无功补偿,全称无功功率补偿,是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境的技术。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少电网的损耗,使电网质量提高。反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。详细介绍了无功补偿的基本原理、意义、投切方式、线路、控制器、高低压装置、补偿方式、存在的问题等。
无功补偿是指为满足电力网和荷端电压水平及经济运行要求,须在电力网内和负荷端设置无功电源。电力系统的负载多数是电感性的,电力系统会消耗无功电力,使负载电流相位滞后于电压,相角差越大,无功电力需求就会相对增大,供给固定的有功功率,提高电流而产生的线路损耗。电力网络中所使用电设备消耗的无功功率,必须从网络中某个地方获得,如果由发电机提供并经过长距离传送这些无功功率是不合理的,通常也是不可能的。应该是在需要无功功率的地方产生无功功率。所以在配电系统里大多数都是使用电容器来补偿负载所需的无功功率,以改善功率因数。
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无功补偿作用:
1.补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数。
2. 减少发、供电设备的设计容量,减少投资,例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时,装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之,增加0.52KW对原有设备而言,相当于增大了发、供电设备容量。因此,对新建、改建工程,应充分考虑无功补偿,便可以减少设计容量,从而减少投资。
3. 降低线损,由公式ΔΡ%=(1-cosθ/cosΦ)×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数,cosθ为补偿前的功率因数则:
cosΦ>cosθ,所以提高功率因数后,线损率也下降了,减少设计容量、减少投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以,功率因数是考核经济效益的重要指标,规划、实施无功补偿势在必行。
基本原理:
电网输出的功率包括两部分:一是有功功率:直接消耗电能,把电能转变为机械能、热能、化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;二是无功功率:消耗电能,但只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率(如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)。
电网中常用的无功补偿方式包括:
① 集中补偿:在高低压配电线路中安装并联电容器组;
② 分组补偿:在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器;
③ 单台电动机就地补偿:在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备,不仅可使功率消耗小,功率因数提高,还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
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确定无功补偿容量时,应注意以下两点:
① 在轻负荷时要避免过补偿,倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的。
② 功率因数越高,每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定:Q≤UΙ0式中:Q---无功补偿容量(kvar);U---电动机的额定电压(V);Ι0---电动机空载电流(A);但是无功就地补偿也有其缺点:⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿;众所周之,无功补偿按其安装位置和接线方法可分为:高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大,效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大,电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小,利用率也高,且能补偿变压器自身的无功损耗。为此,这三种补偿方式各有应用范围,应结合实际确定使用场合,各司其职分类。
无功补偿可以收到的效果:一、改善供电品质,提高功率因数。二、减少电力的损失,工厂动力配线依据不同的线路及负载情况,使用电容提高功率因数后,总电流降低,可降低供电端与用电端的电力损失。三、延长设备寿命。改善功率因数后线路总电流减少,使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷下降,可以降低温度增加寿命。四、满足电力系统对无功补偿的监测要求,消除功率因数过低而产生的罚款。近年来静止无功补偿装置获得了较大的发展,[类似于谐波治理]已广泛用于负载无功补偿。静止无功无功补偿装置的重要特性就是它能连续调节补偿装置的无功功率。而这种连续调节是依靠调节TCR中的晶闸管的触发延迟角得到实现的。TSC只能分组投切,不能连续调节无功功率,它和TCR配合使用,才能整体调整无功功率的连续调节。
静止无功功率补偿滤波装置补偿器的工作原理及结构 :
静止无功功率补偿滤波装置补偿器又称SVC,传统补偿用断路器或接触器投切电容,SCV用可控硅等电子开关,没有机械运动部分,所以叫静态补偿装置。
通常的SVC组成部分为 :
1.固定电容器和固定电抗器组成的一个补偿加滤波支路:该部分适当选择电抗器和电容器容量,可滤除电网谐波,并补偿容性,将电网补偿到容性状态。
2.固定电抗器
3.可控硅电子开关 :可控硅用来调节电抗器导通角,改变感性输出来抵消补偿滤波支路容性,并保持在感性较高功率因数 。
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