谐波设置专门的滤波支路，如常用的5次、7次、11次滤波支路，CompanyLogoLOGO谢谢！