低压电网无功补偿

低压电网无功补偿（精选十篇）

低压电网无功补偿 篇1

1.1 无功功率的产生原因和提高功率因数的实际意义

在整体的电网中,大部分的用电设备是依据电磁转换(能量守恒)原理工作的。纯电感及纯电容电路,在一个用电周期内,吸收的能量和释放出的能量相等(容性设备电压相位超前90度,对于感性设备而言电流相位滞后90度)。

也就是说流过它们的电流并没有做功,只是一种能量转换,因此叫无功功率。低压电网大部分无功为感性无功。对感性负荷,有功功率、无功功率和视在功率之间的关系如下:

φ角是功率因数角,它的余弦值为有功功率和视在功率的比值,即:cosφ=P/S

从功率的三角形可以看出,当有功功率一定时,用电系统的cosφ如果越小的话,那么就表明它所需要的无功功率越大,视在功率也就会跟着变大。为了满足增加的用电需求,保证正常的供电,我们就需要对原有的供电线路实施改造,增大变压器的容量,这样不仅增加了供电设备,而且降低了供电设备的使用效率,使得损耗在供电线路中的电能增加,加速设备的老化。因此,国家相关部门进行了详细的规定:无功功率的补偿应就地解决,电力用户应当首先提高自然功率因数,然后还应当针对自己的用电需求设计安装公路补偿设施,在需要的时候随时能够投入使用,不需要的时候自动退出。同时还规定了,在相应的用电高峰阶段,用户应当根据实际情况调整功率因素,并达到相应的标准。高压供电的用户的功率因数应不低于0.9;其它的100kVA(kW)以及以上的电力用户,像大型的水利灌溉工程,电解铝设备等,功率因数都应当在0.85以上;农村的一般农业设备的功率因数在0.80以上就符合要求了。如果电力用户因为自己的原因无法达到上面的用电需求的话,当地的供电部门可以不为其提供电力能源。对无功功率进行补偿还是很有必要的,这对提高我国的用电效率是很有积极的意义的。

无功产生的原因很多,除用电设备标明的无功因数值外,用户电动机轻载运行所带来的功率因数偏小是一个很重要的因素。因此提高功率因数的最有效的办法就是合理的利用电动机。但是有的生产机械(如轧钢机),由于产品规格多,工艺变化大,电动机容量不能调整,在这种情况下,可以采用并联电容器的方法来提高功率因数。这种电容器叫做移相电容器或电力电容器。

1.2 无功功率补偿的方法

如果把具有容性功率负荷设备和具有感性功率设备连接在同一个低压电网当中,那么当容性功率负荷设备释放能量的时候,感性功率负荷设备就吸收能量;同样当感性功率负荷设备释放能量的时候,容性功率负荷设备就吸收能量,这就是现在的功率补偿的基本原理。

随着科技的发展现在可以用于功率补偿的方法也很多,例如利用过激磁的同步电动机、利用调相技术的无功功率电源、异步电机的同步化等,最常用的还是电力电容器法。这个方法具有便于安装、价格低、损耗低、易于维护等特点,目前我国国内的用于功率补偿的方法最常用的就是这个方法。不过这种方法也不是任何的缺点都没有,最主要的缺点还是电力电容器的寿命过短,其它的例如无功出力通用电压值的平方成正比,也就是电力系统的输出电压如果降低,那么功率补偿就会降低,当输出电压升高的时候,他的功率补偿效果就升高了,这与我们的实际的愿望正好相反,这样比较容易造成设备老化,容易出现安全事故。

作为功率补偿的主要设备,电力电容的使用方法主要的有两种:并联补偿和串联补偿,这两种方法的应用场合各有不同,串联连接用于高电压远距离输送线路上,并联连接方式主要用于低压用电单位。

2 并联电容器补偿

2.1 并联电容器组与电网的连接

由于并联电容器的额定电压一般高于所接的电网的额定电压,所以可以直接接在点网上,无需其他的辅助设备。电容器的功率补偿主要还是就地补偿为主,一般有以下的三种形式。

2.1.1 个别补偿

所谓的个别补偿就是针对单独的用电设备进行功率补偿,把电容器直接接在通用电设备所接的同一个回路中,因为电容器同用电设备比较接近所以可以就地平衡无功电流,避免不必要的过载所造成的损失,这种补偿方法比较适合那些容量较大的用电设备。

2.1.2 分散补偿

分散补偿就是把电容器安装在配电室的分支电路上,它可以同配电室所连接的部分的用电设备同时开启或者关闭。这种补偿效果也是比较理想的。

2.1.3 集中补偿

这种补偿方式主要是把电容器集中地安装在变电所的一次或者二次的母线上,这种补偿方法主要的优点是容易安装,利用效率很高,可是这种方法对于变电所线面的引线上设备无补偿。

3 确定并联电容器容量

由于要实现的功能有很大的差别,我们应该充分考虑功率因数、运行电压以及线损等因素对电容器容量的影响。

3.1 增强功率因数法

这种方法由于浅显易懂,执行起来也不复杂,因此得到了广泛的使用。参照每个功率之间的向量关系,我们可以用下述公式来确定无功补偿容量Qc:

或者Qc=P((1/cos2φ1-1)1/2-(1/cos2φ2-1)1/2)(Kvar)

式子里面的P代表负荷最多月的功率的均值,单位为KW;

例如:某个公司最大负荷月功率的均值是6K KW,cosφ1=0.55,现在打算尝试把功率因数调整到0.9,则要安装的电容器组的总容量为多大?

解:由确定无功补偿功率的公式知:

3.2 增强电压法

该法主要应用在改变电压的中心变电站或者和用电终端相连的变电站,根据要达到的电压值,使用近似法确定,确定方法如下:

其中:△U代表电压原值,单位为V;

U代表目标电压,单位是KV;2

X代表线路阻抗,单位为Ω。

3.3 减少线路损耗法

这种方法使用起来十分复杂,因此实际生活中很少有人选用。其确定方法如下:

其中U代表电机的额定电压,单位为KV;e

I代表电机空运时产生的电流,单位为A。0

通常情况下,如果电机不接负载,其电流为额定电流的1/4到2/5,所以无功补偿的容量也在1/4到2/5之间。

4 电容器组的保护

根据低压电网具体应用的不同,在保护电容器组方面可以采取以下办法:过流、过压和熔丝。

5 低压并联电容器的维护

很多工业公式以及矿产公式或者居民用电等都选用的是集中补偿办法。经常使用的设备型号有:和GL21型低压装置一起使用的PGJ型低压电容器柜;和GCL型动力设备一起使用的GCJ型低压电容器柜;和BFC型低压设备一起使用的配套的BFJ型低压电容器柜等。

整体的低压电容器大多会自带能够自己协调无功功率的设备,切换电容,从而将浪费的无功功率降到最少。

5.1 运行条件

电容器如果长时间工作,过电压为要保证在1.10U e,这种状况下的电流不能比额定电流的1.3倍还高,温度要控制在-40℃～40℃之间,表面的温度尽量保证在50℃以下。

5.2 操作

在确定是投入还是切除电容时,要综合考虑无功负荷的实际情况、功率因素的大小和电压值的高低等多种因素。如果变电站要进行整体停电,应该率先把电容器断掉,接着把各个支路断掉;而在重新供电时,应该先接入各个支路,然后再接入电容器组。

如果发生意外,导致U、I或者温度比标准要高时,会使电容器焊点因热量无法及时散失而产生过热甚至融化,导致电容器的有些部分出现不正常的声音或者其表面发生明显的扩张,这时应该及时将电容器退出。

如果发生了以下的两种情况,在没有查明原因的前提下,是不能给电容器组合闸供电的:一是变电所因为事故跳闸,所辖区域全部断电;二是熔断器熔丝熔断后,原因不明。电容器在断电后必须进行放电后才能再次合闸。

参考文献

[1]邹俭.变电运行操作技能必读[M].北京:中国电力出版社,2001.

[2]刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,1993.

低压无功补偿控制器的选型 篇2

江苏安科瑞电器制造有限公司

近年来，随着国内对供电质量要求的不断提高，同时，供电部门为了提高现有送变电设备的效率，节约能源，提高经济效益，使得无功补偿装置的使用量高速增长，各种动态、静态无功补偿装置层出不穷。由于对其性能没有一个全面的了解和比较，用户和设计人员在选型时无参考依据，有的盲目追求时髦、快速、无触点，其实任何一方面的提高都将或多或少会产生一些负面影响。应根据负载的要求以及用户对价格的要求，合理选型才能达到经济实用、高效节能、性价比高等最佳补偿效果。一、无功补偿常出现的问题

1、电容器损坏频繁。

2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。3、电容器组经常投入使用率低。

针对上述情况我们分析可能存在的原因如下：

1、电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响，造成所选择的电压等级偏低，长期运行电容器将容易损坏。

2、电容器外熔断器经常发生熔断，主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的，或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。二、自愈式电容器的容量及相关因素

补偿电容量采用自愈式电容器，是获得良好补偿效果的重要环节，具体选择时，可考虑如下几个因素：a)

供电变压器的空载无功补偿

一般可选变压器总容量3%的并联电容器作为固定补偿，以补偿变压器的空载无功损耗。

确定多路补偿的容量梯度

了解用电负荷的最大值、最小值、负荷的波动情况，根据具体情况以确定电容器的投切步长和分组路数，做到对无功变化的精确跟踪。

平衡补偿、分相补偿、复合补偿的选择确定三相负荷的不平衡程度，必要时需进行现场测量，以确定采用三相平衡补偿还是采用复合补偿方式。当三相严重不平衡时，最好选用适当容量的分相补偿。

b)

c)

d)

确定补偿电容器的总容量

测量自然功率因数，确定目标功率因数，根据两者之差确定所需要的无功补偿总容量。

若已知：有功功率P，自然功率因数cosφ1，目标功率因数cosφ2。则所需补偿的电容器总容量为：ΔQ＝P(tanφ1－tanφ2)

e)确定是否采用抗谐波无功补偿电容器

当电网谐波分量较大时，应进行现场谐波测试，必要时需采用与电抗器配套设计的专用电容器，以防止在较大谐波的作用下，补偿装置无法正常运行或电容器易损坏的现象发生。

三、ARC功率因数控制器的`选择

安科瑞公司的ARC功率因数控制器严格按照DL/T597《低压无功补偿控制器订货技术条件》、JB/T9663《低压无功功率自动补偿控制器》等专业标准中规定的各项要求，依据具体的补偿需求和负荷特性。一般情况下，可从以下几个方面对控制器进行选择：

表1产品应用

型号ARC-6/J；ARC-8/J；ARC-10/JARC-12/J

应用场合石油，化工，污水，电镀等

负载要求三相平衡负载；且无功量比较稳定，不需频繁投切电容补偿的用户，

三相平衡负载，变动负荷、冲击性负荷.

补偿方式投切开关电容器单负荷(大专用接触自愈式电功率电机)器力电容就地补偿和低压配电柜集中补偿单负荷(大功率电机)就地补偿和低压配电柜集中补偿

单负荷(大功率电机)就地补偿和低压配电柜集中补偿

单负荷(大功率电机)就地补偿和低压配电柜集中补偿

容性无触自愈式电点投切开力电容关

ARC-6/R；ARC-8/R；ARC-10/R;ARC-12/R;

ARC-16/J;

石油，化工，污水，采矿，通讯机房，变电站等石油，化工，污水，电镀等

三相平衡负载，或者三相不平衡负载

专用接触自愈式电器容

ARC-16/R;

石油，化工，污水，采矿，通讯机房，变电站等三相平衡负载，或者三相不平衡负载，变动负荷、冲击性负荷.

容性无触自愈式电点投切开力电容关

2、产品选型

功能选项表

产品型号ARC-6/JARC-6/RARC-8/JARC-8/RARC-10/JARC-10RARC-12/JARC-12/RARC-16/JARC-16/R

静态动态过电欠电过电欠电温度断相谐波通讯编码输出输出压压流流保护保护保护方式√√√√√√√√√√√

√√√√

√√√√

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√√√√

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四、电容投切开关应用介绍

无功补偿电容器的投切器件较多，其投切的平稳度和使用寿命也相差很大，

下面分别加以说明：

1、普通交流接触器

普通交流接触器是最传统的一种投切开关，由于电容器在投入和切除时会产生很大的涌流和过压，暂态高压和投切冲击电流会导致电器绝缘击穿和接触器触头烧损，使接触器频繁损坏，同时还会影响电容器使用寿命和对电网造成干扰。用于无功量比较稳定，不需频繁投切电容补偿的用户，可选用带限流电阻的接触器投切电容装置，这种装置比较经济，价格低。由于投切次数少，相应使用寿命就够长了。

2、可控硅无触点开关投切

无触点开关投切，无过电流、过电压、不污染电源，特别适合变动负荷、冲击性负荷。它是一种能够对电力并联电容器进行快速偷窃的电子型功率器件。控制逻辑电压0V截止，12V导通。有250V和400V两种电压等级的低压电容器。对于需快速频繁投切电容补偿的用户，如电焊、电梯等设备，应选用无触点可控硅投切电容装置，才能达到应有的补偿效果。对于其他一般工厂、小区和普通设备，无功量变化时间大于30S的地区，则应考虑在能达到补偿功能要求的情况下，优先选用对电网无冲击、节能、安全、经济、使用寿命长的可控硅无触点电容投切装置。

五、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60％～90％，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30％左右。一是节省电费开支；二是提高设备的利用率三是降低系统的能耗四是改善电压质量。

试述低压电网中的无功补偿 篇3

关键词：低压电网 无功补偿 装置 应用

无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

低压电网中的无功补偿是对低压电网中的无功功率进行补偿的措施，旨在提高低压电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压电网的供电环境。低压电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性。

一、低压电网中的无功补偿原理

配电网中的用电设备（如感应电动机、变压器、电抗器、电焊机等）大部分是感性负荷，通常感性无功功率的电流相位滞后于电压相位，而容性无功功率的电流相位超前电压相位。故常用容性无功功率补偿感性无功功率，以减少电网无功负荷，由于超前电流与滞后电流的互补作用，也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时，使无功功率减少，从而达到了提高功率因数的目的。

二、低压电网中的无功补偿方法

1.随机补偿。随机补偿主要是对电磁感应中的无功功率进行补偿，常用于电动机的无功补偿。随机补偿伴随着电动机的开启与关闭同时补偿与消失，能够自动进行无功功率的补偿，不需反复进行补偿调整，因此具有简单方便，灵活的优点。

2.随器补偿。随器补偿主要是将低压容量通过低压保险接在配电变压器上，用来对配电变压器空载无功功率的补偿。此种补偿方法能够有效地平衡配电变压器的空载无功功率，从而提高变压器的利用率，有效降低电网的无功损耗，因此，随器补偿具有较高的经济性价比，是目前最常采用也最有效的无功补偿。

3.中间同步或静止补偿。这种补偿方法主要是在无距离低压电网线路中间安装同步调相机或静止补偿装置来完成无功补偿工作。此种方法在线路输电过程中，能够稳定电压，同时对多条输电线路进行降耗补损，并具有较强的调节性能。

4.终端分散补偿。用户终端分散补偿能够在低压电网终端进行有效的补偿，提高用户电器设备的安全性，还能提高电压利用率。

此外，在低压电网中的无功补偿方法还有等网损微增率补偿法、无功经济当量补偿法、低压集中补偿法、跟踪补偿等，这些方法都能够有效的对低压电网进行无功补偿，保证电压的稳定性，提高利用率。

三、低压电网中的无功补偿装置的选择

1.静态补偿装置。静态补偿装置一般为机械式接触器投切电容器组，适用于负载变化较小的场合。

2.动态补偿装置。动态补偿以晶闸管作为执行元件，通过跟踪监测负荷的无功电流或无功功率，对多级电容器组进行分组投切，适用于负载变化大，情况复杂的低压电网。

四、低压电网中的无功补偿装置的应用

低压电网中的无功补偿装置能够有效的实施无功补偿，是低压电网中的无功补偿的主要手段，能够提高无功功率因数，降低损耗，稳定电压，因此，在电网中应用无功补偿装置是最为有效的选择。在实际应用中，根据不同情况安装不同的补偿装置，在选择随机补偿方法时，就要用到就地无功补偿装置，实现最方便的无功自动补偿。而对于需要在多条线路节点上实现自动投切要求，并减少变压器无功负载时，就要应用集中无功补偿装置。目前在农网中应用的还有静止无功发生器，这些无功装置的应用，大大提高了低压电网的性能。

五、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

1.节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但減少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

2.降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= （1-I2/I1）×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

3.改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：

△U=（PR+QX）/Ue×10-3（KV） 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；配电线路：X=（2～4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的变压器：X=（5～10）R QX/Ue=（5～10） PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的。 可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

4.三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

△S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

六、结语

浅谈低压电网的无功补偿 篇4

1 影响功率因数的主要因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中, 除消耗有功功率外, 还需要无功功率。当有功功率为一定值时, 如减少无功功率, 则功率因数便能够提高。在极端情况下, 当无功功率为0时, 则其功率因素为1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。影响功率因素主要是下面几个方面。

1.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成的。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率, 它和负载率的大小无关。因而, 为了改善电力系统和企业的功率因数, 变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

1.2 供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响

当供电电压高于额定值的8%以上时, 由于磁路饱和的影响, 无功功率将增长得很快, 据有关资料统计, 当供电电压为额定值的108%时, 一般工厂的无功将增加30%左右。当供电电压低于额定值时, 无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

1.3 电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素, 因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法, 使低压网能够实现无功的就地平衡, 达到降损节能的效果。

2 低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种:随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

2.1 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接, 通过控制、保护装置与电机, 同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗, 以补偿磁无功为主, 此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是:用电设备运行时, 无功补偿投入, 用电设备停运时, 补偿设备也退出, 而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。

2.2 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧, 以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功, 配变空载无功是农网无功负荷的主要部分, 对于轻负载的配变而言, 这部分损耗占供电量的比例很大, 从而导致电费单价的增加, 不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点是:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功, 限制农网无功基荷, 使该部分无功就地平衡, 从而提高配变利用率, 降低无功网损, 具有较高的经济性, 是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置, 将低压电容器组补偿在大用户0.38kv低压母线上的补偿方式。适用于100k VA以上的专用配变用户, 可以替代随机、随器两种补偿方式, 补偿效果好。

跟踪补偿的优点是:运行方式灵活, 运行维护工作量小, 比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时, 应优先选用跟踪补偿方式。

3 采取适当措施, 设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备, 采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法一般有四个途径, 一是合理选用电动机的型号、规格和容量, 使其接近满载运行;二是提高异步电动机的检修质量;三是采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数;四是合理选择配变容量, 改善配变的运行方式。以上途径不需要增加投资, 是最经济的提高功率因数的方法。

4 结论

针对用电单位的低压配电网的实际情况, 合理选择无功补偿技术, 以达到一定的经济效益和社会效益, 确保补偿技术经济、合理、安全可靠, 达到节约电能的目的。

参考文献

[1]陆安定.功率因素与无功补偿[M].上海:上海科学普及出版社, 2004.

关于请求农用低压电网改造的报告 篇5

关于请求农用低压电网改造的报告

高原县电力局：

红心镇余村共辖4个村民小组，187户821人。有照明用电户187户，米面加工个体1户，有民营煤矿企业1矿8井，年用电量在20万度以上。但该村的用电设施除原XXX和XXX两个小组于2009年借移民搬迁扶助政策进行过改造外，还有桥梁小组和原XXX小组、XXX小组共48户199人的用电设施还是96年农民自筹资金购置的简易设施设备，电线生锈老化，木质电杆经常腐倒，断电现象时有发生，严重威胁人身安全和正常用电秩序。为彻底消除全村用电安全隐患，实施农网改造已势在必行。

经村组干部对涉及农电改造的48户199人的实地详细测设，共需水泥电杆63根，16线6300米，瓷壶126个及其相关设备。

综上所述，我们诚恳请求县供电局和XXXX供电所能及时派员对我村的农用电设施进行实地查勘，尽快实施改造工程，力争早日实现我村人民这一迫切愿望，尽快脱离用电威胁边缘，维持社会环境和谐稳定。

附：余X村XXX小组农网改造示意图

一、图二。

红心镇余村民委员会

试论低压无功补偿技术 篇6

关键词：无功补偿原理 配置及特点

无功补偿系统可以很好的维持电流的畅通，提高配电系统的工作效率。我们要学会将低压无功补偿合理的运用到低压配电系统中，这是一门很好的技术，有助于获得一定的经济效益。我们从一些电力运行规律中可以发现，利用无功补偿的方式在供电过程中进行电流的配送，使电压更稳定的同时还降低了损耗。无功补偿在低压配电系统中的运用，不仅能够提高配电系统的工作效率，而且可以减少电力损耗，使得电力系统的发展更加健康。

1.无功补偿的原理

电网输出的功率包括两部分：①有功功率；②无功功率。在电力系统中，不仅有功功率要平衡，无功功率也要平衡。假设有功功率P、无功功率Q、视在功率S，φ為功率因数角，它的余弦cosφ＝p/s就是功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业的功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果不进行补偿，则必须由供电系统提供。为了满足用电要求，供电线路和变压器的容量就必须增大，这不仅增加了供电投资、降低了设备的利用率，还将增加线路损耗。不论是对于供电部门还是用电部门，对无功功率进行适时补偿以提高功率因数，以防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的作用。如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，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。把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷的装置并联接在同一电路中，能量在两种负荷间相互转换，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的原理。

2.为什么要进行无功功率补偿

在现代工业中，大部分的用电设备都是电动机、变压器等感性负载，电网需要通过线路向它们输送大量的无功功率。无功功率的传输加重了电网的负荷，使电网损耗增加，故需对其进行补偿。无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率提供，电网的负荷率和损耗大大减轻。

3.无功补偿的配置原则

为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置,应按照“分级补偿,就地平衡”的原则,合理布局。具体而言,有以下几点:

（1）总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主。

（2）电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%~60%,其余的无功功率消耗在配电网中。因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿,就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

（3）分散补偿与集中补偿相结合,以分散补偿为主。集中补偿,是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗,但不能降低配电网络的无功损耗。用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送,所以为了有效地降低线损,必须做到无功功率在哪里发生,就应在哪里补偿,中、低压配电网应以分散补偿为主。

（4）降损与调压相结合,以降损为主。

4.低压配电系统中无功补偿的方法

当今，随着经济的发展和社会的进步，电力行业也在稳步发展，它对于配电系统的要求也在不断地提高。由于目前配电系统中负荷不断增加，对无功补偿的要求也在不断提高。目前，我国配电系统中主要采用以下几种方式进行无功补偿：

4.1集中补偿。补偿电容器组装设在变电站站内母线上，可手动或分组自动补偿。结合电网实际情况，选择按功率因数、电压无功电压无功综合控制或电压无功综合控制兼滤波等不同方式进行补偿。

4.2低压个别补偿。低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可以较好地限制用电单位的无功负荷。低压个别补偿的优点是：不需要频繁调整补偿容量，无功补偿与用电设备运行同时进行，因此不会造成无功倒送。具有配置方便灵活、维护简单等优点。

4.3高压集中补偿高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数。高压集中补偿的优点：运行方式灵活，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。

4.4动态无功补偿。由可控硅控制投切电容器，这种控制方式反应速度一般在20ms，投切时无充电电流和过电压，但由于可控硅有自然导通电压的特性，电容器投切是会产生谐波。

5.无功补偿装置的类型和特点

无功补偿装置种类繁多，随着时代和技术的发展主要经历了以下几种：同步调相机、电力电容器和并联电抗器、静止补偿器等。相对于旋转机械的同步相机而言，后三种可称为静止设备。

5.1同步调相机实际上是一台空载运行的同步电动机，在过励磁时可发出无功功率，欠励磁时可以吸收无功功率，调节均匀简单，其自动励磁调节装置能使同步调相机在端电压波动时自动调节无功功率，维持电压及系统的稳定，适用于大型变电站所进行集中补偿，其缺点是投资大，功率损耗大，动态响应的时间也较长，因为是旋转设备运行维护工作量也较大。这种补偿手段已显陈旧，已有逐渐被取代的趋势。

5.2电力电容器能够补偿负荷感性无功以提高功率因数，故又称移相电容器，它常并接于6.3、10.5或35KV母线上，故又称并联电容器，在电力系统常用的无功功率补偿设备中并联电容器的费用最低，有功功率损耗最小，运行维护最简便，可集中安装，也可分散安装在用户处或近负荷中心的地点，实现无功就地补偿，因此应用广泛。主要缺点是电压调节效应差，不能像同步调相机那样连续调节无功功率和吸收滞后的无功功率，在系统中含有谐波时还有可能与系统发生并联谐振，使谐波放大。

6.结语

随着现代电力电子技术的发展,大功率变流、变频等电力电子装置在电力系统中得以广泛应用,这些装置大多数功率因数都很低,导致电网中出现大量的无功功率,给电网带来额外负担且影响供电质量。因此,无功补偿就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一,这也是当今电气化自动化技术步入到一个新的领域所面临发展的一个重大课题,因此必将受到越来越多的关注。

参考文献:

[1]苑舜.配电网无功优化及无功补偿装置[M].北京:中国电力出版社, 2003.

[2]靳龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术[M].北京:中国水利水电出版社，2004.

关于低压电网中无功补偿的分析 篇7

1.1 通过对低压电网无功补偿方式的分析可以得知, 当下低压电网面临着严峻的调整。为了适应当下低压电网的工作需要, 为了更好满足当下工作的需要, 进行供电变压器及其输送线路损耗的控制是必要的, 从而进行供电效率的提升, 保证低压电网供电环境的优化, 实现电网中无功补偿合理补偿方法及其装置的选择, 保证电网的损耗程度的最大化控制, 实现电网综合质量的提升, 实现电压比东及其谐波的有效控制, 进而保证电压稳定性的提升。

通过对无功补偿定义的深层次探讨, 得知通过对无功补偿设备的积极应用, 可以进行无功功率的控制, 保证系统的整体功率因数的优化, 保证能耗的控制, 实现电压整体电压质量的提升, 这需要进行一系列的无功补偿配置原则的应用, 保证总体平衡模块及其局部平衡模块的有效开展, 保证局部平衡体系的健全。这也需要进行电力部门补偿环节及其用户补偿环节的结合, 进行配电网络, 用户消耗无功率的控制, 实现配电网的无功功率消耗的控制。为了保证网络模块中的无功功率的有效工作, 进行就地补偿模块的应用是必要的。

1.2 在就地工作模块中, 为了提升无功功率的输送效率, 进行就地补偿是必要的模块, 这需要电力部门及其用户展开补偿的合作, 进行集中补偿模块及其分散补偿模块的有效结合, 进行分散模式的应用。所谓的集中补偿就是进行变电所补偿电容器的装设。所谓的集中补偿, 就是进行主变压器的无功损耗的应用, 进行变电所输电线路的无功电力的优化, 保证供电网络的无功损耗模块的有效开展, 保证配电网络无功损耗模块的循序渐进。这需要进行变电所的配电线路负荷端输送模块的应用, 进行线损的积极控制, 进行无功功率的优化。在中低配电网应用中, 进行分散补偿模块的应用是必要的, 进行降损及其调压模块的应用, 保证降损模块的积极工作。

2 关于低压电网中的无功补偿原理及其应用模式的分析

2.1 为了满足现阶段低压电网的工作需要, 进行无补偿原理的分析是必要的, 从而进行应用模式的开拓, 这对于电压的稳定性提升非常必要的, 从而保证其电压质量的提高, 保证电力传输过程中的功率损耗模块及其电能损耗模块的优化, 保证供配电设备的供电能力的提升。这需要引起相关工矿企业的重视, 进行内部供配电系统的应用, 保证无功补偿装置的应用, 进行无功补偿效益的提升, 切实提升低压电网的电压质量, 保证配电设备的利用率的提升。这对于企业的整体节能效率的提升都是非常必要的。企业的功率因数直接关系到企业的电价, 企业若想降低电力费用, 不但要在电力设备的节能保养上下功夫, 还要提高企业用电的功率因数, 而无功补偿正是企业提高功率因数, 实现节能低碳的有效手段之一。

通过对无功补偿模块的应用, 更有利于进行电力系统能耗的控制, 这需要进行计算公式的应用, 进行无功补偿模块的应用, 实现电力系统能耗作用情况的分析, 保证线损的控制, 提升功率的应用率。从而进行有功损耗及其无功损耗模块的分析。这需要按照我国的供用电规定, 进行相关工作模块的优化。高压供电用户, 其功率因数不应低于0.9, 其他电力用户的功率因数不应低于0.85, 功率因数低于0.7时, 不予供电。若达不到以上要求, 应装设必要的无功补偿装置, 否则要加收电费。因此, 低压电网中的无功无论是对低压电网还是对于用电企业和供电企业都具有十分重要的意义。

2.2 为了满足当下配电网工作的需要, 进行用电设备的感性负荷模块的控制是必要的, 这需要进行感性无功功率电流相位的控制, 保证电压相位的工作状况的满足。在该模块中需要明确到容性无功功率进行感性无功功率的补偿是必要的, 以满足当下工作的需要。以减少电网无功负荷, 由于超前电流与滞后电流的互补作用, 也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时, 使无功功率减少, 从而达到了提高功率因数的目的。

2.3 为了提升电磁感应的无功功率的补偿效率, 进行随机补偿模块的应用是必要的, 这需要进行电动机的无功补偿方案的应用。一般来说, 随机补偿的应用会随着电动机的开关变化而产生变化, 进行补偿或者消费。为了保证无功功率的补偿, 进行补偿调整的应用是必要的, 从而提升其灵活性、简便性, 保证随器补偿模块的有效开展。随机补偿主要是将低压容量通过低压保险接在配电变压器上, 用来对配电变压器空载无功功率的补偿。此种补偿方法能够有效地平衡配电变压器的空载无功功率, 从而提高变压器的利用率, 有效降低电网的无功损耗, 因此, 随器补偿具有较高的经济性价比, 是目前最常采用也最有效的无功补偿。

为了更好的进行无距离低压电网线路的工作, 进行中间同步补偿方法的应用是必要的, 这也需要进行静止补偿模式的配合。保证静止补偿装置及其同步调相机模块的正常开展, 实现现阶段无功补偿方案的更新, 这种方法适合在线路输电方案中应用。此种方法在线路输电过程中, 能够稳定电压, 同时对多条输电线路进行降耗补损, 并具有较强的调节性能。终端分散补偿。用户终端分散补偿能够在低压电网终端进行有效的补偿, 提高用户电器设备的安全性, 还能提高电压利用率。

在低压电网无功补偿模块中, 进行网损微增率补偿法的应用是重中之重, 这需要进行低压集中补偿法、无功经济当量补偿法及其相关方法的应用, 保证低压电网的无功补偿环节的正常开展, 进一步的提升电压的稳定性, 保证其整体利用率的提升。这需要进行静态补偿装置体系的健全, 进行其内部装置模块的优化。静态补偿装置一般为机械式接触器投切电容器组, 适用于负载变化较小的场合。动态补偿装置。动态补偿以晶闸管作为执行元件, 通过跟踪监测负荷的无功电流或无功功率, 对多级电容器组进行分组投切, 适用于负载变化大, 情况复杂的低压电网。

2.4 在低压电网无功补偿装置设置中, 要明确到无功补偿实施的必要性, 从而提升低压电网无功补偿的效益, 进一步的提升高无功功率因数的效益, 进行耗损情况的控制, 保证稳定电压的优化, 这就需要进行电网运作中无功补偿装置的优化, 针对不同的应用情况, 进行多种补偿装置的配合, 比如在随机补偿模块中, 进行就地无功补偿装置的应用。实现最方便的无功自动补偿。而对于需要在多条线路节点上实现自动投切要求, 并减少变压器无功负载时, 就要应用集中无功补偿装置。目前在农网中应用的还有静止无功发生器, 这些无功装置的应用, 大大提高了低压电网的性能。

3 结束语

在电网系统优化过程中, 通过对无功补偿模块的应用, 更有利于进行电压质量的提升, 实现对电能利用率的提升, 保证不同模块的无功功率的控制, 这需要针对无功功率的应用原理, 进行多种无功补偿方法及其装置的优化。选择不同的无功补偿方法和装置, 能够有效提高无功功率因数, 降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗。因此, 低压电网中的无功补偿对于社会发展具有重要意义。

摘要：为了满足现阶段低压电网工作的需要, 进行无功补偿体系的健全是必要的, 从而实现其内部各个环节的协调, 这需要针对低压电网的无功补偿模块进行分析, 进行电压质量的提升, 保证低压电网功率因数的控制及其优化, 保证日常低压电网耗能的控制。这就需要进行低压电网无功补偿含义的深入分析, 进行低压电网无功补偿原理的深入解析, 进行无功补偿装置的优化选择及其应用。

浅谈低压电网无功补偿及其应用 篇8

无功补偿,就其概念而言早为人所知,对低压电网中的无功功率进行补偿的措施是无功补偿,通过无功补偿可以降低电流,增大低压电网的功率因数,降低供电过程中的损耗,提高供电企业的经济效益和供电效率,促使低压电网的供电环境向着更好的方向发展。

用电单位的功率因数直接影响到电价,如果用电单位想要减少电力费用,就要采取两方面的措施,一是,加强电力设备的节能保养,二是,提高用电的功率因数。无功补偿正好可以提高用电单位的功率因数,达到低碳、节能的效果。此外,无功补偿还可以有效降低电力系统的电能损耗,若电力系统功率因数从0.75提高到0.90时,无功补偿可降低25%-40% 的有功损耗,这一效果相当显著。并且,《全国供用电规则》规定:用电单位必须达到相对应供电等级的功率因数,否则要加收电费。所以,加强低压电网中的无功功率的研究对低压电网和电力企业、用电单位都十分重要。

1 影响功率因数的主要因素

1.1电网中大量的电感性设备的应用

电网中大量的电感性设备如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。

据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~ 70%,异步电机在空载和载下的功率因数是很低的,所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载和轻载运行,在设计时要避免选用过大的电机,尽可能提高负载率。

1.2电力变压器

系统中大量使用变压器,变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~ 15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3,但空载时功率因数非常低,大量消耗无功。所以,为了提高电力企业的功率因数,变压器不应长期处于低负载运行或者是空载运行的状态。一般变电站是多台变压器并联运行,应考虑通过变压器经济运行,降低变压器对无功功率的消耗,同时也提高变压器的效率

1.3供电电压超出规定范围

供电电压对功率因数的影响也较大,供电电压超出额定电压和低于额定电压都会影响功率因数。如果供电电压超出额定电压值,会使无功功率增长较快,根据数据统计资料,如果供电电压是额定电压的1.1倍,一般工厂的无功功率将增大约35%。如果供电电压低于额定电压值,会使无功功率降低,功率因数增大。同时,如果供电电压过低会影响电气设备的正常工作。所以,要采取一定的措施,保持供电电压的稳定。

1.4其他因素

家用电器对无功的影响过去不被重视,但随着家用电器用电量的快速增加,其对无功功率的影响已不容忽视。另外,电网频率的波动也会在一定程度上影响异步电机和变压器的磁化无功功率。

2 低压配电网无功补偿的方式

配电网中的用电设备(如感应电动机、变压器、电抗器、电焊机等)大部分是感性负荷,感性无功功率的电流相位滞后于电压相位,感性无功设备运行时从电网吸收感性无功功率;而容性无功功率的电流相位超前电压相位,容性设备运行时从电网吸收容性无功功率,相当于发出感性无功功率。故常用容性无功功率补偿感性无功功率,以减少电网无功负荷,由于超前电流与滞后电流的互补作用,也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时,使从电网吸收的总的无功功率减少,达到提高功率因数的目的。通常采用的提高功率因数的主要方式为:动态补偿、随器补偿、随机补偿。

2.1 动态补偿

动态补偿的补偿方式是将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上。它的补偿效果好,适用于100kVA以上的专用配变用户,具有运行方式灵活,维护工作量小,寿命相对延长等优点,其缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。

2.2 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。随器补偿的优点:接线简单、管理方便、易维护、能有效地补偿配变空载无功,降低无功网损,是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电机,同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗,可较好地限制用电单位无功负荷。随机补偿的优点是:不需频繁调整补偿容量。具有投资少、安装容易、维护简单、事故率低等。

3 无功功率补偿容量的选择方法

3.1 单负荷就地补偿容量的选择

国外通常按负载额定容量0.25 ~ 0.5计算,此法选取的补偿容量,在任何负载情况下都不会出现过补偿。此法在节能技术上广泛应用,特别适用于Ie/Io比值较高的电动机和负载率较低的电动机。由于电机极数不同,可以使用经验系数法。采用这种方法一般在70% 负荷时,补后功率因数可在0.95 ~ 0.97之间。也可以按下式计算

3.2多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

对已生产企业欲提高功率因数,其补偿容量按下式选择

式中:

对处于设计阶段的企业,无功补偿容量按下式选择:

式中:

φ1,φ2——意义同前。可根据企业负荷性质查手册近似取值,也可用加权平均功率因数求得。多负荷的集中补偿电容器安装简单,运行可靠,但电气设备不连续运转或轻负荷运行时,会造成过补偿,电压质量变坏。因此这种方法选择的容量,要根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少。

4 低压电网中的无功补偿装置的应用

4.1低压电网中的无功补偿的应用

低压电网中的无功补偿装置的主要作用就是对低压电网实施无功补偿,稳定电压,降低电能损耗,所以,在电网中加装无功补偿装置是低压电网进行无功补偿的最主要的措施。在实际应用中,要根据电网的不同情况选择不同的补偿装置,无功补偿装置一般在随机补偿时应用,它是实现无功自动补偿的最简便的方法。集中无功动态补偿装置一般应用在减少变压器无功负载,并需要在多条线路节点上实现自动投切的情况。

一般补偿是有级的 , 也就是常用的电容器组补偿装置 , 由补偿控制器按组级进行投切。这些无功装置的应用,大大提高了低压电网的性能。

众所周知,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。但有许多单位用电特点决定它用电负荷24小时变化很大,也应根据用电单位实际情况,合理调整电容组容量。例:我单位是10kV双回路、两台630kVA变压器供电系统,采用两套150kVar(五级组电容,每组30 kVar)的动态无功补偿装置。由于白天与夜晚用电负荷两极分化,造成功率因数在0.7-0.85之间,达不到供电部门要求,经分析,第一组电容量偏大,测控装置不予工作,后合理减低第一组电容容量、调节控制装置,使之功率因数达到0.95以上。取得了很好的经济效益。

4.2 低压电网中两种常用的无功补偿装置

(1)SLTF型低压无功动态补偿装置:交流50Hz、额定电压在660V以下,负载功率变化较大,适用于对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。安装环境:周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸,安装倾斜度<5%。

(2)WDB-K型低压无功动态补偿装置:采用大功率晶闸管投切开关,控制器可根据系统电压,无功功率、两相准则控制晶闸管开关对多级电容组进行快速投切。晶闸管开关采用过零触发方式,可实现电容器无涌流无冲击投入,达到稳定系统电压,补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的。可广泛应用于电力、冶金、石油、港口、化工、建材等工矿企业及小区配电系统。

5 结束语

无功补偿装置在低压电网中的应用,可以实现电网的优化,并且降低电能损耗,提高电能的利用率,还能提高电压的质量。所以,对于不一样的无功功率,在选择无功补偿装时根据无功功率的原理,不同的原理采用不同的无功补偿的装置和方法。低压电网的无功补偿对于电压电网来说非常重要,可以提高低压电网的运行效率,降低线路的电能耗损。

摘要：低压电网无功补偿是提高电压质量的有效手段,通过无功补偿,能够有效地提高低压电网中的功率因数,从而达到降耗的目的。本文主要从影响功率因数的主要因素、无功补偿原理、无功补偿方式、电容器补偿容量的计算以及动态补偿应用这几个方面进行阐述。

低压电网无功补偿装置的研究与设计 篇9

电力网中的负荷大部分是感性负荷, 因此在电网中安装并联电容器可以供给感性电抗消耗的部分无功功率。并联电容器补偿简单经济, 灵活方便, 但当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备, 如轧钢机、电弧炉、电气化铁道等, 就要求补偿装置能够根据负荷的变化进行动态补偿。而并联电容器只能补偿固定无功, 容易造成过补或欠补, 无法满足电力系统的实际需要, 还有可能和系统发生并联谐振, 导致谐波放大。因此, 采用对电容器分组, 利用微机进行控制, 根据负荷无功功率的变化, 对电容器组进行自动投切, 以实现对无功功率动态补偿的装置, 目前在国内外得到广泛应用。

随着电网供电的日趋紧张, 进一步挖掘供电潜能, 节能降耗, 己是摆在供电部门和用电客户面前的一个亟待解决的问题。对低压配电变压器来讲, 对其加装自动无功补偿装置是一种有效的节能降耗措施。

2 无功功率的定义

传统的无功功率的定义是建立在工频周期的平均值基础上的, 单相正弦电路或三相对称正弦电路中, 利用传统概念定义的有功功率 (P=UIcosφ) 、无功功率 (P=UIsinφ) 、视在功率 (S=UI) 和功率因数等概念都很清楚。但当电压或电流中含有谐波时, 或三相电路不平衡时, 传统概念无法正确地对其解释和描述。电力系统的各种传统装置的响应速度多在数十毫秒到秒级, 而新型的基于电力电子开关的补偿装置的时间常数则在毫秒以至微秒级, 远小于电力系统20ms (对于20Hz系统而言) 的工频周期。

3 无功补偿原理

采用TCR (Thyristor Controlled Reactor) 并联电容器的方式为系统提供无功功率。TCR分别由晶闸管、二极管、电感串联支路并联组成, 如图1所示。有效移相范围为0～180°, 改变晶闸管的触发角, 可以改变等效电感量。由于单独的TCR只能吸收无功功率而不能发出无功功率, 为了解决此问题, 可以将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿器。

应用中TCR一般都接成三角形, TCR的重要特性是能够连续调节补偿装置的无功功率, 这种连续调节是依靠调节TCR中晶闸管的触发角得以实现的。因为TCR装置采用相控原理, 具有分相调节能力, 在动态调节基波无功功率的同时也产生大量的谐波, 同时波动负荷也产生大量谐波电流, 所以固定电容器通常和电抗器串联构成谐波滤波器, 以滤除负荷和TCR产生的谐波电流。在三角形中流通, 而线电流中不出现这些谐波。

4 硬件电路的设计

本文所设计的无功补偿装置由四个部分组成:控制器单元、执行单元、补偿器单元、检测单元。各部分的功能如下:

控制单元接收到检测信号后, 将其和目标值进行比较, 并根据比较结果参数做出决策, 送给执行单元。

执行单元接到命令后, 通过改变触发电路的触发角控制补偿器的无功输出, 完成补偿任务。

补偿器由大功率电容器、电抗器等电力电子器件构成无功功率的发生装置, 其工作方式和状态受控制器控制。

检测单元从电网中检测出与网络功率因数直接或间接相关的参数, 并将此参数信号转换成控制单元能接收的信号, 传送给控制单元, 由控制单元做出投切决策。

4.1 控制器的设计

本系统所要处理数据不多, 只需完成数据检测、功率计算、功率比较及相应值输出, 不需要扩展即可完成相应功能, 故选用常用的89C51单片机即可。

4.2 数据采集处理

本系统要用母线上的电压和电流信号。首先是将检测到得电压、电流信号分别转换成方波信号, 将其进行逻辑异或后, 通过单片机可以计算得到母线上电压和电流之间的相位差。其次要测得电流信号的有效值, 进而通过单片机计算得到用电器所消耗的有功功率。

4.3 显示部分

为了能够实时观察到电网功率因数的大小, 需要设定专门的显示电路。显示电路连接图如图2所示。P1口用于输出字形数据, P3.2, P3.3, P3.4用于控制八段数码管轮流导通的控制信号输出。

4.4 驱动电路

本系统采用常用D/A转换器DA0832将单片机输出的数字量转换成模拟量, 控制触发电路输出相应的触发角, 进而改变所控制的无功输出量。DA0832各管脚的功能如下:D0～D7:数字信号输入端。ILE:输入寄存器允许, 高电平有效。CS:片选信号, 低电平有效。WR1:写信号1, 低电平有效。XFER:传送控制信号, 低电平有效。WR2:写信号2, 低电平有效。IOUT1、IOUT2:DAC电流输出端。Rfb:是集成在片内的外接运放的反馈电阻。Vref:基准电压 (-10～10V) 。Vcc:是源电压 (+5～15V) 。AGND:模拟地 NGND:数字地, 可与AGND接在一起使用。DAC0832输出的是电流, 一般要求输出是电压, 所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压, 其连接线路如图3所示。

4.5 电容器的连接方式

本系统采用星形连接, 对三相分别进行无功补偿。采用星形连接的方式, 可以保证三个补偿器中任一个损坏时, 其他两个能正常工作。

5 无功补偿控制的软件设计

利用互感器得到母线上的电压和电流信号后, 分别将其转换成方波, 对整形后的电压、电流信号方波进行异或得到脉冲方波, 其频率为原方波频率的二倍。利用P2.0测得脉宽, 从而得到相位差。

当P2.0由低电平变为高电平时n开始加1, 每循环一次加一次, 直到P2.0变为低电平。当P2.0由高电平变为低电平是m开始加1, 每循环一次加一次, 直到P2.0变为高电平。则相位差为:φ=3.14×n/ (m+n) , 读入电流有效值后, 根据式P=UIcosφ得到P, U为已知量。然后根据下式

undefined

得到所需无功量。又因触发角连续可调, Q也为连续量, 根据比例关系得到Q和控制电压之间的关系。

6 结论

无功补偿技术在边沿科学如电力电子技术和微电子技术发展的推动下, 在电力系统领域取得了很大的发展。本文介绍了目前无功补偿装置的发展状况, 为了满足电力系统对实时性较高的要求, 采用了C51进行控制的动态无功补偿装置。

高质量的电能是现代信息社会赖以生存的前提, 因此各种提高电能质量 (特别是动态电能质量) 的装置将越来越重要, 用户电力技术将大有用武之地。基于电力电子的并联补偿技术也将朝着单位体积补偿能量密度更大、结构更加简单、控制更加灵活、响应速度更快、功能更加齐全的方向发展。

参考文献

[1]余发山.单片机原理及应用[M].中国矿业大学出版社.

[2]姚广平, 蔡小颀.一种由AT89C2051单片微机实现的功率因数补偿装置[Z].

[3]陈伯胜.串联电抗器抑制谐波的作用及电抗率的选择[Z].镇江供电公司.

浅谈无功补偿在低压电网中的应用 篇10

1.1 无功补偿的原理

1.1.1 无功功率

电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的, 他们在能量转换过程中建立交变的磁场, 在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗, 仅在负荷与电源之间往复交换, 在三相之间流动, 由于这种交换功率不对外做功, 因此称为无功功率。

1.1.2 功率因数

实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的, 是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差, 相位角的余弦cos准称为功率因数, 又称力率。它是有功功率与视在功率之比。

三相功率因数的计算公式为:

式中:cosφ—功率因数;P—有功功率, k W;Q—无功功率;kvar S—视在功率, k VA。

1.1.3 无功补偿原理

电网输出的功率包括两部分, 有功功率和无功功率。直接消耗电能, 把电能转变为机械能、热能、化学或声能等的电功率, 称为有功功率。不消耗电能, 只是把电能转换为另一种形式的能, 这种能是电气设备能够做功的必要条件。这种能作为电网中与电能进行周期性转换, 这叫无功功率。电流在电感元件中做功过过程中, 电流超前电压90度。电流在电容元件中做功时, 电流滞后电压90度。在同一电路中, 电感电流与电容电流方向相反。所以, 如果在电磁元件装上相应比例的电容元件, 使两都的电流相互批评消, 使电流和电压的矢量夹角减小, 从而提高了电流做功的能力, 使有功功率增加。

1.2 无功补偿的意义

1) 减少电力损失, 一般工厂动力配线依据不同的线路及负荷情况, 其电力损耗约2%-3%左右, 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。

2) 改善供电品质, 提高功率因数, 减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。

3) 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降低, 因此可以降低温升增加寿命 (温度每降低10°C, 寿命可延长1倍)

4) 最终满足电力系统对无功补偿的监测要求, 消除因为功率因数过低而产生的罚款

1.3 无功补偿的实现方法

一种是在电网上并联电容器, 通过提高电网的功率因数达到减少线路电压损耗, 提高供电设备利用率的目的;另外一种是在电网上并入同步电动机, 通过改变同步电动机励磁电流的方法来改变电路负载特性。其中前一种方法适用于居民、商业及小型工厂的低压供电系统, 而后一种方法适用于大型工厂中的无功功率补偿。

1.4 无功补偿的合理配置原则

从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出, 各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率, 尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗, 提高输配电设备的效率, 无功补偿设备的配置, 应按照“分级补偿, 就地平衡”的原则, 合理布局。

1) 总体平衡与局部平衡相结合, 以局部为主。

2) 电力部门补偿与用户补偿相结合。

3) 分散补偿与集中补偿相结合, 以分散为主。

4) 降损与调压相结合, 以降损为主。

2 提高低压电网功率因数的无功补偿的方法

2.1 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接, 通过控制、保护装置与电机, 同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗, 以补励磁无功为主, 此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。

2.2 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧, 以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功, 配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分, 对于轻负载的配变而言, 这部分损耗占供电量的比例很大, 从而导致电费单价的增加。

2.3 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置, 将低压电容器组补偿在大用户0.4k V母线上的补偿方式。适用于100k VA以上的专用配变用户, 可以替代随机、随器两种补偿方式, 补偿效果好。

3 无功补偿容量的计算

无功功率的传输加重了电网负荷, 使电网损耗增加, 系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时, 电网只传输有功功率P。根据国家有关规定, 用户的功率因数一般应达到0.9以上。无功功率补偿一般用这个公式:

式中:Qc—无功补偿容量 (kvar) ;α—平均有功负载因数, 一般取0.70~0.75;P为有功负载 (k W) ;tan准1—补偿前功率因数角正切值;tan准2—补偿后功率因数角正切值。

4 无功补偿的效益

在现代用电企业中, 在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中, 以致电网传输功率除有功功率外, 还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70~0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%~90%, 如果把功率因数提高到0.95左右, 则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入, 会给用电企业带来效益。

4.1 节省企业电费开支

提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的, 因为国家电价制度中, 从合理利用有限电能出发, 对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值, 低于规定的数值, 需要多收电费, 高于规定数值, 可相应地减少电费。可见, 提高功率因数对企业有着重要的经济意义。

4.2 提高设备的利用率

对于原有供电设备来讲, 在同样有功功率下, 因功率因数的提高, 负荷电流减少, 因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备, 从而满足了负荷增长的需要;如果原网络已趋于过载, 由于功率因数的提高, 输送无功电流的减少, 使系统不致于过载运行, 从而发挥原有设备的潜力;对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量, 减少投资费用, 在一定条件下, 改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此, 使用无功补偿不但减少初次投资费用, 而且减少了运行后的基本电费。

4.3降低系统的能耗

4.4 改善电压质量

5 总结

文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益, 介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法, 讨论了如何确定无功功率的补偿容量, 确保补偿技术经济、合理、安全可靠, 达到节约。

参考文献

[1]GB7251.1-2005低压成套开关设备和控制设备第一部分:型式试验和部分型式试验成套开关设备[S].

[2]GB/T15576-2008低压成套无功功率补偿装置[S].

[3]王兆安.谐波抑制与无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社.

[4]诸俊伟.电力系统分析[M].北京:水利电力出版社, 1995.

[5]赵新卫, 于秀去, 刘斌.中低压电网无功补偿实用技术[M].北京:电子工业出版社.2011, 1:40—176.

[6]杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2000.