來源:瀚爾爵
發(fā)布:2023-08-30 瀏覽:1259次
無功補償(Reactive power compensation),全稱無功功率補償,是一種在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境的技術(shù)。合理的選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當(dāng),可能造成供電系統(tǒng)紊亂,電壓波動,諧波增大等諸多狀況。
一、何為功率?
功率(Power),經(jīng)常用來計算物體在一定時間內(nèi)所使用的能量,國際單位為瓦特(Watt,W),名字的由來是為了紀念英國著名發(fā)明家詹姆斯·瓦特(James Watt)。
A、【視在功率】:是指發(fā)電機發(fā)出的總功率,其中可以分為有功部分和無功部分。
B、【有功功率】:是保持用電設(shè)備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。
C、【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)備中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、為何需要無功補償?
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)備的正常運行。
但是從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補償裝置來補充無功功率,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。無功補償是把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路,能量在兩種負荷之間相互交換,這樣,感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。
三、 如何進行無功補償?
A、【低壓個別補償】:根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接,與用電設(shè)備共用一套斷路器,通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連接運行(如:大中型異步電動機)的無功消耗,以補勵磁無功為主。
B、【低壓集中補償】: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),以無功補償投切裝置作為控制保護裝置,根據(jù)低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切,電容器的投切是整組進行,做不到平滑的調(diào)節(jié)。
C、【高壓分散補償】:在單臺變壓器高壓側(cè)安裝的,用以改善電源電壓質(zhì)量的無功補償電容器,主要用于城市高壓配電中。
D、【高壓集中補償】:將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6~10KV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所在供電線路的末端,用戶本身又有一定的高壓負荷時,可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用;補償裝置根據(jù)負荷的大小自動投切,補償效益高。
四、有幾種無功補償裝置?
A、【同步調(diào)相機】:調(diào)相機的基本原理與同步發(fā)電機沒有區(qū)別,它只輸出無功電流。因為不發(fā)電,因此不需要原動機拖動,沒有啟動電機的調(diào)相機沒有軸伸,實質(zhì)就是相當(dāng)于一臺在電網(wǎng)中空轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機。當(dāng)增加激磁電流時,其輸出的容性無功電流增大。當(dāng)減少激磁電流時,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,輸出無功電流為零,只有很小的有功電流用于彌補調(diào)相機的損耗,當(dāng)激磁電流進一步減少時,輸出感性無功電流。調(diào)相機容量大、對諧波不敏感,并且具有當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時輸出無功電流自動增加的特點。
B、【并聯(lián)電容器】:并聯(lián)電容器是目前最主要的無功補償方法。其主要特點是價格低,效率高,運行成本低,在保護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)中則主要使用自動控制電容器投切的自動無功補償裝置。并聯(lián)電容器的最主要缺點是其對諧波的敏感性。當(dāng)電網(wǎng)中含有諧波時,電容器的電流會急劇增大,還會與電網(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)電壓下降時其輸出的無功電出下降,因此不利于電網(wǎng)的無功安全。
C、【SVC】:全稱是靜止式無功補償裝置,靜止兩個字是同步調(diào)相機的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的。國際大電網(wǎng)會議將SVC定義為7個子類:
①機械投切電容器(MSC);
②機械投切電抗器(MSR);
③自飽和電抗器(SR);
④晶閘管控制電抗器(TCR);
⑤晶閘管投切電容器(TSC);
⑥晶閘管投切電抗器(TSR);
⑦自換向或電網(wǎng)換向轉(zhuǎn)換器(SCC/LCC)。
D、【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,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)瞬時電流大于預(yù)測電流的時候,STATCOM將大于預(yù)測電流的部分吸收進來,儲存在內(nèi)部的儲能電容器中。當(dāng)系統(tǒng)瞬時電流小于預(yù)測電流的時候,STATCOM將儲存在電容器中的能量釋放出來,填補小于預(yù)測電流的部分,從而使得補償后的電流變成與電壓同相位的正弦波。
五、無功補償有什么意義?
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,可使低于標準要求的功率因數(shù)達標,實現(xiàn)節(jié)電目的。
②借助于無功補償設(shè)備發(fā)出必要的無功功率,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)備運行。
③減少電力損失,一般工廠動力配線依據(jù)不同的線路及負載情況,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。
④改善供電品質(zhì),提高功率因數(shù),減少負載總電流及電壓降,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。
⑤延長設(shè)備壽命,改善功率因數(shù)后線路總電流減少,使已經(jīng)接近飽和的變壓器、開關(guān)等機器設(shè)備和線路容量負荷降低,降低溫升增加壽命。
⑥最終滿足電力系統(tǒng)對無功補償?shù)谋O(jiān)測要求,減少電費支出,消除因為功率因數(shù)過低而產(chǎn)生的罰款(力調(diào)電費)。
設(shè)有無功補償柜的低壓配電系統(tǒng)