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電容器質(zhì)量對電能質(zhì)量會(huì)有影響?

來源:希拓電氣(常州)有限公司    日期:2018-08-30    瀏覽量:載入中...

一文讀懂電氣無功補(bǔ)償
什么是無功補(bǔ)?無功補(bǔ)償?shù)脑蚴鞘裁??這片文章將細(xì)致的為您闡述。
一、功率的概念

功率(英語:power)是單位時(shí)間內(nèi)做功的大小或能量轉(zhuǎn)換的大小。

1.視在功率

視在功率是指發(fā)電機(jī)發(fā)出的總功率,其中可以分為有功部分和無功部分。

2.有功功率

有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率,也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。

3.無功功率

是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備建立和維持磁場的電功率,它不對外作功,而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備,建立磁場,就要消耗無功功率。無功功率不做功,但要保證有功功率的傳導(dǎo)必須先滿足電網(wǎng)的無功功率。

二、需要無功補(bǔ)償?shù)脑?br />
在正常情況下,用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率,同時(shí)還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求,用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作,用電設(shè)備的端電壓就要下降,從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

但是從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。

無功補(bǔ)償是把具有容性功率負(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(bǔ)償。

三、無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?br />
無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種:低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。下面簡單介紹3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

(1)低壓個(gè)別補(bǔ)償 低壓個(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接,它與用電設(shè)備共用一套斷路器,通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。

隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連接運(yùn)行(如大中型異步電動(dòng)機(jī))的無功消耗,以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。

低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:用電設(shè)備運(yùn)行時(shí),無功補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停動(dòng)時(shí),補(bǔ)償設(shè)備也退出,因此不會(huì)造成無功倒送,具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。

(2)低壓集中補(bǔ)償 低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè),以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切,電容器的投切是整組進(jìn)行,做不到平滑的調(diào)節(jié)。

低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn):接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小,使無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。

(3)高壓集中補(bǔ)償 高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6~10KV高壓母線上的補(bǔ)償方式。

適用于用戶遠(yuǎn)離變電所在供電線路的末端,用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí),可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用;補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切,補(bǔ)償效益高。

四、無功補(bǔ)償裝置的分類

無功補(bǔ)償有很多種類:從補(bǔ)償?shù)姆秶鷦澐挚梢苑譃樨?fù)荷補(bǔ)償與線路補(bǔ)償,從補(bǔ)償?shù)男再|(zhì)劃分可以分為感性與容性補(bǔ)償。下面將并聯(lián)容性補(bǔ)償?shù)姆椒ù笾铝信e:

1.同步調(diào)相機(jī)

調(diào)相機(jī)的基本原理與同步發(fā)電機(jī)沒有區(qū)別,它只輸出無功電流。因?yàn)椴话l(fā)電,因此不需要原動(dòng)機(jī)拖動(dòng),沒有啟動(dòng)電機(jī)的調(diào)相機(jī)沒有軸伸,實(shí)質(zhì)就是相當(dāng)于一臺(tái)在電網(wǎng)中空轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。

調(diào)相機(jī)是電網(wǎng)中最早使用的無功補(bǔ)償裝置,當(dāng)增加激磁電流時(shí),其輸出的容性無功電流增大。當(dāng)減少激磁電流時(shí),其輸出的容性無功電流減少。當(dāng)激磁電場減少到一定程度時(shí),輸出無功電流為零,只有很小的有功電流用于彌補(bǔ)調(diào)相機(jī)的損耗,當(dāng)激磁電流進(jìn)一步減少時(shí),輸出感性無功電流。

調(diào)相機(jī)容量大、對諧波不敏感,并且具有當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)輸出無功電流自動(dòng)增加的特點(diǎn),因此調(diào)相機(jī)對于電網(wǎng)的無功安全具有不可替代的作用。

由于調(diào)相機(jī)的價(jià)格高、效率低,運(yùn)行成本高,因此已經(jīng)逐漸被并聯(lián)電容器所替代。但是近年來出于對電網(wǎng)無功安全的重視,一些人主張重新啟用調(diào)相機(jī)。

2.并聯(lián)電容器

并聯(lián)電容器是目前主要的無功補(bǔ)償方法。其主要特點(diǎn)是價(jià)格低,效率高,運(yùn)行成本低,在保護(hù)完善的情況下可靠性也很高。

在高壓及中壓系統(tǒng)中主要使用固定連接的并聯(lián)電容器組,而在低壓配電系統(tǒng)中則主要使用自動(dòng)控制電容器投切的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)則多種多樣形形色色,適用于各種不同的負(fù)荷呢況。對于低壓自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置將另文詳細(xì)介紹。

并聯(lián)電容器的主要缺點(diǎn)是其對諧波的敏感性。當(dāng)電網(wǎng)中含有諧波時(shí),電容器的電流會(huì)急劇增大,還會(huì)與電網(wǎng)中的感性元件諧振使諧波放大,另外,并聯(lián)電容器屬于恒阻抗元件,在電網(wǎng)電壓下降時(shí)其輸出的無功電出下降,因此不利于電網(wǎng)的無功安全。

3.SVC

SVC的全稱是靜止式無功補(bǔ)償裝置,靜止兩個(gè)字是同步調(diào)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的。國際大電網(wǎng)會(huì)議將SVC定義為7個(gè)子類:

a、機(jī)械投切電容器(MSC)

b、機(jī)械投切電抗器(MSR)

c、自飽和電抗器(SR)

d、晶閘管控制電抗器(TCR)

e、晶閘管投切電容器(TCR)

f、晶閘管投(TSC)

g、自換向或電網(wǎng)換向轉(zhuǎn)換器(SCC/LCC)

根據(jù)以上這些子類,我們可以看出:除調(diào)相機(jī)之外,用電感或電容進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)难b置幾乎均被定義為SVC。因此,目前一些資料或者廣告中大量出現(xiàn)“SVC”字樣,其原因不外乎兩條:其一是作者自已并不明白SVC的定義,其二就是以普通人不懂的字母組合故弄玄虛。

目前國內(nèi)市場上被宣傳SVC的產(chǎn)品主工是晶閘管控制電抗器(TCR)和晶閘管投切電容器(TSC)。對于TSC我們另文敘述,這里只簡要介紹一下晶閘管控制電抗器(TCR)。

TCR的基本結(jié)構(gòu)包括一組固定并聯(lián)連接在線路中的電容器和一組并聯(lián)連接在線路中用晶閘管控制的電抗器,通常將電抗器的容量設(shè)計(jì)成與電容器一樣。

由于電抗器是用晶閘管控制的,其感性無功電流可以變化,當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí),電抗器沒有電流,而電容器固定連接,因此整套裝置的補(bǔ)償量最大,當(dāng)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角時(shí),電抗器的感性電流就會(huì)抵消一部分電容器電流,因此補(bǔ)償量減少,導(dǎo)通角越大,電抗器的電流越大,補(bǔ)償量就越小,當(dāng)晶閘管全通時(shí),電抗器電流就會(huì)將電容器電流全部抵消,此時(shí)補(bǔ)償量為0。必須將固定電容器組設(shè)計(jì)成濾波器形式或者配備另外的濾波器。

綜上所述,可以看出TCR的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,損耗大,但其具有補(bǔ)償量連續(xù)可調(diào)的特點(diǎn),在高壓系統(tǒng)中還有應(yīng)用。

4.STATCOM

STATCOM是一種使用IGBT、GTO或者SIT等全控型高速電力電子器件作為開關(guān)控制電流的裝置中,其基本工作原理是:

通過對系統(tǒng)電參數(shù)的檢測,預(yù)測出一個(gè)與電源電壓同相位的幅度適當(dāng)?shù)恼译娏鞑ㄐ?。?dāng)系統(tǒng)瞬時(shí)電流大于預(yù)測電流的時(shí)候,STATCOM將大于預(yù)測電流的部分吸收進(jìn)來,儲(chǔ)存在內(nèi)部的儲(chǔ)能電容器中。

當(dāng)系統(tǒng)瞬時(shí)電流小于預(yù)測電流的時(shí)候,STATCOM將儲(chǔ)存在電容器中的能量釋放出來,填補(bǔ)小于預(yù)測電流的部分,從而使得補(bǔ)償后的電流變成與電壓同相位的正弦波。

根據(jù)STATCOM的工作原理,理論上STATCOM可以實(shí)現(xiàn)真正的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,不僅可以應(yīng)用在感性負(fù)荷場合,還可以應(yīng)用在容性負(fù)荷的場合。并且可以進(jìn)行諧波濾除,起到濾波器的作用。但切是實(shí)際的STATCOM由于技術(shù)的原因不可能達(dá)到理論要求,而且由于開關(guān)操作頻率不夠高等原因,還會(huì)向電網(wǎng)輸出諧波。

STATCOM的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,價(jià)格昂貴,可靠性差,損耗大,目前仍處于研究試用階段,沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。電抗器(TSR)償,從補(bǔ)償?shù)姆绞絼澐挚梢苑譃榇?lián)補(bǔ)償與并聯(lián)補(bǔ)償。

五、采用無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)

1、根據(jù)用電設(shè)備的功率因數(shù),可測算輸電線路的電能損失。通過現(xiàn)場技術(shù)改造,可使低于標(biāo)準(zhǔn)要求的功率因數(shù)達(dá)標(biāo),實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。

2、采用無功補(bǔ)償技術(shù),提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因數(shù),是節(jié)電工作的一項(xiàng)重要措施。

3、無功補(bǔ)償,它就是借助于無功補(bǔ)償設(shè)備提花必要的無功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),降低能耗,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量,穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行。

4、減少電力損失,一般工廠動(dòng)力配線依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況,其電力損耗約20%-30%左右,使用電容提高功率因數(shù)后,總電波降低,可降低供電流與用電端的電力損失。

5、改善供電品質(zhì),提高功率因數(shù),減少負(fù)載總電流及電壓降,于變壓器二次側(cè)加裝電容可改善功率因數(shù)提高二次側(cè)電壓。

6、延長設(shè)備壽命,改善功率因數(shù)后線路總電流減少,使接近中已經(jīng)飽和的變壓器、開關(guān)等機(jī)器設(shè)備和線路容量負(fù)荷降低,因此可以降低溫升增加壽命(溫度每降低10攝氏度,壽命可延長1倍)。

7、最終滿足電力系統(tǒng)對無功補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)測要求,消除因?yàn)楣β室驍?shù)過低而產(chǎn)生的罰款。

8、無功補(bǔ)償可以改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力、無功補(bǔ)償減少用戶電費(fèi)支出,是一項(xiàng)投資少、收效快的節(jié)能措施。
9、無功補(bǔ)償技術(shù)對和電單位的低壓配電網(wǎng)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,確定無功功率的補(bǔ)償容量,確保補(bǔ)償技術(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠,達(dá)到節(jié)約電能的目的。





原標(biāo)題:【漲知識】一文讀懂電氣無功補(bǔ)償

                             STTELEC轉(zhuǎn)自《北極星輸配電網(wǎng)》


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