无功补偿装置（共11篇）
无功补偿装置 篇1
摘要：阐述改善电能质量的方法及常用的动态无功补偿装置, 并列举了应用实例。
关键词：动态无功补偿,装置,应用
近年来, 变频控制在工程机械的提升控制系统、回转系统、变幅系统、给料系统及除尘系统中被采用, 造成电压波动和大量谐波, 严重威胁工程机械设备的安全生产。动态无功功率补偿及滤波装置的合理配置可以改善工程机械设备配电系统的电能质量。
1. 改善电能质量的解决方案
(1) 提高自然功率因数减小谐波
提高工程机械传动控制设备的自然功率因数、减小传动控制设备的谐波在配电中较为可行的主要方法有: (1) 合理选择电机和变压器容量, 使其接近满负荷工作, 尽量避免电机的空载运行。 (2) 大功率设备启动时采用软启动, 减少对电网的冲击;同时采用电压等级高及短路容量大的电网供电, 减少谐波含量。 (3) 大功率提升机采用交—直—交变频调速技术, 解决交—交或直流调速存在的功率因数低及谐波大的问题。 (4) 配电变压器采用D, ynll接线, 为3次谐波提供通路。
(2) 补偿系统无功功率并抑制谐波
传动控制设备工作中常常采用并联电容器组来补偿系统的无功功率。这种方式虽然能够提高供电系统的功率因数、减少无功电流引起的压降和损耗, 但不会改变电压变化的上下限, 常常会出现过补偿及电压过高的情况。
2. 动态无功功率补偿装置及其分类
动态无功功率补偿装置能够跟踪负荷的无功波动, 自动地进行适时补偿, 从而保持电压的稳定。动态无功功率补偿装置一般可分为:机械投切电容器型 (MSC) , 机械投切电抗器型 (MSR) , 晶闸管控制电抗器型 (TCR) 及晶闸管投切电容器型 (TSC) 。可以单独使用, 也可联合使用, 并经常加入滤波 (FC) 回路用于抑制谐波。常用的动态无功功率补偿及滤波装置有:
(1) 机械投切电容器+滤波装置 (MSC+FC)
其控制器根据检测到的电压及电流计算母线上功率因数, 确定无功功率补偿容量, 投切相应真空断路器, 以改变补偿容量。自动投切电容器组被分为若干组, 由真空断路器控制, 根据控制器指令进行一组或多组投切。为限制合闸涌流和抑制谐波, 每组电容器回路中串接一定容量的电抗器。
MSC+FC可有效地补偿系统的无功功率和滤除系统的高次谐波, 不会出现母线电压过高及过补偿的情况。但一次投切的电容器组容量较大时, 会造成较大的涌流, 并且对大功率冲击负荷 (如大功率提升机等设备) 造成的闪变, 不起作用。投切开关只能在规定的电压或功率因数允许范围以外才能动作, 不能频繁操作。在投切电容器组时, 开关灭弧室容易发生重燃现象, 使系统电压瞬间提高, 危及设备的安全运行。
(2) 晶闸管投切电容器+滤波装置 (TSC+FC)
这种滤波补偿装置与MSC+FC相比, 用晶闸管取代了投切电容器的开关。控制器根据检测到的无功功率情况, 控制某一组或几组晶闸管的导通和断开, 进而控制相应电容器组的投切。晶闸管可在其两端电压过零瞬间完成电容器的投切, 投切过程中不会形成冲击电流和过电压, 电容器可以频繁地投切。TSC响应无功功率变化的时间很短, 且自身不产生谐波, 可迅速跟踪补偿供电系统冲击性负荷造成的无功不足。
3. 典型案例
以厦门明翰电气有限公司2009年为广东投运的MB240型沥青混合料搅拌设备配电系统改造为例, 该设备冷料系统、提升系统及除尘系统的总功率达到180kW, 最小冷料系统的电机功率7.5kW及最大的除尘系统电机功率132kW均采用变频调速方式控制。除尘系统属于动态负荷, 除尘过程中无功变化大, 该设备配电系统没有采用动态功率补偿装置前, 功率因数最低 (达到0.2左右) , 系统负荷变化频繁。除尘系统启动时出现电源供电突然中断, 造成生产中断2天, 以该设备每天正常工作10h, 出料240t/h, 以每吨净利润约80元计算, 两天直接经济损失384000元, 不包括无功损耗及谐波造成的设备损耗等间接损失。经过功率因数和谐波测试后, 为配电系统加装了TSC+FC动态功率补偿装置, 补偿装置的无功补偿总容量150kvar, 控制器的控制模块是以数字信号处理器DSP和高精度采样电路为基础, 可对每一个周期所有数据进行分析, 在5~20ms内计算出所需要无功补偿, 在谐波严重的情况下能进行动态补偿。设置滤波器组过电流保护、晶闸管过热保护、过压保护及欠电压保护后重启该设备除尘系统, 整台设备运行平稳, 系统功率因数保持在0.9左右, 电机出力明显提升, 缩短了工作时间, 减少功率损耗。
参考文献
[1]夏祖华等.动态无功补偿技术应用综述.电力设备, 2004 (5)
[2]王兆安等.谐波抑制和无功功率补偿.机械工业出版社, 2005.10
无功补偿装置 篇2
学 生 姓 名：李玲学号：1131077专 业 班 级： 电气化铁道技术312312班指 导 教 师：王旭波
目录
摘要………………………………………………………………………………………1 引言………………………………………………………………………………………1
1.牵引变电所SVC无功补偿的背景和意义……………………………………………….1
1.1牵引变电所SVC无功补偿的背景和意义…………………..1
1.11电气化铁道牵引供电系统的组成及功能…………………1
1.12电气化铁道牵引供电系统的主要特点…………………….1
1.13牵引变电所的负荷特点……………………………………………1
1.14牵引变电所的功率因数……………………………………………1偿1.2牵引变电所SVC无功补的研究现状……………………….1
2.牵引变电所SVC装置一次接线方式………………………………..1
2.1 SVC的作用及其原理…………………………………………………..1
2.2 SVC系统的一次接线方式……………………………………………1
2.3 SVC系统的容量选择……………………………………………………1
2.4 SVC装置中需要注意的问题………………………………………..1
3.牵引变电所SVC装置二次系统设计…………………………………..1
3.1牵引变电所SVC装置的二次系统设计…………………………1
3.11交流回路的设计……………………………………………………..1
3.12控制回路的设计……………………………………………………..1
3.13遥信回路的设计……………………………………………………..1
3.2牵引变电所SVC装置保护定值计算的一般方法………….1
3.21电流保护的保护定值计算………………………………………1
3.22电压保护的保护定值计算……………………………………….1
3.23固定电容器组（FC）的保护定值计算…………………….1
3.24晶闸管可控电抗器（TCR）的保护定值计算……………1
4.结论………………………………………………………………………………………1 致
谢……………………………………………………………………………………………1
无功补偿装置 篇3
【关键词】低压配网;无功补偿;应用智能装置
众所周知，农村配电线路分布范围广，线损较高功率因数较低。而目前公司虽然采取了集中补偿为主和分散补偿为辅的管理方式，分别在110kV城关变装设补偿电容4200kvar、110kV岩前变装设补偿电容4800kvar、110kV始通变装设补偿电容4800kvar;另在10kV湘店线装设补偿电容210kvar以及其他部分厂矿补偿装置。
但这些装置投切除部分厂矿补偿装置外均无分组投切和自动投切功能且为集中装置，往往造成过补偿太多或欠补偿不足现象，且无法实时监控无功补偿情况。为此，在配置原则上应实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，满足电网安全、经济运行的需要。
事实上原则易把握，但过补偿太多或欠补偿不足现象难控制！同时公司10kV线路补偿太少，特别是35kV变电站馈线。为此，建议应用智能化无功补偿装置及自动分组投切无功补偿装置，就能实现无功补偿装置自投切，同时实现无功补偿装置的运行监控：
一、充分利用现有变电站“五遙”装置，研发改造变电站集中补偿装置遥测、遙控及自动分组投切功能，尽量避免过补偿太多或欠补偿不足现象。
二、配电网的無功补偿按照无功就地平衡的原则，以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。
其容量（包括用户）一般按线路上配电变压器总容量的7%～10%配置（或经计算确定），但不应在低谷负荷时向系统倒送无功。高压补偿装置应具备分组自动投切功能，安装点宜靠近负荷中心。在10kV配电网内恰当选择布点，合理配置补偿电容，应用推荐广东茂名“配电线路无功补偿设备群远程组网管理”先进方法，实现配网无功补偿循环自动投切，实现在调度中心实时监测、管理无功补偿设备群的运行状况和供电质量，实现快速准确的生产调度指挥。
⑴该系统采用目前广泛使用的GSM数字移动网络公用平台，在无功功率自动补偿设备群的每一台设备上配置分组无线业务GPRS无线通讯模快，通过移动公司配置到APN专线接入点，接入到公司计算机局域网和扩建的无功功率自动补偿远程后台监视管理系统。
⑵10kV配电线路无功自补偿监视管理系统由GPRS数据服务器数据库服务器和10kV配电线路无功自动补偿监视管理软件三部分组成。
⑶公司网内配置相应的GPRS数据服务器，主要用于数据的采集和转发。数据库系统软件可使用微软公司RQL系列，主要完成历史数据的存储和数据管理。
三、对纯居民住宅（如居民小区）用电的配电变压器，配置的无功补偿装置容量可按配电变压器容量的20%～30%配置。对农村用电的配电变压器，配置的无功补偿装置容量可按配电变压器容量的30%～40%配置。低压无功补偿装置应具备分补和共补相结合的补偿功能，其分组数量和最小分组容量应考虑峰、平、谷负荷水平的无功需求，满足不同负荷时段不倒送无功的要求。
配电变压器的电容器组应装设以电压为约束条件，根据无功功率（或无功电流）进行分组自动投切的控制装置。对于35kV及以上供电的电力用户，任何时候都不应向电网倒送无功，在高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。
100kVA及以上10kV供电的电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95，低谷负荷时不应向电网倒送无功。
电力用户的无功补偿装置应采用自动控制/投切方式的成套装置，具备抑制谐波或涌流的功能，因此，在厂矿企业、0.4kV低压用户或居住区以及电弧炉、中频炉、电焊、大电机、变频空调等用户可推广应用江苏金坛地区应用的“SVC可控硅动态无动补偿装置”，该装置是一个TCS电路结构，通过电容C、电感元件L、双向导通的晶闸管T1和T2组成一个动态的无功补偿系统，可根据负荷变化，自动投切并实现无级调节无功功率动态补偿，效果明显。
电网无功补偿装置的应用 篇4
电力系统无功功率补偿一般是指补充无功电源,满足无功负荷的需要,以达到无功电源和无功负荷在额定电压条件下的平衡。国外,城市、农村电网是否安装户外无功补偿己成为衡量配电网性能的主要指标之一。电力系统的无功补偿与无功平衡,是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿,不仅能保证电压质量,而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性,充分发挥了经济效益。电压无功优化控制应该从整个电网的角度进行综合电压无功控制,实现全网最优地改善各节点电压水平和减少网损的目的。
1 电网无功补偿装置的应用
1.1 就地无功补偿装置
就地补偿是在异步电动机附近设置电容器,对异步电动机进行无功功率补偿电容器直接装于用电设备附近,与电动机的供电回路相并联,中间只加串熔断器保护,用电设备投入时电容器跟着一起投入,切除时一块切除,实现了最方便的无功自动补偿,切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。就地无功补偿可以分为高压集中补偿,低压分组补偿和低压就地补偿三种补偿方式如图1所示。
通过就地电压传感器控制而自动地投切电容器。可减少供电网,配电变压器,低压配电线路的负荷电流,可减少配电线路的导线截面和企业配电变压器的容量。可降低电动机的起动电流。在效果上,它起着一个可变无功负载作用,调整其值起到保持交流电压为常数的作用。通常适用于经常投入运行,负荷较稳定的中小型低压电动机。在电机等感性负载旁和电容器直接并联,与电机等同开,同停。停机后电容器通过电机直接放电,电容器不再另需放电装置。运行时电机所需无功由电容器就地供给,能量交换距离最短,可以最大限度的降低线路的电流。
1.2 集中无功补偿装置
通常指装于地区变电站或高压供电电力用户降压变电站母线上的高压电容器组;也包括集中装设于电力用户总配电高低压母线上的电容器组。其优点是有利于控制电压水平,且易于实现自动投切,利用率高,维护方便,能减少配电网,用户变压器及专供线路的无功负荷和电能损耗。缺点是不能减少电力用户内部各条配电线路的无功负荷和电能损耗。集中补偿分为固定容量补偿和自动补偿,均可最大限度的挖掘变压器的容量潜力,增大负载能力。
1.2.1 固定补偿装置
固定补偿主要综合整个电网的各项年平均参数,根据无功的分布情况选取若干个补偿点,每个点投入若干单位的电容量,使得全年节能效益与经济投入之比达到最佳。这种方法的优点是能综合考虑整个电网的运行特点,既取得了最佳经济效益又兼顾了全网无功潮流的平衡;固定补偿虽然投资小,但如果补偿的容量过大,在低负荷时,易出现过补现象。
1.2.2 自动补偿装置
自动补偿是微电子技术在电力系统的应用。控制器根据传感器的数据,计算出当前电网所需的无功补偿量并控制电容器组的投切,达到实时补偿的目的。自动补偿,功率因数可控制到0.95一0.98,其增容效果更为显著。电容器的充、放电功能,可以有效的稳定电压,提高供电质量。由于电脑技术的应用,功率因数自动补偿系统的发展进入了一个新阶段。特别是自动补偿,按循环方式投、切,被切除的电容要有充足的放电时间,才能再次投入。虽然各种微电脑功率因数自动控制器硬件、软件设计不同,但其原理基本如图2所示。
3 结语
针对目前自动补偿装置所存在的缺点,为适应现代化电力系统的发展需要,今后的无功补偿装置要达到:1.高智能化,能动态跟踪无功负荷的变化无级投切电抗,且不会过补偿;2.实现电容器组循环投切,使电容器、电力电子电路使用概率相等,延长使用寿命;3.能对三相负荷进行均何控制;4.根据电网参数计算谐振点,并调节投人的电抗值,从而避免因高次电流谐波与电网发生谐振;5.加人滤波环节,消除本装置产生的电压高次谐波,避免对电网产生不良影响;6.自动判别并消除振荡投切现象;7.具有过压、过流、过热、缺相等保护功能;8.高可靠性,满足户外恶劣环境的工作需要;9.检测精度达到一级,可实时监测电网参数,并将数据传送至调度中心;1 0. 能实现采样点就地补偿和控制器联网补偿,即位于不同采样点的控制器之间通过数据交换,能综合全电网的运行情况判断最佳投切电容量。
参考文献
[1]刘源祺.地区电网无功优化规划方法综述.山东电力技术,2006,(3).
[2]马乃兵.高压并联电容器的技术特点分析.电力电容器,2007,(2).
无功补偿装置 篇5
1广东顺容电气有限公司 528300；2华南农业大学资源环境学院环境科学与工程系
无功功率的合理分布是提高电力系统安全性与经济性的关键问题之一，一直受到电力公司的高度重视。为保证向用户提供安全、经济、可靠的电能，电力公司釆用无功补偿设备实现无功功率的就地补偿，避免无功功率的远距离传输，同时对功率因数达不到标准的用户实施罚款，而知高功率因数用户进行奖励。所以说，功率因数的提高对于供电公司以及用户而言都具有重要的现实意义。
关键词：TSC；设计
电力系统的安全、经济、稳定运行一直是电力部门追求的目标，而无功功率的合理分布在节能降耗、提高电能质量及系统稳定性方面有着重要的作用，近年来，我国电力工业不断发展，电力系统对无功功率的需求巨大，据统计分析，现阶段电力系统中的无功功率负荷约为有功功率负荷的1.3倍，且这个数值仍在不断增大，故无功功率分布的合理性显得尤为重要。同时随着电力用户自动化水平的提高，电力设备对电能质量的要求也越来越高，所以补偿电力系统无功功率以改善功率因数、提高电能质量己成为电力公司与广大用户迫切关注的问题
一、TSC无功补偿装置软件设计
1、软件程序实现功能
在进行软件程序设计之前，需明确软件程序实现的主要功能。第3章中已对装置的整体功能进行说明，根据装置的整体功能并结合硬件电路设计可得出软件程序需实现的功能：
1.编程实现投切控制策略，同时实现电容器组的循环投切功能。
2.对输入电压、电流信号进行A/D转换，并用合理算法对采样值进行计算分析。
3.DSP所发脉冲串时刻应能保证电容器于电压0点可靠投入，且尽量减少
晶鬧管的门极损耗。
在进行DSP程序编程之前，需对投切控制策略及系统参数算法进行分析与选择，并对晶间管阀触发脉冲进行设计，在此基础上对DSP进行编程。
2、投切控制策略
TSC无功补偿虽然补偿原理相同，但是根据不同的控制量，其采用的控制策略有所不同，主要有功率因数控制策略、无功功率控制策略、电压与无功功率复合控制策略等。近年来，一些智能控制策略也被引入其中，如模糊控制、神经网络控制等。比较合理的控制策略应做到以下几点：最大限度的提高系统功率因数或稳定电压；不能过补；电容器组不能出现投切振荡现象；投切动作反应迅速。
1、功率因数控制策略
功率因数控制策略是电网无功控制的传统方法之一。它以电网中反映电压与电流相位差的功率因数作为投切电容器组的判据，以此来保证功率因数在合适的范围内，但该方法在电网轻载时存在投切振荡的问题。电网功率因数过低时，根据该控制策略，投入电容器组，若电网轻载，极可能出现投入一组电容器组就出现过补的情况，此时又控制切除电容器组。切除电容器组后功率因数过低，不满足要求，根据控制策略又投入一组电容器组，如此反复投切，这便是投切振荡现象。它导致电容器组的频繁投入与切除，严重影响晶闹管阀以及电容器组的使用寿命。
2.无功功率控制策略
无功功率控制策略是以电网无功功率缺额作为投切并联电容器组判据的一种控制方法。它根据电网电压、电流、功率因数等物理量，计算出电网无功功率缺额，并在电容器组中选择最接近又不过补的组合投入，以此来实现无功功率的补偿。该控制方法是一种直观的控制方法，能实现电容器组投切的一次到位，不存在投切振荡的问题。
3.电压与无功功率复合控制策略
图1 九区图
功率因数控制策略和无功功率控制策略属于单一控制方式，仅考虑功率因数或无功功率这一个控制量。无功功率沿线路的传输易造成线路末端的电压偏低，为保证系统电压稳定，可引入电压这一控制量，并与无功功率相结合，构成复合控制策略。该控制策略一般用在有有载调压变压器的变电站，有载调压变压器与TSC无功补偿装置共同配合保证电压稳定在合格范围内，无功功率基本得到补偿，一般用“九区图”表示如图1所示。
图中，U max、U min为系统电压的±限与下限，Q max、Q min为系统无功功率的上限与下限。显然，只有工作在0区时才同时满足电压与无功功率的要求。各区的具体控制策略如表1所示。
表1 九区图控制策略表
二、晶闸管阀触发脉冲设计
无论中性点接地与否，在电容器电压过零投入后都会引入涌流。由于涌流的存在，造成晶闸管电流不按正弦规律变化，不能确定电流何时过零，即无法确定晶阐管何时关断。为保证晶问管持续导通，在出现涌流的时间内连续发送脉冲串，当晶闹管电流过零时，反向晶闹管在接收到脉冲后自然导通。经仿真验证，涌流持续时间约为10个周期，故在电容器投入后的前0.2s内，发送连续脉冲串。
当涌流过去后，系统趋于稳态。流过晶闹管的电流超前相电压90度，故电流零点对应于相电压的峰值，只需在相电压峰值时给脉冲，触发反向晶间管导通。考虑到线路存在一定的电阻，电流与相电压相位差可能与90度略有偏差，故可采用在相电压峰值附近发送连续脉冲串，电流过零后反向晶阐管自然导通。
通过上述分析，三相中任意一相发送的脉冲均如图2所示，图中用双脉冲表示脉冲串。为了程序流程图中说明的方便，现将10个周期连续脉冲串称为第一阶段脉冲串，随后电压峰值附件的脉冲串称为第二阶段脉冲串。
图2 单相脉冲发送图
无功补偿装置设计及研究探讨 篇6
1.1 关于控制器的选择
无功补偿需要控制器这个装置, 其中控制器分为静态补偿和动态补偿在这两种形式, 主要区别在于控制器在控制复合开关的时候, 需要时间的长短, 装置的投切时间都小于100ms的装置成为动态补偿形式, 这种形式主要应用在无功负荷变化比较快的形式。如果无功补偿的复合固定或者变化缓慢, 其中头切大于10s这种情况的造价很低, 但是在选用的时候, 如果资金允许, 都采用动态补偿控制器。
这种控制器在应用中有手动和自动投切、延长时间投切、过电压保护过程、系统的缺项保护过程, 系统的自检和复检等功能, 这些功能的动态补偿控制器, 还可以对电网的三相电压、电流、功率因数等运行数据实时监测功能, 完成这种配置以后, 要对低压的配电线路进行分析, 做好详细记录。
1.2 电容器的开关选择
在系统中, 和动态补偿控制器一起使用的装置是晶闸管, 具有过零投切的特点, 在线路的电压的正弦波出现过零的情况, 要在电流实施切出的操作, 这样能够在理论上避免电压和涌流的产生, 同样也不会产生谐波注入的情况, 这种元件的缺点在于发热很大, 长期运行的话会产生安全隐患。目前和静态补偿控制器一起使用的是交流接触器, 这种装置的优点在于使用的过程中温度和发热量很小, 但是在应用中不能进行零投切, 处理不当就会产生电压和涌流的现象。
按照目前形势。比较理想的元件是机电一体化的智能符合开关, 这个开关的主要特点是, 晶闸管和磁保持继电器能够进行并列连接, 开关在合投入的时候电压在变成零的瞬间, 整个晶闸管出现了零触发的现象, 系统稳定以后, 可以进行次保护, 在切出的过程中磁保的开关断开。电能过零瞬间由晶闸管过零断开。上述的工作原理保证了复合开关具有过零投切、无涌流、触点不烧结、能耗小、无谐波注入等特点。
1.3 其它配件的选用
对于线路中的电源开关在选用时都采用塑壳断路器, 这种熔断器一般都是RT14型号的, 电容器采用自愈式低电压并联电容器, 额定电压应达400V, 根据补偿控制方式选用△接或Y接形式, 其中要求内部的设备要带有电阻, 电容器在投入使用的时候, 可以采用电容器指示灯的控制方式, 对这样的线路进行补偿的时候要采用220V或380V的指示灯进行设计, 针对指示灯宜这个元件要采用AD11型, 其中对于避雷器参数, 要求电流在1.5千安以上, 额定电压为0.5k V, 整个配电网要实现无间隙和有效的复合, 可以采用氧化锌进行绝缘设置。
2 无功补偿装置设计要点分析
2.1 装置设计要求
首先, 在箱体材料进行选择这方面, 考虑进行无功补偿线路的变压器低压侧。一般都采用不锈钢材质的箱体, 在保证机械强度这方面, 要采用连接的装置结构, 尽量不要用焊接工艺的方式, 会出现焊接部分, 会出现一定的影响安全性。
其次, 装置的散热功能设计, 由于进行无功补偿的都是在户外进行, 保护电容器的时候会产生很大的热量, 要满足设备的散热要求。可以在箱子的顶部, 设计一个散热通道。在, 控制器的零线和地线接法设计的时候, 要把两者分开, 因为进行三相负荷不平衡时, 会产生零电位漂移, 如果零线和地线设计时短接会影响计量的准确性。关于接地要求这方接地螺丝的大小不要小于12平方毫米, 要设立一个明显的接地标志, 接地线可使用不小于10平方毫米, 这种线的特点是双塑线, 外套为PVC套管, 接到接地极。接地电阻应小于10Ω。
最后, 在安装要求这方面, 这些装置大部分都安装在架空的线路上, 都要配置低压的避雷器, 放置雷击现象的出现。另外, 其它工艺技术, 在经门板的二次线应用绝缘扎带捆绑, 防止损坏绝缘层。线路中的一次、二次电缆在经过金属孔的时候, 要套上橡胶衬套, 能够防止线路出现损伤。
2.2 装置运行技术要求
线路中无功补偿保护功能, 在过压保护这方面, 电网电压超过1.2倍电容器额定电压时应予以切除, 总时间不超过60s。通过参数设置亦可实现欠压保护。关于失压保护, 装置在断电后控制开关自动断开, 保证在再通电时各电容器组处于分断状态。断电后自检复归, 并重新投切电容器, 防止电压的骤然升高。在线路短路保护这方面主要是由快速熔断器和塑壳开关实现的。缺相保护。当相电压低于65%额定值时, 视为断相, 由控制器切除输出回路。
另外, 在谐波保护这方面, 压或电流谐波超过电压或电流谐波畸变率上限值 (可设定) 后, 控制器发出指令将各电容器组逐组退出。由无功补偿控制器实现电容器组的循环投切, 即先投先切, 以平均使用电容器组, 延长其使用寿命。熔断器的额定电流推荐选择为电容器额定电流1.5~2.0倍, 可满足大部分使用负荷要求。如果线路中的电压不第一400V, 保证电容器电容容量能充分输出, 实现对线路的补偿。
3 线路中的其他要求
在安装位置这方面, 配电线路在理想情况下, 最佳安装位置在自送端起的线路长度的2/3处。一般在配电变压器的低压侧安装。城区配网可在变压器室内安装;考虑到城市郊区农村电网的线路较长, 电力负荷种类多样等因素可每隔300~500m处进行安装, 以使农村电网的电能质量达到国家电能质量标准。电容器常用容量有5、10、20、25、50、80、100kvar, 可组合成15、30、45、60、90、120、180、240、300kvar等容量。根据负荷的特点, 可按变压器容量的20%~40%选择。照明等居民用电负荷按40%选择, 其它负荷可按30%选择。功率因数无功补偿后, 功率因数应在0.92~0.98范围内。
4 结束语
低压无功补偿装置若干问题探讨 篇7
1.信号采集存在突出问题和解决对策
在低压无功补偿装置中,信号采集主要是由设备中的穿心互感器和信号线组成,当信号采集过程中设备内部的穿心式互感器出现变化和电力系统的需求存在差异后,就会导致采集的信号存在较大的差错,信号输入过程中也会存在较大的差异性,直接影响到低压无功补偿装置的补偿效果。此外,经过低压无功补偿装置的穿心互感器所采集的信号仅仅为5A大小,如果系统中信号传输线直径过小,就会导致信号衰减大大增加,直接影响到设备的补偿效果。解决对策是保证采样比和计量变比尽量保持在一致水平上,要确保低压无功补偿装置信号传输线直径大小,一般采用BV-25以上直径的信号线比较合适。
2.低压无功补偿装置设备定值设置导致补偿效果不佳和解决对策
低压无功补偿装置主要依靠信号采集回路进行信号传输,同时先设定好的固定数值进行比较,然后确定电容器投切回路数量,由此看出,在设备中依靠逻辑控制定值是否合理将会直接对低压无功补偿装置的补偿效果产生最直接影响,最终导致低压无功补偿装置的补偿效果不好。出现这种问题主要包含以下几个方面:首先,信号逻辑分析投入门槛过低,导致设备的补偿柜一直处于欠补状态,解决这方面问题对策是在设置投入门限时,应该高出供电部门给出的额定功因数标准的0.1~0.3左右,现阶段,在电力系统中的逻辑控制器本身在设计和制造过程中,精度存在一定的差异性,因此在设置过程中,必须对逻辑数值设定进行全面的考虑,一旦存在差异性就会导致低压无功补偿装置欠补;其次,切除门限过高。由于在电网运行的无功表为双向累加,不管在设备中是过补还是欠补无功电表的计数器始终处于正向运转过程,当切除门限过高时,很容易产生过补现象,因此解决这个问题就需要结合电路的实际情况,要适当降低一些切除门限,一般将这个标准设置为0.97比较合适;最后,投切延时门限设施过长。和低压无功补偿装置负荷对无功需求响应速度存在很大的差异性。解决这个问题就需要结合配电系统中电力负荷的变化特点,要设置科学合理的投切演示门限。
3.低压无功补偿装置可控触发模块存在问题和解决对策
在低压无功补偿装置投切过程中,可控触发模块损坏现象十分突出,从元件损耗率角度分析,可控触发模块是高度消耗品,消耗导致的问题是设备出现损坏的一个主要原因。但是从客观角度分析,在设备运行过程中,一些其他方面的情况也会造成触发模块损坏。首先,在触发模块安装过程中,安装的正确与否会对触发模块的损坏情况造成一定威胁,特别是在导线连接过程中,一定要保证各个导线的连接部分紧密结合,不出现松动现象,避免因为脚位和电路不符导致触控模块出现损坏现象;其次,当线路中存在较高的谐波时,线路中的电压和电流波形会在谐波影响下而出现严重变形现象,基波电路增大后会引发模块触头被烧坏,导致低压无功补偿装置中相和相之间,相和地之间存在短路故障,最终导致可控触发模块损坏;再次,当线路中不平衡电流的范围增大之后,散热片的面积较小,导致热量不能均匀散发出去,热量长时间蓄积导致触发模块出现严重的损坏现象。特别是处于夏季时节,有的配电室的温度十分高,在这种情况下,温度就成为引发可控触发模块故障主要因素之一。面对这种问题需要工作人员采取必要的降温措施;最后,可控触发模块出现故障之后,与触发模块自身质量有很大关系。现阶段,我国国产的可控触发模块多种多样,质量参差不齐。而随着电力系统不断发展,对低压无功补偿装置要求越来越高,当电力系统内有超过3次的谐波超标,系统中的谐波电流就会全部流过低压无功补偿装置,对低压无功补偿装置保护功能的发挥将会产生严重影响,因此,设备选型十分重要,最好选择那些抗涌流、抗谐波和承受谐波冲击能力强的可控触发模块。综合上述问题,解决上述问题可以采用提高晶闸管的耐压级别和增加晶闸管的功率提高设备运行质量,一般晶闸管的耐压和电流应该选择高于回路电压和电流2.5倍以上。
4.电容器问题和解决对策
现阶段,在低压无功补偿装置中,电容器多数都是自愈式电容器。在设备运行过程中导致电容器出现损坏的主要原因包含以下几个方面:首先,由于补偿控制器自身存在质量问题,导致设备出现误投或者误切导致电容器被损坏;其次,在低压无功补偿装置补偿瞬间,投切的涌流非常大导致电容器出现损坏;再次,线路中三相电流和电压长时间不平衡导致电容器被损坏;最后,在回路中存在叠加电压导致电容器被损坏,这种问题主要是由于控制器设置的投切时间比较短而导致。解决上述问题可以采用以下几方面对策:第一,选择使用质量较高的控制器。当设备补偿时瞬间电流非常大时,建议在设备中串联一个电抗器元件;第二,如果发现存在缺相或者三相电流电压长时间不平衡时,应该及时查找线路原因,及时采取措施将其解决;第三,控制器投切时间不宜太短,避免出现叠加电压。总之,要针对低压无功补偿装置运行过程中存在的种种问题,采取针对性措施将其解决,确保供电质量。
摘要：在电力系统中电压无功装置的主要功能是减少线损,稳定电压,确保供电质量,提高整个供电系统的供电能力。最近几年,随着电力系统不断发展,供电网络趋于大型化和复杂化,低压无功补偿装置存在的问题逐渐的显现出来,这时就需要工作人员及时采取措施将其解决。本文主要结合实际情况,就低压无功补偿装置存在的若干问题进行了论述,然后提出了相应的解决对策,希望通过本次研究对更好保证供电质量有一定助益。
关键词：电力系统,低压无功补偿,若干问题,探讨
参考文献
[1]南余荣,李刚,鲁聪达,钟德刚,鲍卫兵.基于单片机的复合开关及其在低压无功补偿中的应用[J].现代电子技术.2004(15)
[2]骆和平.低压电网无功补偿最优方式和补偿容量的选择[J].漯河职业技术学院学报(综合版).2005(03)
静止动态无功补偿装置的应用 篇8
随着电网用电负荷的逐渐增加,对电能质量的要求越来越高。SVG是新一代静止无功补偿器产品,相当于一个可变的无功电流源并联于电网中,其无功电流可以灵活控制,根据系统状态吸收或者发出无功电流,自动补偿系统所需的无功功率。
2 静止动态无功补偿技术简介
1)SVG(Static Var Genetatior)动态补偿原理。SVG装置通常由VSC逆变器、直流电容器、连接变压器、断路器以及冷却系统等辅助装置组成。SVG是将逆变器经过电抗器或者变压器并联在电网上,通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值或相位,或者直接控制其交流侧电流的幅值或相位,迅速吸收或者发出所需要的无功功率,实现快速动态调节无功的目的。
2)SVG装置原理框图见图1。
3 静止无功补偿装置工程实例
3.1 项目介绍
辽宁红沿河核电厂厂址地处辽宁省瓦房店市西端渤海辽东湾东海岸。在红沿河核电一期厂区北侧,设置了一个220 kV施工与辅助电源变电站。它主要是为红沿河核电站施工建设期间提供现场施工电源。此变电站自2007年投运以来,由于现场用电负荷较低,一直存在向系统倒送无功及功率因数为负值的电网考核标准的问题,影响了220 kV施工电源运行的经济性和稳定性。
3.2 系统条件
220 kV施工与辅助变电站施工进线为220 kV复红线,线路全长为31.017 km,导线型号为LGJ-400/50型钢芯铝绞线。现阶段变电站内装设一台31.5 MVA的施工变压器和220 kV,10 kV施工用电及其配套设备,作为红沿河核电厂施工、办公、生活用电。220 kV施工与辅助变电站内10 kV母线电源段通过8根3×185电缆接至10 kV配电所内Ⅰ,Ⅱ母线段,每段母线上各配置无功补偿电容器1组,站用变1组和接地变1台;10 kV配电所内Ⅰ,Ⅱ母线段共有20根3×185电缆接至就地设备。
4 无功倒送的原因分析
根据复红线2007年电量统计,自2007年以来,红沿河220 kV施工及辅助变电站向系统倒送无功功率问题很严重。
220 kV施工与辅助变电站进线复红线线路,全长为31.017 km;220 kV施工与辅助变电站内10 kV母线电源段通过8根3×185电缆接至10 kV配电所内Ⅰ,Ⅱ母线段,总长度12 km;10 kV配电所内Ⅰ,Ⅱ母线段目前共有4根3×185电缆接至就地设备,总长度约为10 km,这些架空线路及电缆的对地电容电流都使得线路中容性电流增大,而目前现场施工设备主要以塔吊机、拖车泵、电焊机、电动空压机、照明等为主,负荷相对较轻,消耗容性无功较少,这些都导致施工现场容性无功过剩,并产生向系统倒送无功功率的现象。
5 无功倒送的解决措施
5.1 静态无功补偿
动态补偿装置可跟随负荷无功的变化,实现无功功率的动态补偿,对于本工程可采用动态电容补偿装置接入系统,改善功率因数,提高电网电能质量。
5.2 补偿设备容量确定
220 kV施工与辅助变电站施工进线为220 kV复红线,线路全长为31.017 km,导线型号为LGJ-400/50型钢芯铝绞线,定为线路A;220 kV施工与辅助变电站内10 kV母线电源段通过8根3×185电缆接至10 kV配电所内Ⅰ,Ⅱ母线段,总长度约为12 km,定为线路B;10 kV配电所内Ⅰ,Ⅱ母线段目前共有4根3×185电缆接至就地设备,总长度约为10 km,定为线路C;则线路A,B,C的电容电流值为:
其中,Ue为厂用电系统额定线电压,kV;C为厂用电系统每相对地电容,uF;L为线路的长度,km;ω为角频率。
总的无功功率为:
如每月按30 d算,一天有功负荷工作8 h,一个月有功负荷工作小时数Tm1=240 h;一天无功负荷工作24 h,一个月无功负荷工作小时数Tm2=720 h。将电量值除以每月工作小时数,可得每小时消耗的有功、无功量,如表1所示。
由此可看出线路容性电流每小时产生的无功功率大于复红线上每小时倒送的无功功率,这说明除了负荷消耗了一部分无功功率,其余都倒送回系统。
kW/h
根据电量统计,取2007年5月～2008年2月共10个月,其中无功送电量最大值为3 237 960 kVar·h,有功受电量为W=375 540 kW·h,按无功送电量最大值进行补偿,根据用户要求需将功率因数补偿到0.9。可采取以下步骤:
1)将功率因数由负值补到1,这样就可以计算得到:
4 888.36 kVar。
其中,cos 3为施工现场用电设备的平均功率因数。
2)将功率因数由1补到0.9。
可求得补偿容量:
考虑到以后可能有新的电缆投入运行,而负荷为轻负荷,故取一定数量的裕量,由此确定无功补偿的容量为6 MVar。
6 结语
综合考虑以上因素,本方案采用±2 MVar静止无功发生器(Static Var Generator,简称SVG)和4 MVar并联电抗器组合的动态补偿装置进行动态无功调节,维持功率因数在0.90以上,工程总造价为285万元,由于电网每月平均罚款近100万元,三个月即可收回成本,这就把调节无功功率连续性与经济性有机的结合在一起。当倒送无功在2 MVar以内时,可只投静止无功发生器进行动态调节,当倒送无功在2 MVar以上时,可投入静止无功发生器和相应数量电抗器进行动态调节。随着施工负荷的增加,消耗的无功逐渐增加,倒送的无功功率越来越少,达到一定程度时动态补偿装置将会逐步退出,现场原有的电容补偿装置将会投入运行。
参考文献
自制高压电动机无功补偿装置 篇9
1方案确定及器件材料选取
只将高压并联电容器外购, 并对高压并联电容器采取过流保护和过压保护, 过流保护用的高压熔断器、过压保护用的避雷器及高压引线、绝缘子等均采用闲置材料, 并充分利用高压电动机现场高压启动柜 (GG-1AF老式柜) 的空间, 将高压电容器及其他辅助器件材料安装布置在该柜内部, 并按电力安装规程进行安装组合, 主要器件材料见表1。
2安装使用效果分析
1) 自制该套高压并联电容器无功补偿装置总投资不到1万元。
无功补偿装置 篇10
【关键词】无功补偿；滤波装置；供电系统
0.前言
由于电力电子器件的非线性和波形非正弦的特点，由电力电子器件组成的电气自动化控制系统的电源侧电流不仅含有基波，还包含丰富的谐波，电控系统在整个运行期间功率因数偏低（一般在0.2～0.8之间），同时由于起动时无功冲击大，电网电压波动较大，电压波动问题更加突出。这些都会给电网的安全经济运行带来不利影响，同时也会对接入该供电网络中的其他用电设备带来一些不利影响甚至危害，下面就此问题笔者结合自身经验进行探讨。
1.目前国内无功补偿装置的应用情况
对于供电系统的无功补偿，传统上只用滤波装置实现。但对于负荷变化较频繁，尤其是煤矿供电系统，若仅装设谐波滤波装置，由于其无功补偿是恒定的，因此就造成了在母线负荷重的时候，无功功率的补偿不足，而在负荷轻的时候，无功又倒送回电网。使母线电压升高。我国目前对无功的考核采用“反转正计”的方法，即吸收无功和反送无功均累计无功电度，造成功率因数更低。
针对目前电力负荷特点，国内外对动态无功补偿技术都进行了研究，主要类型分为如下几种：
（1）静止型动态无功补偿装置（SVC）。该装置为晶闸管控制电抗器+滤波装置（TCR+FC）方式。其功能具有平滑调节无功补偿容量、系统响应速度快，并能综合治理谐波，普遍应用在煤矿系统、冶金行业、电力系统和电气化铁路等。
（2）分组投切电容器方式。真空接触器（或断路器）投切方式，投切时开关触头间会产生电弧，因电容回路的通断过程中会产生较高的操作过电压和冲击电流。触头间易产生电弧重燃，对开关及电容器安全运行产生较大的影响。
（3）磁阀式补偿方式。装置由补偿电容器和并联可调电抗器组成，通过高阻抗电抗器磁通的调节，使其与并联电容器中多余的容性无功容量平衡。这是自饱和电抗器补偿方式的一种变型产品，因其损耗大，运行成本高，调节速度慢，补偿范围有一定的限制，属于淘汰技术。
2.无功冲击对电网安全经济运行的影响
（1）使供电系统母线电压产生波动，降低了机电设备的运行效率。
（2）大量无功使系统功率因数较低，浪费大量电能。变流设备自然功率因数较低，一般只有0.7左右，造成供配电系统的电能损耗增加，发配电设备的利用率下降，企业的电费支出增加，影响企业经济效益。
（3）谐波电流对电气设备的危害。
变流设备产生的大量谐波电流和无功冲击会对用户本身及电网用电设备造成较严重的电压波动和谐波污染。这不仅带来运行隐患，威胁电网的安全稳定运行，还会给其他电气设备的运行带来不利影响。
3.煤矿用SVC装置的原理与应用
3.1可调相控电抗器（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理
u为交流电压，Th1、Th2为2个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流i和u的基本波形，故
a为Th1和Th2的触发角，则有
i的基波有效值为：
式中
V——相电压有效值；
ωL——电抗器的基波电抗。
因此，可以通过控制电抗器上串联的两只反并联晶闸管的触发角来控制电抗器吸收的无功功率的值。
3.2 SVC系统的组成及控制原理
TCR型SVC系统的基本组成如图1：
（1）恒无功控制，保证功率因数及抑制电压波动。SVC连接到系统中，电容器提供固定的容性无功功率QC，通过相控电抗器的电流决定了从相控电抗器输出的感性无功值QTCR，感性无功与容性无功相抵消，只要QN（系统）=QV（负载）-QC+QTCR=恒定值（或0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。最重要的是精确控制晶闸管触发，获得所需的电抗器电流。采集的进线电流及母线电压经运算后得出要补偿的无功功率，计算机发出触发脉冲，光纤传输至脉冲放大单元，经放大后触发晶闸管，得到所补偿的无功功率。
（2）采用STEINMETZ理论进行分相调节，抑制负序电流。不平衡有功可通过在其它两相的无功元件来产生平衡电流。当不平衡负荷中每相间负荷既有有功Pab、Pbc、Pca，又有无功Qab、Qbc、Qca时，相间无功可用角接补偿电纳来补偿，不平衡有功可以用另外两个相间电纳来平衡。
4.结语
经过各类方案的综合比选，适合工厂供电系统的无功补偿方案可选择技术先进的静止型动态无功补偿装置（SVC），即晶闸管控制电抗器（TCR+FC）方案。近年来，随着国内需求的高涨，在国家的大力支持下，国内TCR型动补已逐步实现了国产化，极大地降低了TCR型动补的生产成本；同时，热管自冷技术已经成功地应用于大功率晶闸管的散热中，实现了动补的免维护运行，提高了系统可靠性。
【参考文献】
[1]王克文，谢志棠，史述红，杨宛辉.基于概率特征根分析的电力系统稳定器参数设计[J].电力系统自动化，2001，（11）.
[2]谢小荣，崔文进，陈远华，韩英铎.多机电力系统中STATCOM与发电机励磁的协调控制[J].电力系统自动化，2002，（01）.
[3]戚庆茹，焦连伟，严正，倪以信，陈寿孙，吴复立.统一潮流控制器的动态相量建模与仿真[J].电力系统自动化，2003，（15）.
[4]陈辉祥，王仲鸿，崔文进，陈志刚，夏祖华.广东电网电压稳定研究[J].电力系统自动化，2004，（07）.
[5]盛戈皞，江秀臣，涂光瑜，罗毅.基于多Agent的二级电压紧急优化控制方法[J].电力系统及其自动化学报，2005，（05）.
[6]彭飞进，陈金富，戴堂云.FACTS元件的动态特性分析[J].电力自动化设备，2000，（05）.
一种新型的无功补偿装置研究 篇11
新型无功补偿设备的结构如图1, 新型无功补偿装置由串联电感的电压型逆变器并联固定电容器组成, 固定电容器用来提供恒定的容性无功功率, 电压型逆变器用来调节电容过补或不足的无功, 从而实现系统无功功率的平滑无级调节, 本文以电容器过补偿为例进行说明。
1.1 固定电容器无功补偿原理
电容器补偿无功跟电容两端电压有关, 其可补偿无功为:
1.2 新型补偿装置原理分析
由图2可知, 当, 即逆变器输出电流与电容过补偿电流大小相等, 方向相反时, 电网输出无功电流则为零, 此时, 电网所提供的无功功率为零, 而i0的控制可通过控制逆变器输出电压u0来实现。
当u0与us的相位相同时, 有
其中, Us为电网电压基波峰值, U0为逆变器输出电压基波峰值, I0为逆变器输出电流基波峰值。
根据SPWM调制关系有
其中, Udc为逆变器直流测电压。
从而:
从式 (4) 可知, 当固定m时, Udc与I0成反比例线性关系。
所以, 在固定了调制比m以后, 为了维持系统电压US恒定, 可以通过调节直流侧电容电压Udc来调节逆变器输出电压U0, 从而调节无功电流I0, 最终实现无功功率的平滑调节。
2 系统控制策略
本文主要通过调节逆变器的输出来实现无功功率的补偿。
3 系统仿真与分析
为验证本文控制系统的正确性, 采用单相SVG系统进行了仿真研究, 仿真软件采用Matlab中的Simulink。仿真的主要参数如下:直流侧电容为6000u F, 逆变侧电感为7m H, 电阻为0.1, 系统电压为峰值318V, 频率50Hz正弦波, 开关管频率为10k Hz, 过补偿电流幅值为Iq, 相角与电网电压相差90°的容性无功电流。仿真时, 固定调制比为0.8, 则Udc=-2.75Iq+397.5, 本系统的PI控制器参数为p1=1, i1=0.5, p2=20, i2=0, 分别给定Iq=80A, Iq=50A及Iq动态变化时, 得到系统的直流侧电压Udc、输出电压i0的仿真图形。
图 (a) 为Iq=80A时直流侧电压及输出电流波形;图 (b) 为Iq=5 0A时直流侧电压及输出电流波形;图 (c) 为Iq动态变化时直流侧电压及输出电流波形。
仿真结果表明, 不管系统所需要的无功电流为多少, 在固定调制比的情况下, 通过调节直流侧电压, 总是能发出所需要的无功电流, 且波形畸变率小, 波形质量高。同时, 系统能实时的跟踪无功电流的变化, 即使是在最严峻的情况下, 也能快速跟踪, 响应时间仅为20ms。而常规SVC装置中的TCR部分采用不可关断晶闸管, 一旦晶闸管导通, 必须等电流过零才能自然关断, 因此SVC控制系统发出指令到晶闸管响应最大的延时为10 ms (半个周期) , 加上TCR本身的过渡过程, 整个SVC装置的响应时间约为50~60 ms。由此可见该新型无功补偿设备较TCR具有较快的响应时间, 可以更迅速地跟踪调节无功功率。
参考文献
[1]王兆安, 杨君, 刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社, 2004:6-8