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)?a href="http://qr50240.cn/index.html" target="_blank">無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(dá)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(jìn)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

 

⑴補償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

 

⑵減少發(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。

 

⑶降低線損，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

 

① 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;

 

③ 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)。

 

⑵有利于降低電動機起動電流，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)唷Ｓ捎谕介_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(hù)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(jìn)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(hù)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?200kVA

 

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(jìn)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(hù)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?500kVA

 

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(hù)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(hù)方便。

 

配置參考:根據(jù)成套柜補償容量的要求進(jìn)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?800kvar(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?480kvar(40kvar×12)

 

⑵大容量電力電子裝置，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(jìn)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(jìn)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。

 

⑷就地補償?shù)碾娙萜鞑灰瞬捎闷胀娏﹄娙萜?推廣就地補償技術(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。