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智能化无功补偿
作者:ert100a    发布于:2017-05-10 14:58    点击:

一、什么叫无功功率
       电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换而占有的电网容量叫无功,无功功率  表达式如下:

Q=UIsinΦ
 式中无功量  的单位为Var(乏),线电压的单位为V(伏),视在电流I单位为A(安)。
二、无功及分类
1、感性无功:电流矢量滞后电压矢量90度,
  如:电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等;
2、容性无功:电流矢量超前电压矢量90度,
  如:电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设备等;
3、基波无功:与电源频率相等的无功;
4、谐波无功:与电源频率不相等的无功。

三、什么是功率因数
1、功率因数
        实际供电系统中的电力负荷既有电感或电容,又有电阻的负载,负载的电压和电流的相量之间存在一定的相位差,相位角的余弦cosΦ称为功率因数,是有功功率与视在功率的比值。在三相对称的电路中,各相电压、电流为对称,功率因数相同,三相的总功率因数等于各相的功率因数。在非正弦电路中的功率因数是由基波电流相移和电流波形畸变两个因素决定的总电流可以看成由三个分量,基波有功电流、基波无功电流和谐波电流组成。
2、功率因数指标
 我国对功率因数的要求:
供电公司: 220KV站 0.95以上,110KV站 0.95-0.98之间,
用户:100KVA以上变压器大于0.90;
农村灌溉:100KVA以上变压器大于0.8;
四、什么是无功补偿?
        电力系统中无功功率不做功,但占用电网容量和导线截面积,造成线路压降增大,使供配电设备过载,谐波无功使电网受到污染,甚至会引起电网振荡颠覆。为满足用电的要求,提高电网的经济运行效率,指根据电网中的无功类型,人为地补偿容性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。
五、无功补偿的作用
1、提高电压质量
通过补偿提高功率因数后可减少线路上的无功功率,无功功率越小,电压损失越小,从而提高电压质量。
2、提高变压器的利用率
 通过补偿提高功率因数后,变压器的利用率提高,可以带更多的符合,减少输变电设备的投资。
3、减少用户电费支出
 既可以避免用户因功率因数低而受罚,也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,电费可以降低。
4、提高电网传输能力
 在传输一定有功功率的条件下,功率因数越高,需要电网传输的功率越小。
六、无功补偿的的方式
1、就地补偿:
就地补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的办法,把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路,用同一台开关控制,同时投运或断开。这种补偿方法的效果最好,电容器靠近用电设备,就地平衡无功电流,可避免无负荷时的过补偿,使电压质量得到保证。就地补偿一般常用于容量较大的高低压电动机等用电设备。但这种方法在用电设备非连续运转时,电容器利用率低,不能充分发挥其补偿效益。
2、分散补偿:
将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上,它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。这种补偿方法效果也较好。
3、集中补偿:
把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上,这种补偿方法,安装简便,运行可靠,利用率较高。
七、电容补偿原理
        交流电路中,纯电阻电路负载中的电流 IR 与电压 U 同相位,纯电感负载中的电流 IL 滞后电压 90°。而纯电容的电流 IC 则超前于电压 90°。可见,电容中的电流与电感中的电流相差 180°能够互相抵消。电力系统中的负载,大部分是感性的,因此总电流 I 将滞后于电压于一个角度Φ。如果将并联电容器与负载并联,则电容器的电流 IC 将抵消一部分电感电流,从而使电感电流 IL 减小到 ILˊ,总电流从 I 减少到 Iˊ ,功率因数将由 cosΦ1 提高到 cosΦ2,这就是并联补偿的原理。
八、电能损耗
        线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的,因而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗的变化可分为可变损耗和固定损耗。前者指当电流通过导体和变压器产生的损耗,包括变压器的铜损和电力线路上的铜损,它与负荷率、电网电压等因素有关,约占电网总损耗的80%-85%。后者指只要接通电源电力网就存在的损耗,包括变压器的铁损,电缆线路、电容器及其他电器上的介质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损,它与电网运行电压和频率有关,占总损耗15%-20%。我国与发达国家相比,线损较大。发达国家线损约为2%-3%,而我国在2006年的线损率为7.1%,所以线损的解决显得越来越重要。从前面的论述可知,线损与电力用户的功率因数的平方成反比,故提高功率因数是降低损耗的有效措施。装设并联补偿电容可减少电网无功输出量。在用户或靠近用户的变电站装设自动投入的并联电容,以平衡无功功率,限值无功功率在电网中传送。可减少电网的无功损耗,同时提高有功功率的输送量。
九、电容器直接补偿的危害和防范措施
1、放大谐波
随着电子技术的飞跃发展,由晶闸管为开关元件的整流及变频器大量的在电力系统中使用,这些设备会产生大量谐波,并联电容器运行后,电容会放大谐波电流,甚至产生谐波振荡。
2、谐波的危害
谐波是供配电系统中的公害,可造成供配电线路,用电设备发热,产生趋肤效应,使电气设备、电动机产生机械振荡。干扰无线电设备不能正常运行。电网中谐波量过大,可引起电网振荡,造成电网颠覆的严重事故。
3、防范措施
 对于并联电容器组,我们抑制谐波的方法主要是使用串联电抗器,即在电容器旁串联一个电抗,使得补偿回路的阻抗在某次谐波相对于感性负载来说呈感性,从而消除由于电路呈容性而带来的谐波振荡。同时可以通过安装设计的有源滤波器滤除高次谐波。
十、智能化无功补偿技术
        随着电力系统的不断发展,特别是分布式电源高密度接入电网,对电能质量技术产生了新需求。这些需求表现在负荷侧同时也是电源侧,电网结构复杂性和分布式电源的不确定性,使供配电系统的电能质量问题恶化,其中有功不平衡引起的电压稳定、低频振荡、损耗增大问题尤为严重。为了有效抑制和解决相关问题,智能化无功补偿技术广泛应用于各个配电网络。智能化无功补偿技可以在电压偏低与偏高时均具备强的无功补偿能力,运行可靠稳定,在系统冲击、电压暂降或升时均能运行;能同时治理谐波与不平衡等多种电能质量问题,运行节能。同时将智能化无功补偿技术有效的融合到电力自动化系统中,实现能质量治理、节电控制、提高供电可靠性、电网重构、故障诊断与预测、分布式电源并网控制等综合控制发展。
        北京欧罗特高科电力设备有限公司的配电监控系统有效的融合了配电自动化系统,智能化无功补偿技术,电能管理系统,无人值守环境监测系统等系统,通过对变配电设备及终端用电的实时运行监控与管理,从而实现实时电量分析、实时诊断分析、电量平衡、网损计算、电能质量实时监测、谐波治理、负荷预测、电能质量检测和治理、台帐管理等管理分析功能。从而提高用户供电可靠性,提高用户供配电系统的自动化水平,实现可靠、安全、高效的配电、用电。
 

脚注信息

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