无功补偿技术讲稿

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1-,*,电力系统的无功补偿技术,谢运祥,华南理工大学电力学院,1,功率因数的,概,念,有功功率、无功功率与功率因数,电源,输电线,M,电力,用户,降压,变压器,P,G,+jQ,G,有功功率（,kW,）：用于做功和发热损耗的那部分电能。例如：转换成机械能、热能、光能等；方向：电源至负载。,一,个周期的平均功率大于零。,无功功率（,kVar,）：用于电路内电场与磁场交换的那部分电能。方向：上半周期从电源至负载，下半周期从负载至电源。,一,个周期的平均功率等于零。,交,流发,电机,输出的功率,(,视在,功率,：,容,量,),（,kVA,）,电能形成（电源）,电能转换（负载）,升压,变压器,P+,j,Q,P,L,+jQ,L,2,功,率因数的,概,念,S,j,功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。,cos,j,=P/S,0,cos,j,1.0,功率三角形,S,2,P,2,Q,2,j,Scos,Q,j,Ssin,P,P,S,或,cos,j,1.0,节电：,Q,0,Q,Ssin,j,P,Scos,j,3,自然功率因数,25%,50%,75%,负荷,空载,满载,0.15,以下,0.67,0.73,0.75,0.76,配电变压器,0.2,以下,0.5-0.55,0.7-0.75,0.8-0.85,0.85-0.9,感应电动机,0.35-0.60,0.55-0.65,0.5-0.85,电焊设备,锻压设备,工业电热,0.55-0.65,0.65-0.75,0.5-0.8,金属加工,铸钢铸铁,家用电器,0.5-0.75,0.70-0.80,0.3-0.7,提升、皮带,水泵风机,照明电器,负荷自然功率因数：无功补偿前负荷的功率因数,cos,j,=P/S,典型负荷功率因数表：,4,0.90,0.91,0.92,0.93,0.94,0.95-1.0,实际功率因数,0,0.15,0.30,0.45,0.60,0.75,月电费减收,%,0.65,0.70,0.74,0.78,0.80,0.84,0.88,实际功率因数,15,10,8.0,6.0,5.0,3.0,1.0,月电费增收,%,功率因,数,与,电费,调整,以,0.9,为标准值的功率因数调整电费表,（,功率因数自,0.64,以下每降低,0.01,电费增加,2%,）,总电费,=,（高峰电度电费,+,平段电度电费,+,低谷电度电费,+,基本电费）,（,功率因数奖惩率）,+,城市建设附加费,5,无功补偿原理,P+jQ,P,L,+jQ,L,系统,-jQ,C,I,C,Z,l,=R,l,+jX,l,Z,L,V,2,Z,c,无功补偿原理图：,负载,I,L,功率平衡：,P+jQ=P,L,+jQ,L,jQ,C,=P,L,+j(Q,L,Q,C,),P=P,L,I,Q=Q,L,Q,C,Q,cos,j,=cos tg,-1,(,),当,Q,L,=Q,C,时：,P,V,1,P=P,L,Q=0,cos,j,=1.0,6,无功补偿原理,功,率损耗：,电压损,耗：,当,Q,=,0,时，,P=,P,min,当,Q,=,0,时，,V=,V,min,7,传统无功补偿装置存在的主要问题,机械型无功补偿装置：,采用交流接触器或空气开关投切电容器。,结构简单、价格便宜。,不能选择投切时刻、不能动态投切、产生过电流和过电压、影响供 电质量、损坏电气设备、降低产品质量。,电力电子型无功补偿装置：,电压过零或固定时刻触发晶闸管投切电容器。,速度比传统装置快、不产生,电,弧,。,补偿装置价格较高、需,要,充,放,电回路、不能动态投切、不能避免,过电,流和过电压、晶闸管易损坏、供电质量下降。,8,传统无功补偿装置存在的主要问题,存,在安全性不高、实时性不强、使用寿命短、补偿效果差等问题,安全性不高,传,统的无功补偿装置在投、切电容器的过程中产生暂态过电压和过电流，,一般情况下：,最大过电压可达,3.0,倍额定电压,最大过电流可达,20.0,倍额定电流。,这,种过电压和过电流将冲击电网，破坏电压质量，损坏网上电气设备,的绝缘,性能、缩短使用寿命，甚至导致继电保护和自动装置误动，电容器组爆炸,等事,故，危害配电网的安全运行。,实时性不强,为了减少对电容器的损坏，电容器组必须待放电基本完毕后再投入（大,约,3,分钟），因而不能实时动态投切电容器。,9,传统无功补偿装置存在的主要问题,使用寿命短,电,容器损坏的主要原因是过电压和谐波过电流，而过电压危害最大,。据资,料介绍，电容器长期在过电压,1.1,倍下运行，其使用寿命缩短五分之三。连续运行的自动投切电容器装置的电容器一般使用,1,年左右就开始损,坏。,补偿效果差,由于投、切电容器产生过电压和过电流，所以无功补偿装置的实际使用,效果不好，运行单位有的要么不投电容器，要么不切，不是过补就是欠 补；有的电容器损坏了，也不及时更换。,10,V,C,系统,(,含,源,L,C,R,网络,),V,s,零过渡动态无功补偿的原理,原,理图：,i,C,K(t=0),Vs,系统理想电压,源,;,Zs,系统等效内阻,;,当,t=0,时：,V,C,=V,C,(V,S,(wt)+V,C,”(V,S,(w0,b,t),V,S,(0),VC(0),w=2,p,f,；,f=50Hz,，,b,：衰减系数,w0=2,p,f,0,，谐振频率,与,Zs,C,有关,.w,0,w,VC|,t,=Vc,：稳态分量（周期函数）,VC”|,t,：暂态分量,(,非周期衰减函数,),零,过渡过程投切的基本原理：,V,C,”,（,0,）,0,11,零过渡动态无功补偿,的,特点,与国内外传统的无功补偿技术相比，该系列装置具有以下五个方面的技术创,新：,安全性：,零过渡过程投切电容器组，避免电容器投切产生过电压和,过电流,，使无功补偿装置的使用寿命提高,3,4,倍；,环保性：,补偿装置工作不产生谐波、不引起电压波形畸变、不产生投切,振荡,或投切涌流，使电网在无功补偿过程中电能质量不下,降；,动态性：,电容器组投切无需电阻放电，使电容器组投切间隔响应速度比,现有,国家和行业标准提高,3000,倍以上，可快速、动态补偿冲击,负荷,，抑制电压剧烈波动，改善电压质量，提高工业产品生产的,质量,和产量，延长用电装置的使用寿,命；,经济性：,二控三开关控制，降低晶闸管主开关成本三分之,一；,高效节能性：,高,效节能性：以不低于,0.98,的高瞬时功率因数替代平均功率因,数，,既可,高效节能，又可增加供用电装置的出力。,12,