畢業(yè)設計---電力系統(tǒng)無功功率動態(tài)優(yōu)化補償裝置

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設 計</b></p><p>　　發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 專業(yè)</p><p>　　電力系統(tǒng)無功功率動態(tài)優(yōu)化補償裝置 </p><p><b>　　前 言III</b></p><p>　　第一章 動態(tài)無功功率補償裝置概述1</p><

2、p>　　第一節(jié) 現(xiàn)有補償裝置存在的問題及解決方法1</p><p>　　第二節(jié) 無功補償和提高功率因數(shù)的意義3</p><p>　　第三節(jié) 無功功率補償技術的發(fā)展趨勢13</p><p>　　第二章 補償裝置現(xiàn)狀的調(diào)研與問題的提出15</p><p>　　第一節(jié) 無功功率補償?shù)姆N類和特點15</p><

3、;p>　　第二節(jié) 問題的提出21</p><p>　　第三章 無功功率優(yōu)化動態(tài)補償裝置25</p><p>　　第一節(jié) 裝置簡介25</p><p>　　第二節(jié) 工作原理26</p><p><b>　　A30</b></p><p>　　第三節(jié)

4、抗干擾措施41</p><p>　　第四章 設計總結43</p><p><b>　　參考文獻：45</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　無功功率補償是電力系統(tǒng)的經(jīng)典話題，補償?shù)卯?，可以提高供電效率，減少線路損耗，提高供電質(zhì)量。以前的補償裝置

5、多用估算的辦法，不能適應動態(tài)的要求。隨著單片機技術和電子測量技術的發(fā)展，現(xiàn)在有條件實時測量出功率因數(shù)，根據(jù)測量結果及時進行補償，補償?shù)某潭瓤梢跃唧w線路進行設定。本設計就是要完成這樣的實際裝置。要考慮適應現(xiàn)場惡劣電磁環(huán)境，保證能夠長期可靠運行，不發(fā)生死機現(xiàn)象。在本設計中，用PT和CT分別采樣電流、電壓信號，由單片機進行相位差計算，根據(jù)計算結果，投入或切掉并聯(lián)的補償電容。電容的分組可以采8：4：2：1的比例，使調(diào)節(jié)更加精細。相位測量可以采用

6、單片機計數(shù)配合電子線路實現(xiàn)。電容投切控制使用固態(tài)無觸點開關，采取過零寬高頻調(diào)制脈沖觸發(fā)方式，以減少沖擊電流；關斷采用電流過零自然關斷；投入采用記憶方式，保證原電容充電方向與系統(tǒng)電源方向一致。 </p><p>　　第一章 動態(tài)無功功率補償裝置概述</p><p>　　為提高供電設備效率，減少供電線路電能損失，國內(nèi)外自上世紀50年代初就開始進行無功功率補償裝置的研究工作，其方法主要有兩種：一

7、種是在電網(wǎng)上并聯(lián)電容器，通過提高電網(wǎng)的功率因數(shù)達到減少線路電壓損耗，提高供電設備利用率的目的;另外一種是在電網(wǎng)上并入同步電動機，通過改變同步電動機勵磁電流的方法來改變電路負載特性。其中前一種方法適用于居民、商業(yè)及小型工廠的低壓供電系統(tǒng)，而后一種方法適用于大型工廠中的無功功率補償。 </p><p>　　在實際應用中，由于電路特性是隨時變化的，為了達到較好的補償效果，就必須動態(tài)跟蹤電路特性的變化，實時監(jiān)測電路中與的

8、相位差角，根據(jù)角的大小決定并聯(lián)電容器的值。基本的功率因數(shù)補償電路如圖1-1 所示</p><p>　　圖1-1功率因數(shù)補償電路</p><p>　　電路中的K1～K n在自動動態(tài)補償裝置中可采用雙向可控硅，在電路工作時，一般保證< 0.95，避免電路出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，損壞電網(wǎng)供電設備和用電器。具體的方法是通過對電壓U和電流I的相位檢測來判斷是否并入補償電容器，并入幾個，這些都是通過控制裝

9、置自動完成的，這就是動態(tài)無功功率補償裝置的工作原理。</p><p>　　第一節(jié) 現(xiàn)有補償裝置存在的問題及解決方法</p><p>　　上面所述的方法只局限于某一段電路，并沒有從整個電力網(wǎng)的角度來分析。為了彌補這一缺陷，就有必要對整個供電系統(tǒng)中的各段電路功率因數(shù)補償裝置進行集中調(diào)控，使整個系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)工作狀態(tài)。由于現(xiàn)有的動態(tài)功率因數(shù)補償裝置還沒有實現(xiàn)整網(wǎng)連調(diào)，所以，有必要增加動態(tài)功率因數(shù)補

10、償裝置的數(shù)據(jù)通訊功能，將其工作狀態(tài)及相關的電流、電壓、功率因數(shù)、工作溫度、環(huán)境狀態(tài)等參數(shù)發(fā)送到總調(diào)室，總調(diào)室中的主控微機則根據(jù)前端工作狀態(tài)實時調(diào)整控制參數(shù)達到整網(wǎng)均衡運行的目的。 </p><p>　　另外，在分析補償過程中所提到的電容器，是按理想電容器來分析計算的，實際的電容器可等效為電阻R與電容器C并聯(lián)電路,電阻減小，電容器介質(zhì)損耗增加，電容器發(fā)熱，電解液易枯竭使電容量減小，補償不足。同時，電容器在密閉較嚴時

11、易出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。為及時發(fā)現(xiàn)并解決這一問題，也應對電容器的工作溫度、電容量等參數(shù)進行檢測，并將檢測結果及時發(fā)送給控制終端，便于及時維修更換，避免事故的發(fā)生。對于功率因數(shù)補償問題，多年來，人們一直在變壓器輸出端或工廠電力入口等前端上進行無功功率補償，補償方案如圖1-2所示</p><p>　　圖1-2 前端無功功率補償方案</p><p>　　由圖可見，前端補償只補償了10 kV以上供電網(wǎng)的無

12、功電流，400 V低壓輸電網(wǎng)下端的無功電流并沒有得到補償，而現(xiàn)今居民和商業(yè)用電戶，多采用節(jié)能型日光燈照明，電路功率因數(shù)低，且得不到補償圖1-3為了解決這一問題，有必要開發(fā)研制一種造價低、性能好的小型動態(tài)無功功率補償裝置(MTSC) 。將此裝置安裝于居民(或商業(yè)) 用戶的集中供電箱中，這樣就構成了新的動態(tài)補償控制方案，如圖</p><p>　　圖1-3 用戶端動態(tài)補償方案</p><p>

13、　　由圖可見，采用這種方式后，對于變壓器至用戶集中配電箱這段電路的線路損失也得到了補償，其帶來的經(jīng)濟效益是相當可觀的。</p><p>　　第二節(jié) 無功補償和提高功率因數(shù)的意義</p><p>　　一 無功補償?shù)幕靖拍?lt;/p><p>　　無功功率在電氣技術領域是個必不可少的重要物理量。變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，這正是無功功率交換的規(guī)律。

14、因此有磁場空間和電場空間才能存在無功功率產(chǎn)生的空間。在正弦電路中，無功功率的概念有清楚的物理意義，無功功率表示有能量交換，但不消耗功率，其幅值可作為能量交換的量度。傳統(tǒng)上無功功率一般采用平均無功功率概念，它是電路中儲能元件與電源交換功率的最大值，也是儲能元件與電源間交換能量的一種量度。在非正弦電路中，無功功率的概念卻很抽象，并且至今未獲得公認的無功功率定義。于是在在非正弦波情況下，有關平均無功功率的定義有兩種學派：一種是依據(jù)Budeau

15、n的定義，采用頻域分析法；另一種是依據(jù)Fryze的定義，采用時域分析法。近年來，國內(nèi)外學者又提出了廣義平均無功功率、瞬時無功功率以及廣義瞬時無功功率的概念。</p><p>　　近年來，隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡逐漸形成，同時對電網(wǎng)無功功率的要求也日益嚴格。無功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全運行所不可缺少的部分。電網(wǎng)無功功率不平衡將導致系統(tǒng)電壓的巨大

16、波動，嚴重時會導致用電設備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故。因此無功功率對電力系統(tǒng)是十分重要的。</p><p>　　二 電力網(wǎng)絡的功率因數(shù)</p><p>　　接在電網(wǎng)中的許多用電設備是根據(jù)電磁感應原理工作的。例如，通過磁場，變壓器才能改變電壓并且將能量送出去，電動機才能轉動并帶動機械負荷。磁場所具有的磁場能是由電源供給的，電動機和變壓器在能量轉換過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸

17、收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫做感性無功功率。電容器在交流電網(wǎng)中接通時，在一個周期內(nèi)，上半周期的充電功率和下半周期的放電功率相等，不消耗能量，這種充放電功率叫做容性無功功率。</p><p>　　對感性負荷，有功功率、無功功率和視在功率之間的關系如圖所示。</p><p>　　S = (P2+Q2)1/2 （1—1）</p><p>　　式中S——視在

18、功率，kVA； P——有功功率，kW；</p><p>　　Q——無功功率，kvar。</p><p>　　φ角為功率因數(shù)角，它的余弦（COSφ） 有功功率與視在功率之比，稱為功率因數(shù)。 即：</p><p>　　圖1功率三角形 </p><p>

19、;　　COSφ= </p><p>　　三 提高功率因數(shù)的意義</p><p>　?。ㄒ唬└纳圃O備的利用率</p><p>　　因為功率因數(shù)還可以表示成下述形式：</p><p><b>　　(1─1)</b></p><p>　　其中——線電壓（KV）；</p>&

20、lt;p><b>　　——線電流（A）。</b></p><p>　　可見，在一定的電壓和電流下提高，其輸出的有功功率越大，因此改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設備潛力，提高設備利用率的有效方法。</p><p>　　（二）提高功率因數(shù)可減少電壓損失</p><p>　　因為電力網(wǎng)的電壓損失可借下式求出：</p><p>&

21、lt;b>　　(1─2)</b></p><p>　　可以看出，影響的因素有四個：線路的有功功率P，無功功率Q，電阻R和電抗X。如果采用容抗為Xc的電容來補償，則電壓損失為</p><p><b>　　(1─3)</b></p><p>　　故采用補償電容器提高功率因數(shù)后，電壓損失ΔU減少，改善了電壓質(zhì)量。</p>

22、<p><b>　?。ㄈp少線路損失</b></p><p>　　當線路通過電流I時，其有功損耗為：</p><p>　　ΔP=3P2R×10-3/U2（COSφ）2 (KW) (1─4)</p><p>　　線路有功損失ΔP與成反比越高ΔP越小</

23、p><p>　　（四）提高電力網(wǎng)的傳輸能力</p><p>　　視在功率與有功功率成下述關系</p><p>　　P=S (1─5)</p><p>　　可見，在傳輸一定有功功率P的條件下, 越高,所需視在功率越小。</p><p>　?。ㄎ澹p

24、少用戶開支，降低生產(chǎn)成本</p><p>　?。p小供電設備容量，節(jié)省電網(wǎng)投資</p><p>　　四 無功補償及其方法</p><p>　　無功功率補償?shù)幕靖拍?lt;/p><p>　　無功功率補償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守摵傻难b置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷卻

25、在吸收能量，能量在兩種負荷之間互相交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可由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?shù)幕驹怼?lt;/p><p>　　（二）無功功率補償?shù)姆椒?lt;/p><p>　　無功功率補償?shù)姆椒ê芏?，采用電力電容器，或采用具有容性負荷的裝置進行補償。</p><p>　　1、利用過激磁的同步電動機，改善用電的功率因數(shù)，但設備復雜，造價高

26、，只適于在具有大功率拖動裝置時采用。</p><p>　　2、利用調(diào)相機做無功功率電源，這種裝置調(diào)整性能好，在電力系統(tǒng)故障情況下，也能維持系統(tǒng)電壓水平，可提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但造價高，投資大，損耗也較高。每kvar無功的損耗約為１.8—5.5%，運行維護技術較復雜，宜裝設在電力系統(tǒng)的中樞變電所，一般用戶很少應用。</p><p>　　3、異步電動機同步化。這種方法有一定的效果，但自身

27、損耗大，每kvar無功功率的損耗約為4—19%，一般都不采用。</p><p>　　4、電力電容器作為補償裝置，具有安裝方便、建設周期短、造價低、運行維護簡便、自身損耗?。縦var功功率損耗約為0.3—0.4%以下）等優(yōu)點，是當前國內(nèi)外廣泛采用的補償方法。這種方法的缺點是電力電容器使用壽命較短；無功出力與運行電壓平方成正比，當電力系統(tǒng)運行電壓降低，補償效果降低，而運行電壓升高時，對用電設備過補償，使其端電壓過分

28、提高，甚至超出標準規(guī)定，容易損壞設備絕緣，造成設備事故，彌補這一缺點應采取相應措施以防止向電力系統(tǒng)倒送無功功率。</p><p>　　電力電容器作為補償裝置有兩種方法：串聯(lián)補償和并聯(lián)補償。</p><p>　　串聯(lián)補償是把是容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，以改善輸電線路參數(shù)，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作串聯(lián)電容器，應用于高壓遠距離輸電線路上，用電單位很

29、少采用。</p><p>　　并聯(lián)補償是把電容器直接與被補償設備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。這種補償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器，用電企業(yè)都是采用這種補償方法。</p><p>　　五、并聯(lián)電容器補償無功功率的作用及其方法</p><p>　?。ㄒ唬┎⒙?lián)電容器提高功率因數(shù)的原理</p><p>　　在交流電路中，純電阻電路，負載中的電

30、流IR與電壓U同相位，純電感負載中的電流IL滯后電壓90°。而純電容的電流IC則超前于電壓90°，如圖7—2所示?？梢?，電容中的電流與電感中的電流相差180°，它們能夠互相抵消。</p><p>　　電力系統(tǒng)中的負載，大部分是感性的。因此總電流I將滯后于電壓一個角度φ。在P是一個定制的前提下，如果將并聯(lián)電容器與負載并聯(lián)（補償原理如圖3所示），則電容器的電流IC將抵消一部分電感電流，從

31、而使電感電流IL減小 ILˊ，總電流從I減小到 Iˊ，功率因數(shù)將由COSφ1提高到COSφˊ　，這就是并聯(lián)補償?shù)脑怼?lt;/p><p>　　(二) 并聯(lián)電容器在電力系統(tǒng)中的作用</p><p>　　采用并聯(lián)補償電容器進行無功補償主要作用是：</p><p>　　1、補償無功功率，提高功率因數(shù)</p><p><b>　　2、提高設

32、備出力 </b></p><p>　　由于有功功率P=S·COSφ，當設備的表觀（視在）功率S一定時，如果功率因數(shù)COSφ提高上式中的P也隨之增大，電氣設備的有功出力也就提高了。</p><p>　　3、降低功率損耗和電能損失</p><p>　　在三相交流電路中，功率損耗△P 圖 3 電容補償電路原理圖 的

33、計算公式如下：</p><p>　　ΔP=3P2R×10-3/U2（COSφ）2 （1 - 2）</p><p>　　由式可見，功率損耗和功率因數(shù)的平方成反比。當功率因數(shù)提高后，將使功率損失大大下降。因此使得每年在線路上和變壓器中的電能損失下降。</p><p><b>　　4、改善電壓質(zhì)量</b></p><p

34、>　　在線路中電壓損失的計算式如下：</p><p>　　ΔU=(P*R+QXl)×10-3/U （1 - 3）</p><p>　　式中 △U——線路中的電壓損失，KV；</p><p>　　P——有功功率，MW；</p><p>　　Q——無功功率，Mvar；</p

35、><p>　　U——額定電壓，kV；</p><p>　　R——線路的總電阻，Ω；</p><p>　　XL——線路感抗，Ω。</p><p>　　由上式可見，當線路中的無功功率Q減少以后，電壓損失△U也就減小了。</p><p>　?。ㄈ?）并聯(lián)電容器在電力系統(tǒng)中的補償方式</p><p>　　1

36、、并聯(lián)電容器與電力網(wǎng)的聯(lián)接</p><p>　　并聯(lián)電容器與電力網(wǎng)的聯(lián)接，額定電壓應相符。在三相供電系統(tǒng)中單相電容器的額定電壓與電力網(wǎng)的額定電壓相同時，電容器應采用三角形接法，如果按星形接法聯(lián)接則每相電壓是線電壓的 /3 倍，又因Q=U2/Xc，所以無功出力減小為三角形接法時的1/3倍，顯然是不合理的。當單相電容器的額定電壓較線路的額定電壓低時，應采用星形聯(lián)接或幾個電容器串聯(lián)以后接成三角形。而三相電容器只要

37、其額定電壓等于或高于電網(wǎng)的額定電壓即可直接接入使用。</p><p>　　2、并聯(lián)電容器的補償</p><p>　　電容器的補償形式，應以無功就地平衡為原則。電網(wǎng)的無功負荷主要是由用電設備和輸變電設備引起的。除了在比較密集的供電負荷中心集中裝設大、中型電容器組，便于中心電網(wǎng)的電壓控制和穩(wěn)定電網(wǎng)的電壓質(zhì)量之外，還應在距用電無功負荷較近的地點裝設中、小型電容器組進行就地補償。安裝電容器進行無功

38、功率補償時，可采取集中、分散或個別補償三種形式。</p><p><b>　　1）個別補償</b></p><p>　　個別補償是對單臺用電設備所需無功就近補償?shù)霓k法，把電容器直接送到單臺用電設備的同一個電氣回路，用同一臺開關控制，同時投運或斷開。這種補償方法的效果最好，電容器靠近用電設備，就地平衡無功電流，可避免無負荷時的過補償，使電壓質(zhì)量得到保證。個別補償一般常用

39、于容量較大的高低壓電動機等用電設備。但這種方法在用電設備非連續(xù)運轉時，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補償效益。</p><p><b>　　2）分散補償</b></p><p>　　分散補償是將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路的出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除。這種補償方法效果也較好。</p><p><b>

40、　　3）集中補償</b></p><p>　　集中補償是把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線上，這種補償方法，安裝簡便，運行可靠，利用率較高；但當電氣設備不連續(xù)運轉或輕負荷時，又無自動控制裝置，會造成過補償，使運行電壓抬高，電壓質(zhì)量變壞。電容器就地補償?shù)臒o功功率稱為釋放功率，其大小與初始功率因數(shù)和電容器的安裝容量及其安裝位置有關。當電容器接到變壓器的一次側時，可使線路損耗降低，變電所一次母線

41、電壓升高，而對變壓器沒有補償作用；此外變壓器一次側電壓高，安裝費高，因此盡量不把電容器安裝在變壓器的一次側。當電容器安裝在變壓器的二次側時，能產(chǎn)生釋放功率使變壓器相應增加出力，并使二次側電壓較大幅度的提高，效果顯著，同時二次側電壓低，安裝費降低，因此把電容器盡量安裝在變壓器的二次側。</p><p>　　六、并聯(lián)電容器技術數(shù)據(jù)的計算</p><p>　　（一） 額定容量與電容量計算公式&l

42、t;/p><p>　　C= （μF） （1 - 4）</p><p>　　式中 Q——電容器的額定容量，kvar；</p><p>　　C——電容器的電容量，μF；</p><p>　　U——電容器的額定電壓，kV。 </p><p>　?。ǘ?并聯(lián)電容器電流的計

43、算</p><p>　　1、按標稱容量和額定電壓計算電流</p><p>　　單相 IC= （A） （1 - 5）</p><p>　　三相 IC= （A） （1 - 6）</p><p>　　式中 IC—

44、—電容器額定容量，A；</p><p>　　Q——電容器標稱容量，kvar；</p><p>　　U——電容器額定電壓，kV。</p><p>　　2、按電容器的實際電容值和額定電壓計算電流（f為工頻50Hz）</p><p>　　單相 IC=0.314CU （1 - 7）<

45、;/p><p>　　三相 IC= （1 - 8）</p><p>　　式中 IC——電容器的實際電流值，A；</p><p>　　Q——電容器的實際電容值，μF；</p><p>　　U——額定電壓，kV。</p><p>　　一般來講，按第2種方法計算，更

46、接近于實際情況。</p><p>　　3、由單臺電容器組成的三相電容器組的電流計算</p><p>　　Y形接線的電容器組，線電流與相電流相等，線電壓等于 倍的相電壓</p><p>　　IC= Ixg= （A） （1 - 9）</p><p>　　形接線的電容器組，線電流等于相電流的 倍

47、，線電壓等于相電壓</p><p>　　IC= （A） （1 - 10）</p><p>　　式中 QC——電容器組三相總容量，kvar；</p><p>　?。ㄈ?電容器容量的選擇</p><p>　　電容器安裝容量的選擇，可根據(jù)使用目的的不同，按改善功率因數(shù)，提高運行電壓和降低線路損

48、失等因素來確定。</p><p>　　1、按提高功率因數(shù)確定補償容量</p><p>　　按提高功率因數(shù)確定補償容量的方法簡便明確，為國內(nèi)外所通用。根據(jù)功率補償圖中功率之間的向量關系，可求出無功補償容量Qc，</p><p>　　QC=P tgφ1-P tgφ2=P(tgφ1- tgφ2) (kvar) （1－11）</p><p>

49、　　式中 P——最大負荷月的平均有功功率，kW；</p><p>　　tgφ1、tgφ2——補償前后功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　COSφ1、COSφ2——補償前后功率因數(shù)值。</p><p>　　令式兩端除以有功功率P，得補償率系數(shù)K</p><p>　　或補償率系數(shù)K，是功率因數(shù)由COSφ1提高到COSφ2時，每千瓦有功功率

50、所需要補償?shù)臒o功容量。</p><p>　　根據(jù)式（1—11），可以計算出各種功率因數(shù)由COSφ1提高到COSφ2時的K 值，然后列成表1—1。那么，就可以利用查表法，求出無功補償容量QC。查表法：按補償前功率因數(shù)COSφ1和補償后功率因數(shù)COSφ2，查表1－1，查出相應的K值，K值乘以最大負荷的月平均有功功率P，即可按式（1－12）計算出所需要的無功補償容量。</p><p>　　表1—

51、1 每1KW有功功率所需補償容量（kvar/kw）</p><p>　　2、按提高電壓確定補償容量</p><p>　　按提高電壓要求確定補償容量的方法，適用于以調(diào)壓為主的樞紐變電所和電網(wǎng)末端的用戶變電所。其補償容量按提高電壓的要求，采用近似計算法求出（實際應用中用戶很少采用此法）。其近似計算法公式為：</p><p>　　QC= (kva

52、r) （1-13）</p><p>　　式中 △U——需要提高的電壓值；V；</p><p>　　U2——需要達到的電壓值，KV；</p><p>　　X——線路電流，Ω。</p><p>　　3、按降低線損確定補償容量</p><p>　　按降低線路電能損耗的要求確定補償容量的方法，比較繁瑣，

53、很少被人采用。但它可以說明補償容量與線損降低率之間的關系，還有一定實用價值。安裝電容器以后線損降低率可按下式求出：</p><p>　　由上式可以繪制出圖7—7的曲線。欲求電容器的補償容量，可根據(jù)原有功由上式可以繪制出圖7-7的曲線。欲求電容器的補償容量，可根據(jù)原有功率因數(shù)和已知的線損降低率，查圖7-7曲線，得補償后需要達到的功率因數(shù)，然后將補償前后的功率因數(shù)代入式（1-10）中，即可求出所需安裝的電容器容量。&

54、lt;/p><p>　　（4）按感應電動機空載電流確定補償容量</p><p>　　圖4 線損降低率與提高功率因數(shù)關系曲線 由上式可以繪出圖4的曲線，欲求電容器的補償量，可根據(jù)原有功功率和已知的線損降低率，查圖4曲線，得補償后續(xù)達到的功率因數(shù)，然后將補償前后的功率因數(shù)帶入式（1-14）中，即可求出所選裝的電容其容量。 </p><p>　　4、按

55、感應電動機空載電流來確定補償容量</p><p>　　感應電動機個別補償時，應按其空載電流來選擇電容器的容量，其計算公式為</p><p>　　QC≤ UeIokvar （1-14）</p><p>　　式中Ue——電動機的額定電壓，KV；</p><p>　　Io——電動機的空載電流，A。<

56、/p><p>　　由于一般感應電動機的空載電流約占額定電流的25—40%，因此，電動機的單臺無功補償容量也相應為其容量的25—40%。</p><p>　　七 并聯(lián)電容器的接線</p><p><b>　?。ㄒ唬┚€徑的選擇。</b></p><p>　　連接補償電容器的接線線徑大小必須根據(jù)電容器額定電流的大小來選擇。電容器的

57、額定電流是：</p><p><b>　　(1--8)</b></p><p>　　式中 ——電容器額定電流（A）</p><p>　　——電容器額定功率（Kvar）</p><p>　　——電容器額定電壓（KV）</p><p>　　電容器的額定電流也可以用估算的辦法來計算，即每

58、1Kvar相當于2A，這個數(shù)比實際電流略大。</p><p><b>　　（二）接線方法。</b></p><p>　　對于10Kvar以下的小容量電容器，如果單臺接線，可把線直接接在電容器的接線柱上，而對于10Kvar以上的較大容量的電容器，必須用接線卡連接，因為這類電容器的額定電流都在20A以上，導線較粗，特別是采用電纜接線，毛刺較多。電容器的接線柱又都很近，往往

59、容易造成放電短路損壞設備。</p><p><b>　?。ㄈ┓胖梦恢谩?lt;/b></p><p>　　合理選擇電容器補償?shù)陌惭b地點十分重要。并聯(lián)電容器不能放置過熱，漏雨，滴水，易擠，易壓易砸和妨礙交通的地方，也不能放置得離補償設備太遠的地方，以免造成不必要的損失。應盡量選擇在低壓臺區(qū)負荷中心，以取得最優(yōu)的就地補償效果，減少無功潮流在配電網(wǎng)絡中的長距離傳輸，達到經(jīng)濟運行

60、的最終目的。若電容器安裝在專用的電容器室內(nèi)，要保證電容器室有良好的通風，電容器室采用人工照明。若電容器安裝在室外，應將其安裝在臺架上，且臺架應符合標準要求。如受條件限制而采取落地安裝時，應有遮欄，地面鋪有混凝土，防止小動物進入。暴露于風雨中的電容器應有防雨水結構。必須注意安裝質(zhì)量，保持電氣回路和接地部分的接觸良好，以免引起高頻振蕩的電弧，使電容器發(fā)熱和增高電場強度。 </p><p>　　第三節(jié) 無功功率補

61、償技術的發(fā)展趨勢 </p><p>　?。?）電力有源濾波器 </p><p>　　電力有源濾波器(active power filter，APF)的基本原理如圖1-4所示。 </p><p>　　圖1-4電力有源濾波器的基本原理 </p><p>　　電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電流型。目前實用的裝置90％以上為電壓型。從與補償對象

62、的連接方式來看，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。并聯(lián)型中有單獨使用、LC濾波器混合使用及注入電路方式，目前并聯(lián)型占實用裝置的大多數(shù)。 </p><p>　　目前電力有源濾波器仍存在一些問題，如電流中有高次諧波，單臺容量低，成本較高等。隨著電力半導體器件向大容量、高頻化方向發(fā)展，這類既能補償諧波又能補償無功的裝置必然有很好的發(fā)展前景。 </p><p>　?。?）綜合潮流控制器 <

63、/p><p>　　綜合潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)將一個由晶閘管換流器產(chǎn)生的交流電壓串入并疊加在輸電線相電壓上，使其幅值和相角皆可連續(xù)變化，從而實現(xiàn)線路有功和無功功率的準確調(diào)節(jié)，并可提高輸送能力以及阻尼系統(tǒng)振蕩。美國西屋電氣公司研制出一種簡化的UPFC稱為串聯(lián)潮流控制器(serial power flow controller，SPFC)，其基本結構和SVG類似，

64、區(qū)別是其輸出變壓器串聯(lián)接入輸電線。SPFC造價明顯低于UPFC，功能可與之相比且優(yōu)于SVG。中國電力科學研究院、東南大學、清華大學等單位也進行了理論研究和仿真實驗，研究結果表明：UPFC具有良好的效果和功能。 </p><p><b>　?。?）結束語 </b></p><p>　　由于性價比較高，目前我國廣泛使用的還是靜止補償器(SVC)。其中，能夠進行無功功率動

65、態(tài)補償?shù)幕谥悄芸刂撇呗缘腡SC仍然需要大力推廣。實際上，國內(nèi)外對SVC的研究仍在繼續(xù)，研究的重點集中在控制策略上，試圖借助于人工智能提高SVC的性能。隨著大功率電力電子器件技術的高速發(fā)展，未來的功率器件容量將逐步提高，應用有源濾波器進行諧波抑制，以及應用柔性交流輸電系統(tǒng)技術進行無功功率補償，必將成為今后電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。</p><p>　　第二章 補償裝置現(xiàn)狀的調(diào)研與問題的提出</p>

66、<p>　　第一節(jié) 無功功率補償?shù)姆N類和特點</p><p>　　無功補償就其補償方式來說分為高壓補償和低壓補償。高壓補償通常是在變電所高壓側進行，僅能補償補償點前端的無功功率，對補償點后的線路和負載的無功功率起不到補償作用；低壓補償可直接補償配電線路和負載的無功功率，補償效果較為理想。一 高壓補償</p><p>　　高壓無功補償裝置廣泛地采用高壓并聯(lián)電容器，裝設在變電站主變

67、壓器的低壓側，作用是對電網(wǎng)無功進行補償，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高變電所的母線電壓，補償變電所主變壓器和高壓線路的無功損耗，充分發(fā)揮供電設備的效率。因此應根據(jù)負荷的增長，安排、設計好變電所的無功補償容量，運行中在保證電壓合格和無功補償效果最佳的情況下，盡可能使電容器投切開關的操作次數(shù)減少。二 低壓補償</p><p>　　低壓補償方式有三種：集中補償、分散補償和就地補償。（一）集中補償</p>&

68、lt;p>　　集中補償是將電容器裝設在用戶專用變電所或配電室的低壓母線上，對無功進行統(tǒng)一補償。這種補償方式比較適合在負荷集中、離變電所較近，無功補償容量較大的場合。集中補償?shù)膬?yōu)點是：①可以就地補償變壓器的無功功率損耗。由于減少了變壓器的無功電流，相應地減少了變壓器的容量，也就是說，可以增加變壓器所帶的有功負荷。②可以補償變電所母線、變壓器和受電線路的功率損耗，節(jié)約能源。③當負荷變化時，能對母線電壓起一定的調(diào)節(jié)作用，從而改善電壓質(zhì)量

69、。④便于管理、維護、操作及集中控制。缺點是：它只能減少裝設點以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部通過低壓線路向用電設備輸送無功功率所造成的損耗。集中補償一般按提高功率因數(shù)的需要確定補償容量。（二）分散補償</p><p>　　分散補償是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負荷分布分組裝設在相應的母線上，或者直接與低壓干線相聯(lián)接，形成低壓電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補償方式，適合負荷比較分散的補償場合。分

70、散補償?shù)膬?yōu)點：①對負荷比較分散的電力用戶，有利于無功進行分區(qū)控制，實現(xiàn)無功負荷就地平衡，減少配電網(wǎng)絡和配電變壓器中無功電流的損耗和電壓損失，使線損顯著降低；②在負載不變的條件下，可增加網(wǎng)絡的輸出容量；③補償方式靈活，易于控制。分散補償?shù)娜秉c是：如果裝設的電容器無法分組，則補償容量無法調(diào)整，運行中可能出現(xiàn)過補償或欠補償；補償設備的利用率較集中補償方式低；安裝分散，維護管理比較不方便。通常分散補償容量計算與集中補償一樣。（三）就地補償&l

71、t;/p><p>　　這種方法是就地補償用電設備(主要是電動機)所消耗的無功功率，將電容器組直接裝設在用電設備旁邊，與用電設備的供電回路并聯(lián)，以提高用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而獲得明顯的降損效益。</p><p>　　就地補償?shù)膬?yōu)點是：無功電流僅僅與附近的用電設備相互交換，不流向網(wǎng)絡其它點，在網(wǎng)絡中無功電流的無功損耗和電壓損耗小，既對系統(tǒng)補償，也對用戶內(nèi)部無功損耗補償，大大減少了電能損失，被補償網(wǎng)

72、絡運行最經(jīng)濟；在配電設備不變的情況下，可增加網(wǎng)絡的供電容量，導線截面可相應減?。贿m應性好，既可三相補償，對容量較大的電動機個別補償，也可進行兩相、單相補償，并且單臺補償裝置的容量較小，電容器投切沖擊電流小，對于賓館、大樓等無功補償特別適合。</p><p>　　就地補償?shù)娜秉c是：對于電網(wǎng)內(nèi)公用負荷，與集中補償和分散補償相比，補償相同容量的無功負荷所需的補償電容器總容量和補償裝置總數(shù)量增加，投資較大，補償裝置利用率

73、較低。</p><p>　　補償容量按國家標準GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》第5.0.10條規(guī)定：“接在電動機控制設備側電容器的額定電流，不應超過電動機勵磁電流的0.9倍，其饋電線截面和過電流保護裝置的整定值，應按電動機-電容器組的電流確定?！?lt;/p><p>　　二 無功功率補償?shù)淖饔?lt;/p><p>　　（一）改善功率因數(shù)及相應地減少電費<

74、/p><p>　　根據(jù)國家水電部，物價局頒布的“功率因數(shù)調(diào)整電費辦法”規(guī)定三種功率因數(shù)標準值，相應減少電費： </p><p>　　1、高壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.9以上。</p><p>　　2、低壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.85以上。</p><p>　　3、低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶，功率因數(shù)為0.8以上。</p><

75、p>　　根據(jù)“辦法”，補償后的功率因數(shù)以分別不超出0.95、0.94、0.92為宜，因為超過此值，電費并沒有減少，相反初次設備增加，是不經(jīng)濟的。</p><p>　　（二）降低系統(tǒng)的能耗</p><p>　　功率因數(shù)的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。</p><p>　　設R為線路電阻，ΔP1為原線路損耗，ΔP2為功率因數(shù)提高后線路損耗，則線損減少<

76、/p><p><b>　　(2--1)</b></p><p>　　補償后，由于功率因數(shù)提高，U2 >U1，為分析方便，可認為U2≈U1，則</p><p><b>　　(2--2)</b></p><p>　　當功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，通過上式計算，可求得有功損耗降低21％左右。在輸送功

77、率不變情況下，提高，I相對降低，設為補償前變壓器的電流，為補償后變壓器的電流，銅耗分別為，；銅耗與電流的平方成正比，即</p><p><b>　　(2--3)</b></p><p>　　由于P1=P2，認為U2≈U1時，即</p><p><b>　　(2--4)</b></p><p>　　可

78、知，功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，銅耗相當于原來的80％。</p><p>　?。ㄈp少了線路的壓降</p><p>　　由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高)，有利于大電機起動。</p><p>　?。ㄋ模┰黾恿斯╇姽β剩瑴p少了用電貼費</p><p>　　對于原有供

79、電設備來講，同樣的有功功率下，COSΦ提高，負荷電流減小，因此向負荷傳輸功率所經(jīng)過的變壓器、開關、導線等配電設備都增加了功率儲備，發(fā)揮了設備的潛力。對于新建項目來說，降低了變壓器容量，減少了投資費用，同時也減少了運行后的基本電費。</p><p>　　三 就地補償與集中補償?shù)募夹g經(jīng)濟分析</p><p>　?。ㄒ唬╇娙菅a償在技術上應注意的問題</p><p><

80、;b>　　1、防止產(chǎn)生自勵。</b></p><p>　　采用電容器就地補償電動機，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續(xù)運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流，如果電容過補償，就可使電動機的磁場得到自勵而產(chǎn)生電壓，如圖6所示。因此，為防止產(chǎn)生自勵，可按下式選用電容</p><p><b>　　(2--5)</b></p><p>

81、;<b>　　2、防止過電壓。</b></p><p>　　當電容器補償容量過大，會引起電網(wǎng)電壓升高并會導致電容器損壞。我國并聯(lián)電容器國標規(guī)定：“工頻長期過電壓值最多不超過1.1倍額定電壓。”因此必須符合QC< 0.1Ss的條件。</p><p>　　3、防止受到系統(tǒng)諧波影響。</p><p>　　對于有諧波源的供電線路，應增設電抗器等措

82、施，使諧波影響不致造成電容器損壞。</p><p>　　由此可見，就地補償較集中補償，更具節(jié)能效果。</p><p>　　四 電容補償控制及安裝方式的選擇</p><p>　?。ㄒ唬┚偷匮a償與集中補償?shù)挠嘘P規(guī)定</p><p>　　1、GB12497—90《三相異步電動機經(jīng)濟運行》第7.6條規(guī)定：50kW以上的電動機應進行功率因數(shù)就地補償。&

83、lt;/p><p>　　2、GB3485—83《評估企業(yè)合理用電技術導則》第2.9條規(guī)定：100kW以上的電動機就地補償無功功率。</p><p>　　3、GB50052—95《供配電設計規(guī)范》第5.03及5.0.10規(guī)定。</p><p>　　4、國外用電委員會法規(guī)與專業(yè)學報均有類似規(guī)定與刊載。</p><p>　?。ǘ╇娙菅a償方式的選擇&l

84、t;/p><p>　　采用并聯(lián)電容器作為人工無功補償，為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡，即低壓部分的無功宜由低壓電容器補償，高壓部分的無功宜由高壓電容器補償。對于容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設備的無功功率，宜就地補償。補償基本無功的電容器組宜在配變電所內(nèi)集中補償，在有工業(yè)生產(chǎn)機械化自動化程度高的流水線、大容量機組的場所，宜分散補償。</p><p>　　（三）電容器組投切方式的選擇

85、</p><p>　　電容器組投切方式分手動和自動兩種。對于補償?shù)蛪夯緹o功及常年穩(wěn)定和投切次數(shù)少的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補償或輕載時電壓過高，易造成設備損壞的，宜采用自動投切。高、低壓補償效果相同時，宜采用低壓自動補償裝置。</p><p>　?。ㄋ模o功自動補償?shù)恼{(diào)節(jié)方式</p><p>　　以節(jié)能為主者，采用無功功率參數(shù)調(diào)節(jié)；當三相平衡時，也可

86、采用功率因數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)；為改善電壓偏差為主者，應按電壓參數(shù)調(diào)節(jié)；無功功率隨時間穩(wěn)定變化者，按時間參數(shù)調(diào)節(jié)。</p><p>　　五 電容補償容量的選定</p><p>　　（一）集中補償容量確定</p><p>　　先進行負荷計算，確定有功功率P30和無功功率Q30，補償前自然功率因數(shù)為COSΦ1，要補償?shù)降墓β室驍?shù)為COSΦ2。則</p><p&

87、gt;<b>　　(2--6)</b></p><p><b>　　α為平均負荷因數(shù)。</b></p><p>　　（二）電動機就地補償電容器容量確定</p><p>　　就地補償電容器容量選擇的主要參數(shù)是勵磁電流，因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件。負載率越低，功率因數(shù)越低；極數(shù)愈多，功率因數(shù)越低；容量愈小

88、，功率因數(shù)越低。但由于無功功率主要消耗在勵磁電流上，隨負載率變化不大，因此應主要考慮電動機容量和極數(shù)這兩個參數(shù)，才能得到最佳補償效果。</p><p>　　6結合工程實例談電容補償?shù)膽?lt;/p><p>　　以某大型項目中能源中心為例，該項目設備裝機容量約為21000多千瓦，其中高壓電動機設備容量為5400多千瓦，其他低壓設備容量為5000多千瓦。供電電源的電壓等級為10kV。本著“節(jié)能、

89、高效”的方針，初次嘗試了采用燃汽輪機發(fā)電機組自發(fā)電，冷、熱、電三聯(lián)供，做到汽電共生，實現(xiàn)能源綜合利用。經(jīng)過經(jīng)濟分析，采用10kV作為高壓電動機的供電電壓等級，投資較省，同時亦減少變電環(huán)節(jié)，也就減少了故障點。根據(jù)負荷計算，共采用六路10kV電源，分別對高壓電動機直配。</p><p>　　在這個項目中，高壓電動機主要用于空調(diào)系統(tǒng)中的中央空調(diào)機組，以及主機的外部設備——冷凍水循環(huán)泵和冷卻水循環(huán)泵多臺設備。這些設備單機

90、容量很大，離心機組單機最大達2810kW(共5臺)，小的870kW(共4臺)，冷凍水循環(huán)泵單機560kW(共9臺)，冷凍水循環(huán)泵單機亦有380kW(共3臺)，自然功率因數(shù)在0.8左右。如果在10kV配電室集中補償電容，不采用高壓無功自動補償?shù)脑?，如此大容量的電動機起、停會使10kV側功率因數(shù)不穩(wěn)定，有可能造成過補償，引起系統(tǒng)電壓升高。同時，從配電室至冷凍機房高壓電動機的線路最近50m，最遠140m，線路損耗相當可觀，綜合考慮到高壓自動補

91、償元件、技術、價格均要求高，因此采用高壓電容器就地補償，與電動機同時投切。高壓電容器組放置在電動機附近。這些電動機采用自耦降壓起動方式，高壓就地補償裝置以并聯(lián)電容器為主體，采用熔斷器做保護，裝設避雷器用于過電壓保護，串聯(lián)電抗器抑制涌流和諧波。這樣做，不僅提高了電動機的功率因數(shù)，降低了線路損耗，同時釋放了系統(tǒng)容量，縮小了饋電電纜的截面，節(jié)約了投資。</p><p>　　對于低壓設備，由二臺1000kVA及二臺160

92、0kVA變壓器配出，低壓電機布置較分散，因此，在變電所變壓器低壓側采用電容器組集中自動補償。雖然一些低壓電動機的容量也不小，就地補償?shù)慕?jīng)濟效益亦有，但這些設備主要用于鍋爐房和給排水設備，鍋爐房的設備不如冷凍機房集中，環(huán)境較差，管理不便，因此，在低壓配電室采用按功率因數(shù)大小自補償是較合適的。</p><p><b>　　七 總結</b></p><p>　　對無功功率進

93、行補償?shù)墓?jié)能效果是有目共睹的，在應用的過程中，還應該在技術經(jīng)濟上綜合考慮，根據(jù)具體情況進行分析，來決定是采用集中補償還是就地補償，還是兩者綜合采用，從而達到使電氣設備經(jīng)濟運行的目的。</p><p>　　第二節(jié) 問題的提出</p><p>　　最初的無功補償裝置采用并聯(lián)電容器，估算其容量然后死接在待補償線路上。這種用固定容量電容器進行補償?shù)姆椒ú荒苓m應負荷無功的變化，而且電容器無功出

94、力與運行電壓平方成反比。當電力系統(tǒng)運行電壓降低時，補償效果降低；而運行電壓升高時，對用電設備過補償，使其端電壓過分提高，甚至超出標準規(guī)定，容易損壞設備絕緣，造成設備事故。這就發(fā)生了電容器的控制問題，即應根據(jù)電網(wǎng)無功的變化，對補償電容器進行相應的投切 ?？煞譃槭謩雍妥詣觾煞N控制方式。手動投切難以適應負荷無功的變化，現(xiàn)多采用自動控制裝置。現(xiàn)行的控制裝置大體可分為四種類型：</p><p><b>　　電壓控

95、制型</b></p><p><b>　　時間控制型</b></p><p><b>　　功率因數(shù)控制型</b></p><p><b>　　兼而有之的混合型</b></p><p>　　電壓控制型裝置的優(yōu)點是線路簡單造價低，易維護。適用于距離變電所較遠，負荷較大的

96、變電所。其缺點是：控制本身與功率因數(shù)的關系不甚密切，且當電網(wǎng)電壓波動較快時，裝置的動作比較頻繁。</p><p>　　功率因素自動控制器發(fā)展至今大體經(jīng)歷了三個階段，具體如下：</p><p><b>　　早期產(chǎn)品</b></p><p>　　其缺點為檢測單元由相敏放大器構成，而相敏放大器的晶體管始終工作在放大區(qū)。因此，相敏放大器輸出電壓的大小不

97、可避免的受到了線路負載電流變化的干擾。給調(diào)試帶來了很大的困難，嚴重時使裝置工作失靈，甚至損壞晶體管。</p><p><b>　　中期產(chǎn)品</b></p><p>　　中期產(chǎn)品主要在主控單元作了改進，采用了可逆計數(shù)器，并增加了自保護功能。但經(jīng)實踐檢驗發(fā)現(xiàn)，中期產(chǎn)品還有許多待改進之處，如由于硬件線路復雜，使故障率高且不易維修；自診能力、抗干擾能力差等。</p>

98、;<p><b>　　目前產(chǎn)品</b></p><p>　　近幾年，由于微機技術的應用，使功率因數(shù)自動補償裝置的發(fā)展進入了一個新的階段，進一步加強了主控單元的功能，集成化程度大大提高了，自診能力、抗干擾能力都得到了加強。</p><p>　　現(xiàn)有功率因數(shù)自控器存在的問題</p><p>　　容易發(fā)生“投切振蕩”現(xiàn)象</p&g

99、t;<p>　　所謂“投切振蕩”是指在輕負荷狀態(tài)下，若投入一組電容器，則功率因數(shù)超過規(guī)定的上限；而切下這組電容器，功率因數(shù)又低于下限，因此發(fā)生反復投切的現(xiàn)象。</p><p>　?。?） 容易發(fā)生“合閘涌流”現(xiàn)象</p><p>　　電容器組投運合閘時，產(chǎn)生的合閘涌流，分兩種情況，第一種是單獨一組電容器的合閘涌流；第二種是已有一組或多組電容器運行，再投運一組電容器時的合閘涌流

100、。</p><p><b>　　單組電容器合閘涌流</b></p><p>　　單獨一組電容器在第一次合閘投運的瞬間，即未充電狀態(tài)，流入電容器組的電流，只受其回路阻抗的限制。由于回路阻抗很小，與短路狀態(tài)相似，將產(chǎn)生很大的沖擊合閘涌流，流入電容器組。涌流的最大值Im發(fā)生在電容器組合閘瞬間，剛好系統(tǒng)電壓處于最大值Um時。</p><p>　　電容器

101、組切除運行后，如果未經(jīng)放電，在再次合閘前的瞬間仍處于帶電狀態(tài)。如果這時把電容器組合閘投運，又處于系統(tǒng)電壓與充電電壓大小相等方向相反時，則合閘產(chǎn)生的涌流為未充電狀態(tài)合閘涌流的2倍。為避免帶電合閘，電容器組每次斷開后，必須充分放電，才能再重新合閘運行，或進行等電位投入。</p><p>　　( b ) 多組電容器追加合閘涌流</p><p>　　已經(jīng)有一組或多組電容器運行時，再投入一組電容器

102、的合閘瞬間，將產(chǎn)生追加合閘涌流。追加電容器組與運行電容器組之間的距離很近，它們之間的電感很小，幾乎等于零。追加的電容器與短路狀態(tài)相似，所以運行的電容器組將向它大量充電，全部沖擊合閘涌流，都將流入追加電容器組，這時的合閘涌流將達到很危險的程度。特別是系統(tǒng)電壓處于最大值的瞬間合閘時，追加涌流將達到最大值。</p><p>　?。?） 投切方式不合理</p><p>　　現(xiàn)有功率因數(shù)自動控制器多

103、數(shù)采用“順序投切”和“循環(huán)投切”方式，但不管那種方式，電容器都是一組一組的投入，而不是一步到位的投入，加之投切采用交流接觸器控制，不能頻繁快速的投切。采用交流接觸器，投切時易產(chǎn)生火花，影響接觸器的使用壽命，而且對附近無線電產(chǎn)生干擾。</p><p><b>　　設計思路：</b></p><p>　　無功補償對電網(wǎng)節(jié)能損耗有著極為重要的作用，而現(xiàn)有的負荷無功波動很大，

104、現(xiàn)有無功自動補償裝置雖能自動跟蹤補償負荷的無功，但不易頻繁投切，不能適應動態(tài)的要求，致使當系統(tǒng)的功率因數(shù)變化比較大、較頻繁時，系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，并且投切時會產(chǎn)生“浪涌電流”對電容器不利。隨著單片機合電子測量技術的發(fā)展，可以實時測量系統(tǒng)的功率因數(shù)，通過單片機編程，根據(jù)測量結果進行一步到位的投切，補償程度可以根據(jù)具體線路進行設定，本設計就是要完成這樣的裝置，并考慮適應現(xiàn)場惡劣的電磁環(huán)境，保證能長期、可靠的運行，不發(fā)生死機的現(xiàn)象。</

105、p><p><b>　　方案比選：</b></p><p>　　方案一：電容器分為容量相同的八組，隨時檢測線路的功率因數(shù)，如果低于給定值，則單片機發(fā)信號，投入一組電容器，然后再檢測，只要低于給定值就再投入一組電容器，這樣反復檢測，直到功率因數(shù)達到給定值則停止投入。</p><p>　　方案二：電容器分組采用8：4：2：1（容量之比），可以組合成16

106、種組合，隨時檢測線路功率因數(shù)，和給定值進行比較，查表得出補償?shù)浇o定功率因數(shù)需補償?shù)娜萘?，然后一步到位的投入電容器?lt;/p><p>　　方案一投切所需的時間比較長，而且容易形成“投切振蕩”現(xiàn)象；</p><p>　　方案二投切所需的時間很短，調(diào)節(jié)更加精細，且能一步到位的投切，不易造成反復投切而形成“投切振蕩”現(xiàn)象。</p><p>　　所以我采用了方案二進行電容器的

107、投切。 </p><p>　　第三章 無功功率優(yōu)化動態(tài)補償裝置</p><p>　　針對現(xiàn)有的電容器自動補償裝置的種種弊端，我們設計了此款無功功率優(yōu)化動態(tài)補償裝置，它主要應用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、配電網(wǎng)和變壓器低壓側戶外全自動跟蹤無功動態(tài)補償節(jié)電箱，對電力系統(tǒng)降損節(jié)能有重大的技術經(jīng)濟意義。</p><p>　　第一節(jié) 裝置簡介</p>&

108、lt;p>　　一 裝置的主要技術特點：</p><p>　　1.真正實現(xiàn)無功自動跟蹤投切。采用單片機對電網(wǎng)無功進行自動跟蹤監(jiān)測；對電容器投切電子開關進行全自動控制，響應及時迅速，杜絕了對電網(wǎng)危害甚大的過補現(xiàn)象。</p><p>　　2.實現(xiàn)了對電容的等電位投入，零電流切除，投入切除一步到位，不會發(fā)生“投切振蕩”和“合閘涌流”現(xiàn)象，徹底克服了以往交流接觸器等機械觸點投切電容器時涌流大，

109、電壓沖擊大，打火、振動以及使用壽命短的缺點。</p><p>　　3.調(diào)節(jié)更加精細。電容器分組采用8：4：2：1（容量之比）的比例，使用較少的電容器即可組成16種組合，并使調(diào)節(jié)更加精細。</p><p>　　二 本產(chǎn)品的主要推廣意義</p><p><b>　　對電力系統(tǒng)而言：</b></p><p>　　1. 能提高發(fā)

110、、輸、供電設備的利用率。使用本裝置后，用戶負荷功率因數(shù)將大為提高（接近1.0），電網(wǎng)與負荷之間交換的無功功率將大為減小，有功功率可相應增加，電網(wǎng)負載能力得到提高，從而提高了發(fā)、輸、供電設備的利用率。</p><p>　　例如一臺1000KVA的變壓器由COSΦ1 =0.7提高到COSΦ2 =0.95，變壓器可相當于增容25℅，可有250KVA的容量被增用。</p><p>　　2. 能降低

111、輸電線路損耗。線損與通過線路電流的平方成正比。功率因數(shù)越低，無功電流越大，造成的線損就越大。采用本裝置提高了功率因數(shù)，線損也就大大的降低了。</p><p>　　例如一條配電線路=0.7，線損率為10℅，將提高到0.95，則線損可減少41℅，即線損率可減少4.1℅；若該線路送電平均功率為P=300KW，則補償后可減少損耗功率ΔPQ=300*4.1℅=12.3KW，全年可節(jié)約電量ΔW=12.3*24（小時）*365

112、（天）=107748KWh.</p><p>　　3. 能提高電壓質(zhì)量。線路電壓損失與線路電流成正比，提高功率因數(shù)減少線路無功電流，也就減少了線路電壓損失。同時，本裝置能顯著抑制電壓閃變，消減諧波，且能對不平衡負荷實現(xiàn)分相補償，可使公用母線電壓正弦波形畸變率和電網(wǎng)負序電壓達到國家標準。</p><p>　　4減少設備容量，節(jié)省電網(wǎng)投資。</p><p><b&