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動態無功補償裝置的種類

日期:2025-05-01 10:31
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摘要:

一、功率、功率因數

在電網中,功率分為有功功率、無功功率和視在功率。交流電網中,由於有阻抗和電抗(感抗和容抗)的同時存在,所以電源輸送到電器的電功率並不完全做功。因為,其中有一部分電功率(電感和電容所儲的電能)仍能回輸到電網,因此,凡實際為電器(電阻性質)所吸收的電功率叫有功功率率。電感和電容所儲的電能仍能回輸到電網,這部分功率在電源與電抗之間進行交換,交換而不會消耗,稱為無功功率。

當電網電壓為正弦波形,並且電壓和電流同相位時,電阻性電氣設備從電網吸收的功率P等於電壓U和電流I的乘積,即:PU×I電阻性電氣設備包括白熾燈、電熱器等。電動機和變壓器運行時需要建立磁場,這部分能量不能轉化為有功功率,因此稱之為無功率Q。此時電流滯後電壓一個角度φ。在選擇變配電設備時應按視在功率S,即有功功率和無功功率的幾何和:S√P2Q2

無功功率的傳輸加重電網的負擔,使電網損耗增加,因此需要對其進行就近和就地補償。並聯電容器可以補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率QC等於感性無功功率QL時,電網隻傳輸有功功率P

在交流電網中,如負載是純電阻,電壓和電流是同相位,那麼電壓和電流的乘積就是有功功率,但在有電感或電容的電路中,電壓和電流有著相位差,所以電壓和電流的乘積並不是負載電路實際吸收的電功率,而是表麵上的數值,叫做視在功率,用字母S表示。通常視在功率的單位用千伏安,用字母KVA表示。有功功率與視在功率的比值就是功率因數,用COSφ表示,它是冇有單位的COSφPS(%)。

電網基本元件:

電阻性質的電器:電阻絲、加熱、發光裝置。

電感性質的電器:電動機、變壓器等

電容性質的電器:電容器、電纜等

二、提高功率因數的意義:

在一定的有功功率下,當用戶的COSφ比較小,視在功率比較大,為了滿足用電的需要,供電線路和變壓器的容量需要大,這樣,增加了供電投資、降低設備利用率,也增加線路網損。負載的功率因數過低,供電設備的容量不能充分利用,在一定的電壓下向負載輸送一定的有功功率時,通過輸電線路的電流增大,導線電阻的能量損耗和導線阻抗會造成電壓降。所以,功率因數是電力係統中的一個重要指標。

根據國內用電規定,在電網高峰負荷時,用戶的功率因數應達到的標準:高壓用電的工業用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶,功率因數為0.9以上,其它用戶,100KVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站,功率因數為0.85以上;農業用電功率因數為0.80以上。凡功率因數達不到上述規定的用戶,供電部門會在其用戶使用電費的基礎上,按一定比例對其進行罰款。所以,需要提高用戶的功率因數,必須進行無功補償。

三、無功補償的原理和方法

把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷,並聯接在同一電路;當容性負載釋放能量時,感性負荷吸收能量;而當感性負荷釋放能量時,容性負荷卻在吸收能量;能量在兩種負荷之間交換。這樣,感性負荷所吸收的無功功率,可以從容性負荷輸出的無功功率中得到補償,這就是無功功率補償的基本。

無功功率補償的方法很多,以采用電力電容器或采用具有容性負荷的裝置進行補償比較多。這裡,重點介紹電力電容器的補償方法。電力電容器的補償,有兩種方法:並聯補償和串聯補償。

串聯補償:是把電容器直接串聯到高壓輸電線路上,以改善輸電線路參數,降低電壓損失,提高其輸送能力,降低線路損耗。這種補償方法的電容器稱做串聯電容器,應用於高壓遠距離輸電線路上,應用比較少。

並聯補償:是把電容器直接與被補償設備並聯連接到同一電路上,以提高功率因數。這種補償方法所用的電容器稱作並聯電容器,用電企業都是采用這種補償方法。電容器的補償形式,以無功就地平衡為原則。

四、無功補償在係統中的作用

補償無功功率,提高功率因數

增加電網的傳輸能力,提高設備利用率

降低線路損失和變壓器有功損失

減少設備容量

改善電壓質量

五、動態無功補償裝置的種類

1.   電容器分組自動投切

2.   TSC型自動分組投切裝置

3.   調壓技術

4.   TCRSVC動態無功補償裝置

5.   MCRSVC動態無功補償裝置。(以下將會分彆介紹這5種類彆)

1.分組自動投切:

利用真空開關或接觸器,分組自動投切並聯電容器;真空開關和接觸器式的投切,湧流大,開關壽命低,不能實現連續無級調節。

2.TSC型自動分組投切裝置:

利用串聯晶閘管代替真空接觸器,作為投切開關,對流過電容器的電流進行調節,實現無功功率的調整,其實質是自動分組投切,是傳統技術的改進;屬於離散式調節,容易過補和欠補、電壓容易波動;晶閘管串聯在高壓回路,容易被擊穿;晶閘管發熱量大,需要輔助冷卻設備,維護量大。

3.調壓式:

利用有載調壓變壓器(自耦式)調節電容器兩端的電壓,實現容性無功功率的調節;是細化了的分組自動投切,不能實現連續無級調節;變壓器受湧流衝擊和諧波影響,可靠性下降。無法實現濾波,甚至可能引起諧振的危險

4. TCRSVC動態無功補償裝置

利用晶閘管控製電抗器(TCR)式的動態無功補償裝置SVC),是通過控製晶閘管的導通角和導通時間,以控製流過電抗器電流的大小和相位,實現感性無功的連續可調,從而實現容性無功的動態補償。

5.MCRSVC動態無功補償裝置

利用磁控電抗器電抗值連續可調,實現感性無功的連續可調,從而實現容性無功的動態補償。結構上分為磁閥式、裂芯式和磁控式。

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