低压无功补偿技术交流(CL)

低压无功补偿技术主要内容基本概念无功补偿的基础知识无功补偿的目的无功补偿的作用无功补偿的补偿原则无功补偿装置及核心元件无功补偿地点的选择静态与动态无功补偿的区别动态无功补偿的结构特点和投切开关的比较实现动态无功补偿的核心元件和装置动态无功补偿与涌流和滤波工程安装应注意的问题使用和维护应注意的问题无功补偿——基础知识有功功率交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分用于作功而被消耗掉，这部分能量将转换成机械能、光能、热能和化学能，这部分能量我们称之为有功功率。无功功率另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用，对于外部电路它并没有作功，而是由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称之为无功功率。无功补偿－基本概念1．负载的性质与特征￘根据电工理论分析：负载可以分为：电阻性、电感性、电容性。要记住：纯电阻、电感、电容性的负荷几乎没有（除非实验室）。一般工程上，都是充满着R-L-C的综合性负载。电路分析方法：就是确定电路中的电压U与电流I之间的关系（大小和相位）以及能量的转换和功率问题。（1）电阻型负载a.电压与电流的关系符合欧姆定律：u=iRi=Imsinωtu=iR=ImRsinωt=Umsinωtb.电压和电流的相位关系（相位差j＝0）c.瞬时功率P∵ui同相→p³0→表示电路从电源取用能量→在电阻元件上将电能转换为热能→这是一种不可逆的转无功补偿－基本概念电阻型负载无功补偿－基本概念②．电感性负载电感电路中电流i与电压u在相位上滞后90°相位差j=90o即电压u比电流i超前90°即U=IωLsin(ωt+90o)无功补偿－基本概念电容型负载在C元件电路中电流比电压超前90°U=IωLsin(ωt+90）无功补偿－基本概念小结电路所具有的参数(R、L、C)不同→则电压与电流间的相位差φ就不同。￘在同样的电压U和电流I之下，这时的P和Q也不同。cosφ＝P/S，我们就把这cosφ称为功率因数￘交流电气设备按照规定的Un和In来计算和使用：变压器容量…用Un额定电压和In额定电流的乘积来表示额定视在功率Sn=Un·In(KVA)无功补偿——基础知识无功功率的定义国际电工委员会给出的无功功率的定义为：电压与无功电流的乘积。QC=U×IC其物理意义为：电路中电感元件与电容元件活动所需的功率交换称为无功功率。无功功率是否为无用功率无功是相对于有功而言的，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路上的电抗器也需要大量的无功功率。无功补偿——原理电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压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,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的原理。无功补偿的基本原理无功补偿——原理无功补偿——原理电容和电感并联接在同一电路时，当电感吸收能量时，正好电容释放能量；电感放出能量时，电容正好吸收能量。能量就在它们中间互相交换。即电感性负载所需的无功功率，可以有电容器的无功输出得到补偿，因此我们把具有电容性的装置称为：“无功补偿装置”。无功补偿——基础知识无功补偿——基础知识1、功率因数有功功率与视在功率的比值，叫网络的功率因数。COSφ=P/S2、补偿容量的计算Qc=P(－)在不知具体参数时，对于一般用电单位，电容器安装容量可按变压器容量的10％～30％确定。12cos12－φ无功补偿——目的1、改善设备的利用率因为功率因数还可以表示成如下形式：COSφ=P/S＝UIP3其中U―――线电压，kVI―――线电流，A可见，在一定的电压和电流下，提高COSφ，其输出的有功功率越大。因此，改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效办法无功补偿——目的2、提高功率因数可以减少电压损失电力网电压损失的公式可以求出：△U＝△UR+j△UX=以上公式可以看出，影响△U的因素有四个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿，则电压损失为：△U=故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失△U减少，改善了电压质量。UQXPRUXXQPRC)(无功补偿——目的3、提高功率因数可以减少线路损失据有关资料，目前全国有近20GA的高耗能变压器在运行，一些城网高耗能配变变压器占配变变压器总数的50％。许多城网无功功率不足，调节手段落后，造成电压偏低，损耗增大。1995年全国线损率高达7.8％。通过多方面的努力，1997年全国线损率才达到8.2％。与一些发达国家相比，我国线损率约高出2～3个百分点。据统计，电力网中65％以上的电能损耗在10kV以下的配电网中损耗的，因此配电网中的减少线路损失非常重要。当线路通过电流I时，其有功损耗为：△P=3I2R×10－3（kW)由以上公式可见，线路有功损失△P与cos2φ成反比，cosφ越高，△P越小。无功补偿——目的4、提高电力网能力的传输视在功率与有功功率成下述关系：P=Scosφ可见，在传送一定功率P的条件下，cosφ越高，所需视在功率越小。无功补偿——补偿原则发电厂配用电输变电无功电源：发电机、调相机、电容器Qmax=∑QF+∑QS+∑QB+∑QC+∑QT无功补偿作用：降低线损、稳定电压、提高供电质量无功补偿——补偿原则无功补偿原则全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡无功补偿——补偿方法集中补偿与分散补偿相结合高压补偿与低压补偿相结合调压与降损相结合无功补偿成套装置——环境条件安装运行地点海拔高度不超过1000米（对于安装运行地点的海拔高度超过1000米时装置，在订货时应特别加以说明）；◆装置分为户内型和户外型，周围环境空气温度类25℃∽+40℃40℃∽+40℃两种；◆装置的安装地平应与垂直面倾斜度不超过5度;◆安装运行地点应无剧烈的机械振动、无有害气体和蒸汽、无导电性或爆炸性尘埃无功补偿成套装置——技术性能☆整组电容器偏差为0∽+10%，串联段间偏差小于2%，相间偏差小于2%☆装置允许在1.10Un工频稳态过电压下长期运行，在此运行状态下，包括所有谐波分量在内的电压峰值应不1.2√2Un☆装置允许在由于过电压和高次谐波造成的有效值1.30In的稳定过电流下运行，对于电容具有最大正偏差的电容器，这个过电流允许达到1.43In☆装置采用电容器专用过电压保护器和串联电抗器，有效的限制操作过电压、高次谐波和涌流。无功补偿成套装置——结构特点1、补偿柜内部主要元器件有电容器、电抗器、刀熔开关、熔断器、复合开关、控制器等组成；2．柜体面板上有功率因数表、电流表、转换开关等，方便用户进行实时观测，和手动/自动投切转换；柜体顶部设有散热用的风机，由温控开关控制，面板上具有控制风机的手动/自动转换开关。3．柜体采用优质冷轧钢板制成，平整性好，外表面作喷塑处理，防腐能力强；内部框架采用镀锌钢板铝锌钢板，确保较好或敷的导电性和防腐性。4.保护功能齐全：有短路、过载、过压、欠压、缺相等保护；各项参数设定方便；当外部有相关故障发生时自动退出运行，送电后自动恢复运行。无功补偿成套装置——用途低压无功补偿柜以智能型无功功率控制器为核心，利用复合开关作为电容器组的投切器件，采用无功功率作为控制量，以最少的投切次数获得最佳的补偿效果。补偿元件由电容器与电抗器相串联组成，具有谐波抑制功能，可用于谐波较高的场合。无功补偿成套装置——技术参数1．额定电压：230V,4000V，600V2．额定频率：50Hz3．额定补偿容量：30～1000kVar4．运行电压范围：0.8～1.1Un5．电容器接线方式：“△”或“Y”。6．测量误差：电压：±0.5%电流：±1.0%无功：±1.0%。7．投切方式：自动循环投切8．投切延时：0～999秒可调。9．电抗器电抗率选用：6%、7%、12%、13%，根据电网谐波状况定,其他电抗率根据用户要确定。三、无功补偿地点的选择1、配电无功补偿方案变电站集中补偿配电变低压补偿配电线路固定补偿用电设备随机补偿2、四种无功补偿方法的特点比较补偿方式变电站集中补偿配电变低压补偿配电线路固定补偿用电设备随机补偿补偿对象变电站无功需求配电变无功需求配电线路无功基荷用电设备无功需求降损范围主变压器及输电网配电变及输配电网配电线路及输电网整个输配电系统网调压范围较好较好较好最好投资情况较大较大较小较大设备利用率较高较高很高较低维护状况方便较方便方便不方便四、静态与动态无功补偿的区别内容静态补偿动态补偿响应时间≥大于1s，投切需要延时过程20-60ms，无需延时过程控制信号输出AC220V输出DC12V投切开关交流接触器可控硅或复合开关补偿方式只有共补可共补、分补和混补电容器配置等级差配置可任意配置投切特点投退冲击电流大、产弧、触头易烧结过零投切、无涌流、不拉弧（无触点）补偿精度粗，精度低细，精度高适用负荷静态负荷静态和变化快的负荷可靠性低高工程造价低较高五、动态无功补偿的结构特点和投切方式1、结构特点智能控制器+调节器（可控硅）+电力电容器智能控制器+复合开关+电力电容器2、动态无功补偿投切开关的比较名称调节器复合开关机电一体化开关组成元件可控硅（晶闸管）可控硅＋交流接触器可控硅＋外置交流接触器优点快速动态调节补偿量，响应时间快、无涌流、电流冲击小，投切延时短利用晶闸管控制电容投切，接触器稳定运行。电流冲击减小、无涌流，投切响应时间较快能实现分相补偿与三相补偿，以满足三相不平衡系统的需要，机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点，又具有接触器无功率损耗的优点缺点无谐波抑制能力，自身有谐波产生，功耗较大、需加风扇和散热器无谐波抑制能力外加交流接触器，响应时间相对较慢同样，无谐波抑制能力可靠性较低较高高造价较高较低低六、实现动态无功补偿的核心元件智能控制器调节器（可控硅）、复合开关电力电容器串联电抗器1、智能控制器1.1WGK－161A系列无功功率自动补偿控制器全数字化设计，交流采样，四位LED数码管显示；可实时显示电网功率因数、电压、电流、电压总谐波畸变率的平均值及电容投切状态等信息；具有手动补偿/自动补偿两种；取样物理量为无功功率，具有谐波测量及保护功能；有静态和动态两款2、STFC复合开关STFC系列低压复合开关是新一代低压补偿电容器的投切开关器件。其工作原理是将可控硅与交流接触器并联运行，使复合开关在接通和断开的瞬间具有实现过零投切的优点。保证零电压投切，无涌流，触电不烧结，功耗小，无谐波注入。具有元件故障保护，报警输出，运行指示等功能。对三相电压进行分相补偿或三相同步补偿。3、STFC复合开关RJVTDTVTDTRJABCC两相两管开关电路投切三相Δ形接线电容器组DTVTJLC等电压投零电流切的新型复合开关4、低压电力电容器1、分类：油浸式、干式或半干式、充气式纸质式、金属（铝和锌）化膜自愈式、防爆。2、特点：具有自愈功能、内置过压保护装置及放电电阻，电容器芯组经过高真空硅油浸渍定型处理。3、电容器的容值换算C2πfUC2三相共补和分补结合的原理图A/DDSP空气开关无触点开关n-k组k组负载CC三相共补与分补相结合，电容器Δ-Y的接线动态无功补偿装置ABCC串联电抗器与电容器的连接RRRLLLFUFUFU七、动态无功补偿与涌流和滤波动态无功补偿与涌流和滤波串联电抗器的作用CKSG系列干式铁芯串联电抗器用于低压无功补偿柜中，每一段电容器组由一个电容器和一个电抗器串联而成，组成一个串联谐振回路。当低压电网中有大量整流、变流装置等谐波源时，其产生胡高次谐波会严重危害主变及其它电器设备的安全运行。电容器和电抗抗器串联后能有效的吸