无功功率补偿装置

无功功率补偿装置（精选12篇）

无功功率补偿装置 篇1

0引言

无功功率补偿装置的合理配置对于电网电压的稳定、功率因数的提高、电力网络损耗的减小、供电环境的改善至关重要。 传统的低压电网中感性负荷比例较大,运行时需要补充大量的无功功率,否则会造成功率因数、电能质量的降低[1]。合理的无功功率补偿的实现,从整体角度看,提高了电网的输电能力, 节省了电网建设的费用;从企业的角度看,功率因数的提高、电压的稳定,节约了用电费用,减少了用电成本,保障了生产稳定,增加了企业的经济效益。

1低压无功补偿装置概况

1.1低压无功补偿技术发展现状

随着电力电子技术和器件制造工艺的发展,无功补偿装置从传统的机械开关投切电容方式逐步发展到完全的电力电子补偿方式。补偿装置的灵活性、可靠性、动态响应速度、补偿效果不断增强。补偿装置先后出现了MSC、同步调相机、SVC、 SVG等。在我国,鉴于技术和成本等因素的限制,传统的电容投切补偿方式依然应用广泛,随着SVC技术的不断进步,静态无功补偿装置逐步兴起,而SVG广泛应用的条件尚不成熟。

1.2低压无功补偿装置的分类

无功功率补偿装置可以分为无源补偿和有源补偿2类。 无源无功补偿包括静态补偿、动态补偿和混合补偿3类。其中静态补偿属于早期无源补偿,一般采用专用的接触器完成电容器的投切操作,动作较慢;而动态补偿装置采用晶闸管完成,调节快速,现代采用晶闸管控技术的静止无功补偿器SVC分为自饱和电抗器型、晶闸管投切电容器型、晶闸管相控电抗器型等。有源补偿装置具有吸收、产生无功的功能,如SVG。

1.3低压无功补偿装置的特点

无源补偿装置的特点:(1)静态补偿装置:分级补偿,无功补偿的效果不能达到最优;受电容、接触器限制,调节速度慢; 投切过程易产生谐振;不能用于谐波严重的场合。(2)动态补偿装置:投切过程平稳可靠,可以频繁动作,调节迅速,造价高, 本身产生谐波。

有源补偿装置的特点:能够实现感性、容性无功功率的双向调节,调节迅速,省去了大体积的电容器、电抗器等无源器件,节省空间;对系统参数变化不敏感;维护复杂。

2低压无功功率补偿装置的选择要点分析

2.1选择的原则

下面从无功功率补偿装置使用的主要部件对选择的原则进行分析:(1)主开关器件。负责投切电容器的主开关器件质量的好坏对无功补偿装置的性能至关重要,包括专用接触器、 可控硅、复合开关。接触器缺点是在投入电容时产生的涌流容易对触点、电容器造成损害;可控硅式无触点开关器件具有过零触发、动作迅速、合闸涌流小等优点,但可控硅成本高,且其负载能力受温度影响大。复合开关兼具两者特性,具有谐波小、功耗小、抗干扰能力强等优势。应依据开关器件自身的电气性能进行选择,且额定电流、通流能力等参数必须符合要求。 (2)补偿电容。电容对谐波很敏感,故在选择电容时,应充分考虑系统谐波的含量。此外,从延长电容器工作寿命的角度来看,电容的温度、电压等参数也应当结合实际运行工况进行选取。

2.2选择时需要注意的问题

(1)分析待补偿系统的电能质量,合理地选择补偿方式。 (2)准确计算无功补偿的容量。(3)合理选择低压配电系统无功补偿装置的安装方式,如表1所示。(4)无功倒送问题。无功倒送会增大变压器、电力线路的损耗,动态补偿能有效地防止无功倒送。(5)谐波问题。现代电力电子器件的使用带来的谐波问题,使得电网畸变率、谐波电压升高。此外,在谐波的作用下,可能使系统中的无源器件产生谐振,造成设备的损坏,产生电网的二次污染;同时,谐波会降低电容器的使用寿命,易造成电容器的损坏。因此,实际应用中,不仅要对电容器的容量进行可靠计算,必要时还要配置相应的滤波装置。

2.3选择的方法

在选择低压无功功率补偿装置时,需要重点从以下几个方面进行考虑:

2.3.1补偿目的

(1)以节能为目的时,补偿系统应针对无功功率的参数进行调节。(2)以改善电压为目的时,应针对系统的电压参数进行调节。(3)以提高电网运行稳定性为目的,例如,为提高电网对用电负荷及故障造成的潜在不稳定因素的抵抗能力,通过合理地安装SVC,及时、灵活地改变电网的阻抗特性,能够显著提高运行的稳定性。

2.3.2具体负荷、工况

低压无功补偿装置的选择应充分考虑实际的运行工况及负荷的变化情况,各种无功补偿装置的特性如表2[2]所示。(1) 对于负荷波动不大,三相平衡,或冲击负荷少的情况,宜采用静态补偿。例如,对于无功功率容量稳定且无需频繁调节的场合,宜采用机械开关投切电容器的补偿方法,简单、经济性好、运行可靠。(2)对于存在大功率冲击负荷、负荷波动大、非线性严重的情况,宜采用动态补偿、 有源补偿的方法。(3)对于谐波含量大的情况,应选用带有滤波功能的无功补偿装置。(4)对于三相不平衡系统,如民用建筑中大量使用单相负荷,容易造成三相负荷失衡,应采用分相补偿或混合补偿。(5)其他负荷,如空调、电梯等运行受季节影响,启动频繁,运行时间短的情况,应使用静态和动态共同补偿。(6)特殊工况,如存在瞬变高电压、大电流冲击负荷的工况,不宜采用动态补偿。

3结语

随着我国工业、社会的不断发展,低压电网负荷的不对称性、非线性、冲击性日益严重,导致电网谐波、损耗的增加。原因主要表现在企业中大容量异步电机、变压器、可控硅等现代电力电子装置以及大容量冲击性负荷不断增加。在应用中,应当对实际的运行工况进行详细分析,依据不同的情况选择合适的补偿装置。

无功功率补偿装置 篇2

廊坊惠众电气有限公司

注、注意和警告

注：表示可以帮助您更好地使用控制器的重要信息

注意：表示可能会损坏控制器或导致数据丢失，并告诉您如何避免此类问题

警告：表示可能会导致财产损失，人身伤害

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1

目

1 应注意的问题 2 产品特点 3 控制器外观 4 主要技术参数 4.1 环境条件 4.2 测量数据 4.3 输入/输出 4.4 显示性能 4.5 通讯接口 4.6 测量精度 4.7 测量数据 4.8 ID 设置 4.9 可靠性 5 型号说明 6 安装说明 7、 接线图与补偿方案 7.1 7.2 JKWF-12A 接线图 JKWF-12B 接线图

录

3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 7 8 9 9 9 9 12 12 14

7.3 无功补偿方案 8 LCD 显示器/参数/设置/手动操作说明

8.1 LCD 液晶界面说明 8.2 电参数显示操作说明 8.3 设置参数操作说明 8.4 手动控制操作说明 9 通讯描述 10 问题的解决

2

1、应注意的问题

本产品在安装、接线及调试时应按照本手册所规定的方式和步骤进行，同时须注意控制器后 部的接线图和端子图标号。 当控制器外壳有明显损坏或显示功能故障时，不得继续安装使用，请与产品供货商联系。 控制器的安装必须遵照所有有关的安全操作规程，必须通过正确的接线和电线尺寸来保证操 作的安全性和运行的可靠性以及测量的准确性。 电源输入，CT 二次侧，均会产生危害人身安全的高电压，在操作时应小心，严格遵守用电安 全操作规程。 只有专业人士才能按照说明和安全规范对本设备投入使用。

2、产品特点 2．1 全数字化设计，交流采样，人机界面采用大屏幕 LCD 中文液晶显示器。 2．2 秉承以人为本的设计理念，模块化组装，外观流线设计。 2．3 可实时显示 A、B、C 各相功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率、电压总谐波畸变率、

电流总谐波畸变率、频率、电容输出显示及投切状态报警等信息。

2．4 设置参数中文提示，数字输入。 2．5 电容器控制方案支持三相补偿、分相补偿、综合补偿方案，可通过菜单操作进行设置控制方

案。

2．6

方式。

电容器投切控制程序支持等容/编码（1：2、

1：2：3、 1：2：4：8?）及模糊控制投切

2．7 2．8 2．9

具有手动补偿/自动补偿两种工作方式。 取样物理量为无功功率，具有谐波测量及保护功能。 控制器具有 RS-485，MODBUS 标准现场总线通讯接口，方便接入智能开关柜系统。 选配定制的工厂配电监测系统管理软件，装入用户计算机系统，与控制器通讯口连接，即 可在计算机显示器观察现场实时数据及用户系统的历史负荷曲线和报表， 为用户节能降耗提供快 捷方便的现场数

据。

3、控制器外观 正面视图

1 产品名称 2 LCD 液晶显示屏 4 参数设置按键 5 上翻按键 7 公司名称 8 相别按键 3 手动/自动切换按键 6 下翻按键

右面视图

1 3 4 安装固定夹 信号测量接线端子 控制输出接线端子 2 自攻螺丝

3

背面视图

1 接线图标签

顶视图

1 规格型号标签 2 安装固定夹×2

4、主要技术参数 4．1 环境条件

1. 2. 3. 4. 海拔高度：≤2500m 工作温度：－20℃～＋60℃ 存储温度：－25℃～＋70℃ 周围环境无腐蚀性气体，无导电尘埃，无易燃易爆的介质存在，安装地点无剧烈振动、 无雨雪侵蚀。 测量电压：100 ～ 290 V 测量电流：0 ～ 6000 A 灵敏度：50mA（二次） 测量功率因数：滞后 0.200 ～ 超前 0.200 工作电源：220V±20% 测量频率：47 ～ 53 Hz 显示有功功率：0 ～ 6553 kW 显示无功功率：0 ～ 6553 kvar 显示电压总谐波畸变率：0.0 ～ 100.0％ 显示电流总谐波畸变率：0.0 ～ 100.0％ 显示版本：2.2 或 4.2（本机升级版本序号）

4．2

测量数据

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

4．3

输入/输出

1. 取样电压：A、B、C 相电压 2. 取样电流：母线 A、B、C 相电流互感器二次侧 0 ～ 5A 3. 控制输出：继电器干结点 5A/250V 阻性（静态） 12V 30mA/支路（动态） 4. 取样电压与取样电流应同相。

4．4 4．5

显示性能

LCD 液晶显示器数据显示刷新周期≤1s。

通讯接口（选项）

通讯接口：RS－485 协议：MODBUS 通讯协议 通讯速率：4800 ～ 38400bps（无校验位）

4

4．6

测量精度

1. 2. 3. 4. 电压：±0.5％ 有功功率：±1.0％ 电流：±0.5％ 无功功率：±1.0％ 功率因数：±1.0％ 频率：±0. 1Hz 以上数据是根据控制器预热 10 分钟后，以及 1 年内校准所得。

4．7

设置数据

1. 电流变比：01 ～ 1200（比率值） 2. 延时时间：5s ～ 100s（静态） 0.1s ～ 30s （动态） 3. 目标 COSΦ ：滞后 0.90 ～ 超前 1.00（步长 0.01） 4. 过压设定：230V ～ 290V（步长 2V） 5. 欠压设定：180V ～ 200V（步长 2V） 6. 投切门限：0.5 ～ 1.2（设定值为投入门限值） （步长 0.1） 7. 切除门限＝1.2－当前设定值 8. 谐波保护：Hv：1.0％ ～ 50.0％ （0.0％为关闭此保护项） Hi：2.0％ ～ 100.0％ （0.0％为关闭此保护项） 9. 分相补偿电容器组数设置：0 ～ 4（表示每一相的组数） 10. 三相补偿电容器组数设置：0 ～ 12 11. 电容器组数分配：分相组数×3 ＋ 三相组数 ≤12 12. 电容器容量预置：0 ～ 999kvar/组

4．8

ID 号设置

本机具有通讯接口， 支持 MODBUS 协议， 本项包括 ID 号和 485 通讯接口的通讯速率设置， ID 号为描述本机在系统网络中的地址号 001 ～ 255，通讯速率为 4800 ～ 38400bps。

4．9

可靠性

平均无故障时间（MTBF）＞25000h

5、型号说明

JK W F

CO M :有 485总 线 输 出 空

：无总线输出 A： 静 态 B： 动 态 10： 10路 输 出 12： 12路 输 出 企业代码 无功功率

类别代码

5

6、安装说明

113mm

113mm

118mm

开孔尺寸：113mm×113mm

嵌入深度：118mm

将控制器左右两侧固定附件自攻螺丝拧出，退出安装固定夹，将控制器装在屏上，再将安装固 定夹从控制器两侧导轨推进，拧紧自攻螺丝，即可把控制器固定在屏上。

可拔插接线端子

7、接线图与补偿方案 7．1 JKWF-12A 接线图

屏蔽双绞线的屏蔽层应该连 接每一个 RS-485 设备的屏蔽端子， 屏蔽层只允许一点接地（A 线相当 于－，B 线相当于＋） 。 (本案用于投切交流接触器)

6

JKWF-12A 端子说明 端子序号

1、2、3、4、5、6 7、9、11、12 8、10 13、14 15 16 ～ 27 28 ～ 30

状态

输入 输入 / 输入 输入 输出

说

明

备

注

取样电流互感器输入 取样电压输入 400V / 工作电源输入 输出控制公共端 第一组至第十二组输出控制端 通讯接口

取自主屏 A、B、C 相 进线电流互感器

空端子 交流 220V 接火线 接交流接触器线圈 MODBUS 协议

7．2

JKWF-12B 接线图

屏蔽双绞线的屏蔽层应该连接每一个 RS-485 设备的屏蔽端子，屏蔽层只允许一点 接地（A 线相当于－，B 线相当于＋） 。 （本案用于投切电子无触点开关）

JKWF-12B 端子说明 端子序号

1、2、3、4、5、6 7、9、11、12 8、10 13、14 15 16 ～ 27 28 ～ 30

状态

输入 输入 / 输入 输入 输出

说

明

备

注

取样电流互感器输入 取样电压输入 400V / 工作电源输入 输出控制公共端 第一组至第十二组输出控制端 通讯接口

取自主屏 A、B、C 相 进线电流互感器

空端子 交流 220V 接 KCS1 无功功率调节器的 K 端 接 KCS1 无功功率调节器的 V 端 MODBUS 协议

7

7．3

无功补偿方案

图中单相电容设置及三相电容设置操作 详见设置参数操作说明第 11 页

8

8、LCD 显示器/参数/设置/手动的操作说明 8．1 LCD 液晶屏幕说明

8．2

电参数显示操作说明

”按键切换三组不同的

此屏幕仅在控制器处于自动运行工作模式下操作，点动操作“ 电参数显示屏幕。点动操作“ ”按键切换 A、B、C 相。

显示安装用电现场的 COSΦ 、电压、电流

COSΦ 显示 0. XXX 表示滞后，－.XXX 表示超前。当出现电压显示值频闪，并出现“ ” 报警，说明控制器处于保护状态，原因为电压越上/下限/缺相；当出现电流显示值频闪， 并出现“ ”报警，说明控制器处于保护状态，小电流闭锁。

显示安装用电现场的`有功功率、无功功率、频率

显示本机软件版本序号 显示安装用电现场的 HV（电压总谐波畸变率 XXX.X%） HI（电流总谐波畸变率 XXX.X%）

8．3

设置参数操作说明

按键三次，即可进入菜单

控制器在“自动”“手动”

运行模式下，10 秒钟内连续点动操作 、 设置项。

9

8．3．1

电流变比设置

此项显示进线电流互感器变比的比率值，操作 修改量值，连续按 或 键，数字将快速变化，按 按键，步进 键进入

下一项参数设置。 例如：1000/5 电流互感器，输入 200 即可。输入范围为 1～1200，步长为 1。设置参数内容 包括 5/5～6000/5 全系列电流互感器。 此项设置非常重要， 必须正确输入， 否则将影响控制器测量电流的显示值和无功补偿精度。

8．3．2

投切延时设置

此项为分组投切电容器的间隔延时时间，范围：动态：0.1～30S， 静态： 5S～100S， 操作 键，数字将快速变化，按 按键， 步进修改量值， 连续按 键进入下一项参数设置。 或

以下菜单设置数据量值修改方法操作相同，不再做操作描述！ 出厂设定值为：静态 10s、动态 2s

8．3．3

目标功率因数设置

此项为目标功率因数设置，数据范围为 0.90～1.00，步长为 0.01。 出厂设置值为 1.00。

8．3．4

过压保护设置

此项为过压保护参数设置，范围为 230V～290V，步长为 2V，回差为 6.0V。过压默认保护为 240V。 当参数设置值为 0.0 时，控制器将自动取消此项保护功能。 出厂设置值为 248V。

此项为欠压保护参数设置，范围为 180V～200V，步长为 2V，欠压 默认保护为 240V。 当参数设置值为 0.0 时，控制器将自动取消此项保护功能。 出厂设置值为 190V。

8．3．5

投切门限设置

此项为投切门限参数设置，数据范围为 0.5～1.2，步长为 0.1，当 前设置为投入门限 切除门限=1.2－当前设置值 出厂设置值为 1.00

10

8．3．6

谐波保护设置

此项为谐波电压（Hv）保护参数设置，数据范围为 1.0～50%，步长 为 0.5%。 当参数设置值为 0.0%时，控制器将自动取消此项保护功能。 出厂设置值为 8.0％

此项为谐波电流（Hi）保护参数设置，数据范围为 2.0～100％，步 长为 0.5％。 当参数设置值为 0.0％时，控制器将自动取消此项保护功能。 出厂设置值为 0.0％

8．3．7

电容预置设置

进入此电容预置项有三屏显示，第一屏为分补部分单相电容的组数设置，第二屏为共补部分三 相电容的组数设置，第三屏为每组电容器的容量设置。 此屏为单相电容器补偿组数设置， 设置范围为 00～04， 当设置为 00 表示无单相电容 01 表示每相有 1 组单相电容 02 表示每相有 2 组单相电容 03 表示每相有 3 组单相电容 04 表示每相有 4 组单相电容 此屏为共补部分三相电容补偿的组数设置，设置范围 00～12，分相 组数优先级高。 三相组数范围＝12－（分相×3） 无功补偿输出规则：分相电容组数×3＋三相电容组数≤12 可以人工实现五种配置方式：纯分相补偿、三相补偿、综

合补偿 （1 分 9 共、2 分 6 共、3 分 3 共） 此项为每组电容容量参数设置， 数据范围为 0～999Kvar ， 步长为 1。 C01 表示第一组电容器，15 表示电容器容量为 15 Kvar，以下 类同。

8．3．8

ID 号/通讯速率设置

此项为控制器地址号设置，数据范围为 1～255。

再次操作

键，进入此项显示。上部为已设定的 ID 号，下部 键修改通讯速率，按 键退出，

为通讯速率，操作 并保存所有设定参数。

11

8．4 手动控制操作说明

控制器 LCD 液晶显示器左下角显示手动表示控制器工作在手动投切状态， 显示自动表示控制器 工作在自动投切状态，如需更改工作方式，按 按键切换。

9、通讯描述

所有的 JKWF 控制器寄存器 （包括实时寄存器和设置寄存器）在 MODBUS 通讯协议时都具有 4XXXX ， 的基址。根据 MODBUS 协议，请求 JKWF 控制器寄存器中一个地址为 4XXXX 的寄存器时，主站实际读 取为 XXXX-1。例如，请求 JKWF 控制器寄存器中 40011 寄存器，主站实际寄存器号为 10。

附表1

寄存器号 实际物理地址

JKWF控制器寄存器表格

标准配置(Basic) 可选(Optional)

寄存器类型

40101 40102 40103 40104 40105 40106 40107 40108 40109 40110 40111 40112 40113 40114 40115 40116 40117 40118 40119 40120 40121 40122 40123 40124 40125 40126 40127 40128 40129

64H 65H 66H 67H 68H 69H 6AH 6BH 6CH 6DH 6EH 6FH 70H 71H 72H 73H 74H 75H 76H 77H 78H 79H 7AH 7BH 7CH 7DH 7EH 7FH 80H

RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO RO R/W R/W R/W R/W R/W

A 电压 A 电流 A COSφ A 有功功率 A 无功功率 A 电压谐波 A 电流谐波 A 频率 B 电压 B 电流 B COSφ B 有功功率 B 无功功率 B 电压谐波 B 电流谐波 B 频率 C 电压 C 电流 C COSφ C 有功功率 C 无功功率 C 电压谐波 C 电流谐波 C 频率 C1 C2 C3 C4 C5

Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic

12

40130 40131 40132 40133 40134 40135 40136 40137 40138 40139 40140 40141 40142 40143 40144 40145 40146 40147 40148

81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH 90H 91H 92H 93H

R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W RO RO

C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 电压上限 电压下限 电流 CT 设置 COSφ 设置 延时设置 分相电容组数 三相电容组数 电压总谐波畸变率 电流总谐波畸变率 投切门限 电容投切状态 系统版本

Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic Basic

数据内容解释：

1、 电压、电流、有功功率、无功功率、谐波、频率除 10 为实际值，COSΦ除 1000 为实际值 2、 C1～C12 为电容容量（Kvar）设定范围 00～999kvar 3、 电压上限为电容保护电压上限，设定范围 115～146

；即 230V～290V 当设定 146 时,表示关闭此功能，显示为 0 4、 电压下限为电容保护电压下限，设定范围 90～101； 即 180V～200V 当设定 101 时,表示关闭此功能，显示为 0 5、 电流设置为电流互感器变比比值，设定范围 1～1200 6、 COSΦ设置为目标功率因数：设定范围 90～100（显示 0.90～1.00） 7、 延时设置为投切电容动作延时：设定范围 1～28 (显示 0.1～100.0 秒) 对应关系： 1～10 对应 0.1～1.0 秒 11～19 对应 2.0～10.0 秒 20～28 对应 20.0～100.0 秒 8、 电压总谐波畸变率保护门限：2～101（显示 1.0%～50.0%） 当设定 101 时,表示关闭此功能，显示为 0 9、电流总谐波畸变率保护门限：4～201（显示 2.0%～50.0%） 当设定 201 时,表示关闭此功能，显示为 0 10、分相电容组数：0～4；三相电容组数：0～12； （注意：分相电容组数×3 + 三相电容组数 ≤12） 11、投切门限：显示值为 0.5～1.2；实际设置值为 5～12； 12、I/O 状态：C1 对应最低位 C2 对应次低位，依次向后推 13、系统软件版本：终端软件版本号

13

10、问题的解决

因一些可能出现的接线/设置/硬件错误，会造成整个电容补偿系统不能正常工作，现将较多出 现的故障及检查排除方法分述如下：

10．1 控制器测量电流显示值错误或为 000

检查参数设置菜单“电流变比”设置项，其设置的值必须与主进线电流互感器的比值 相同，如主进线取样电流互感器变比为 800/5，控制器“电流变比”设置值应为 160；当电 流显示 0000A 时，表示没有电流信号，应检查电流互感器与控制器电流连接端子线路有开 路或没有负载两种情况。

10．2 控制器报警指示灯亮

当电压、谐波测量显示值超出设定的上/下限保护值的范围时，控制器报警指示灯亮， 控制器将按“5s”间隔时间切除已投入电容器，应适当调整上/下限保护值。

10．3 功率因数显示错误

应检查控制器的测量电流和测量电压的对应关系，测量电流与测量电压应为同相。

10．4 补偿效果不好

应检查控制器参数设置项，与补偿精度相关参数有“目标 cosΦ ”、 “门限”“电容容 、 值” 三个参数， 可提高 “目标 cosΦ ”值减小 “门限” 设定值， 推荐设置为目标 cosΦ ： 1.00， 门限 1.0，每组电容容值设定与实际电容容值相同即可。因一些设计电容容量分配级差较 大，推荐使用电容编码方式，调整电容器容量，将会达到理想补偿效果。

10．5 不便判断问题出在外接线路时，可换一台控制器，如出现相同的故障现象，请 您务必按以上提示检查外接线路。

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电容器无功功率补偿的应用 篇3

关键词：电容器 无功功率 补偿

0 引言

连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率，电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。

1 电力电容器的补偿功能

经电业部门调查，农网和城网输送功率潮流的功率因数大都在0.65-0.8左右，企业内部的配电网潮流的功率因数在0.65-0.7左右。低压用电设备由于动力设备实际作功比额定功率小及家用电器的作功特性，所以其自然功率因数大都偏低。供电系统除供给有功功率外，还供给大量无功功率，以至发电设备输送电能至配电设备不能有效利用。供电系统除供给有功功率外，还供给大量无功功率，以至发电设备输送电能至配电设备不能有效利用。

当功率因数偏低时，将造成下列不良影响：降低了发电设备的有功功率及发电设备效率，提高了发电成本。电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。将它连接到需要无功的补偿装置或设备上，变压器和输出线的负荷降低，从而输出有功能力增加。降低了输变配电设备的供电能力。在输出一定有功功率的情况下，供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。使电网损耗增加(电网线路中的电能损失与功率因数值的平方成反比)功率因数愈低，线路中的电压损失也愈大，使用电设备的运行条件恶化。由此可见，提高功率因数对整个电力系统的经济运行有着重大意义，电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。

2 自愈式低压并联电力电容器的结构特点

多年来，低压侧的无功补偿，大量采用油浸纸介电容器。这种电容器体积大、损耗高、成本高，而且爆炸、鼓肚、漏油现象严重，已远远不能适应电网发展的要求。

近年来发展起来的自愈式低压并联电力电容器，是以电工级的聚丙烯膜为介质，单面蒸镀一层金属膜为极板，采用无感卷绕法形成元件，在其两端面喷涂金属，将极板引出作为电极。电容器应当有放电器件，当电容器从电源脱开后，它能在规定的时间内把电容器上剩余电压降低到零，以保证维护人员的人身安全和防止重复投切时电压叠加造成电容器过电压。自愈式低压并联电力电容器尽管有自愈功能，比较安全可靠，但仍存在自愈失败的情况，造成元件绝缘水平降低，甚至短接，产生鼓肚、爆裂等个别情况。

2.1 压差防爆装置 当电容器的某一元件绝缘程度下降时，必然产生超常热量，内压增大，使电容器外壳变形，膨胀，机械位移把防爆片（线）拉断。由于电源通过防爆片与电容器元件相接，防爆片断开等于电源脱开，防爆效果决定于防爆片的设计、安装位置和电容器的密封性等。线路电压损失与线路电流成正比，提高功率因数减少线路无功电流，也就减少了线路电量损失，对于波动大和冲击性负荷无功动补装置做自动跟踪投切可以显著抑制电压闪变，对于谐波源负荷，选用抗谐波动态装置，可使公用母线电压正弦波形崎变率达到国家标准；对于不平衡负荷选用分相补偿的动补装置，则可使负序电压改善到达到电网负序电压国家标准。

2.2 安全膜 把金属化薄膜蒸镀成网状结构，即把电容器元件的容量划分成相当数量的小电容的并联。每个小电容蒸镀成具有电流保险的结构，在电容器元件的某一个小电容电弱处自愈失败时，该小电容电流保险熔断，推出运行，而整个元件容量下降甚微。

2.3 温度电流型保险 电容器由多个电容器元件组合而成，如果每个元件设置温度电流保险器件，当某一个元件由于自愈失败时绝缘下降，甚至短接时，会产生过热电流，促成温度电流保险动作，该元件即刻退出运行，而整台电容器仍可继续正常运行，只是电容量有少量下降而已。防爆预防措施是必要的，最重要的是提高电容器元件的可靠性。一般厂家都非常重视材料的选择和工艺条件的控制。缺乏优良的原材料和严格的工艺控制，是生产不出优良的成品电容器的。

金属化膜是电容器生产的关键原材料。目前一般生产自愈式低压并联电力电容器使用Al金属化聚丙烯膜、Zn-Al（或Ag-Zn）聚丙烯金属化膜。

3 铝金属化膜和锌铝金属化膜的区别

在镀膜技术中，因铝膜生产成本低，对环境的适应性强，常温常湿自然条件下，可以存放较长时间而保持导电性不变，自愈性能较好，便于保管和操作，因而得到广泛应用。

金属化电容器最突出的一个特点是具有良好的自愈性，就是说当其介质的电弱处被击穿后，由于短路产生的高能量使击穿附近的金属镀层迅速逸散形成空白区，重新恢复绝缘。这一特性要求金属化膜具有较薄的镀层。但在金属化的电容器中，金属镀层是作为极板使用的，从金属导电原理出发，又要求金属镀层越厚越好，这样电容器才能承受大电流的冲击。其喷金材料只能是Al、Zn或其合金，不同种类的金属在电场的作用下，接触面的电化学腐蚀是存在的，加上镀层，喷金面接触不良，造成耐电流冲击能力差。同时铝膜电容器在运行中由于热电效应，镀层极易腐蚀脱落，导致容量下降，损耗增大、发热等。

蒸镀采用边缘加厚技术，极板部分方阻比较大，喷金接触部分方阻小，这就解决了自愈性和抗大电流冲击的矛盾。而喷金材料采用和极板相同的Zn，不存在电化学腐蚀现象。真空镀膜的损伤程度也小。因而Zn-Al金属化膜电容器的性能稳定，具有容量下降率小，耐冲击能力强，使用寿命长等特性。但是Zn-Al膜允许在空气中暴露的时间短，镀层容易氧化，工艺要求比较严格，处理不当，会在电热的作用下，损耗增大，影响其使用寿命。

4 电容器的质量

合格的自愈式低压并联电力电容器应当符合GB12747-91标准，出厂前对电容器元件都经过检验、筛选，合格的元件才允许组装电容器。整台电容器的容量、损耗、耐压和绝缘等主要指标都经过测试，外观经过检查合格后才允许出厂。

5 使用注意事项

无功补偿装置安装后，试运行过程中，要对系统进行检测，发现过电压、过电流、振荡、谐波等要及时采取措施，这对于电容器的正常运行是非常必要的。值得一提的是，一般用户往往忽视使用说明书，使用注意事项安装时要仔细领会、照办。大家知道，电容器的阻抗是和频率成反比。随着频率的增高，损耗也增大。对于电路中的谐波和涌流要采取措施加以限制。电容器总是要产生热量的，要特别注意通风冷却。无功补偿装置安装后，试运行过程中，要对系统进行检测，发现过电压、过电流、振荡、谐波等要及时采取措施，这对于电容器的正常运行是非常必要的。

6 推广应用

无功功率自动补偿的先进性和实用性，通过实践证明，该装置能频繁快速投切、消除无功反送、提高配电设备的利用率、大幅度改善用户的功率因数、节省用户的扩容投资和电费的支出、显著改善配电质量，达到高效节能的效果；符合国家的节能政策，创造良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]ZKP电机专用节电器使用手册[Z].北京中矿节能技术有限公司.2004.

[2]赵希正.中国电力负荷特性分析与预测[M].北京:中国电力出版社.2002.

无功功率补偿装置 篇4

国内电网中大量使用三相鼠笼型异步电机,电机是感性负载,其效率较低,起动时功率因数只有0.5左右,运行时只有0.86左右,则需用高压电容器的投切以提高功率因数,使其达到0.92~0.99,从而提高电网的使用效率。目前使用的无功功率补偿控制器90%以上是静态投切电容,如以功率因数检测、补偿的JKG×××型;以无功功率补偿的JKW×××型;以无功电流补偿的JKL×××型和以两个物理量以上检测、补偿的JKF×××型,多数为静态型的,基本上均以CPU检测相移、无功功率、无功电流,由CPU输出经控制继电器、继电器触点控制接触器,接触器触点控制电容器的投切,且以三相电容一起投切。

1 无功功率补偿控制器工作原理

1.1 静态无功功率补偿控制器

由于继电器、接触器的吸合过程有毫秒级延迟,因而无法进行电压、电流的过零投切,这种投切称为静态补偿,原理框图如图1所示[1,2]。

1.2 动态无功功率补偿控制器

动态无功功率补偿控制器其电压、电流采样与静态的完全一样,但其输出控制电容投切部分电路有较大的变化,采用可控硅与接触器触点并联后控制电容的投切。利用可控硅的快速导通特性,在电压过零点时投入电容,电流过零时切除电容,最大限度地避免了电容投切时的浪涌和谐波。

如图2所示为动态无功功率补偿控制器的原理框图。利用三相电压零点和电流零点检测电路,输入CPU的输入捕捉(CCP)功能引脚,由于目前CPU输入捕捉功能的时间分辨率较高,已达纳秒级,利用输入捕捉中断快速检测电压和电流零点。可控硅导通速度为微秒级,因而可在电压过零时投入电容,电流过零时切除电容。

电压过零时,可控硅先导通,将电容器投入电网延时20 ms后控制接触器触点闭合,短路可控硅;因可控硅正向压降较大,长期运行有能量损耗,且会发热,需对可控硅进行散热,而接触器触点闭合时接触电阻较小,补偿电容器投切瞬间由可控硅实现,而长期运行由接触器实现。电压过零时投入电容,降低了电容器上的电流浪涌。电流过零时切除电容,降低了电感上的过电压。

电流过零时,先触发可控硅,使可控硅导通,延时20 ms后,将接触器线圈断电,然后当电流过零时可控硅自动关断,将电容从电网上切除。电流过零时切除电容降低了电感上的电压浪涌。

图3为电流放大和电流零点检测电路,为提高电流较小时(如0.1In)测量精度,放大电路采用两路,小信号时放大,大信号时缩小。电流测量范围可达0~6 000 A,采用两级CT,第一级(CT1)的二级输出为5 A的0.2~0.5级电流互感器,变比K1为1~1 200倍。第二级(CT2)为5 A/5 m A的精密测量互感器。

CT1的变比K1可用键盘设定,最大为1 200倍,可测电流最大为6 000 A,其相移要小;CT2用相移小于15'、线性度为0.1%的玻莫合金做的测量互感器,变比K2为5 A/5 m A。电流放大信号与CPU的A/D通道相连,电流零点信号与输入捕捉(CCP)通道相连。图4为电压采样和电压零点检测电路。

电压采样采用2 m A/2 m A电压型电流互感器,用玻莫合金制成,其相移小于15',线性度0.1%。

图5为采用电压、电流零点检测的JKG×××型无功功率补偿控制器的波形图。

由电压、电流零点比较器输出方波的上升边作为输入捕捉信号,电压零点中断起动定时器计时,电流零点中断停止计时,通过时差“t”可计算电压与电流之间的相移(φ)。

因电网频率不一定是50 H z,因此在测量电压、电流相移的同时,需测量电压周期(T),然后计算相移角。

式中:T为电压波周期,用输入捕捉功能测量两个电压零点上升边终端之间的时差;t为电压波与电流波零点的时差,即相移时差;X为电压与电流的相移角(°)。

由X查表得cosφ,即功率因数。

2 电压、电流互感器同相同名端自动调整功能

为方便用户使用,一旦用户将电压或电流互感器同相同名端调错时,计算机仍能自动调整;但不同相之间接线错误时,不能自动调整。

1)电压波在前,电流波在后,极性正确,系统为感性,滞后。

当,则t'=t,。

T为电压周期(ms);t为电压零点与电流零点之间的相移时差(ms),相位调整前的时差;t'为调整后的相移时差;φ为电压与电流之间调整后的相移(°),按cosφ设定目标值与实测值之差进行电容投切。

2)电流波在前,电压波在后,极性正确,系统为容性,过补偿,超前。

电流超前电压,电压零点上升边作第一次捕捉中断,开始计时;电流零点上升边作第二次捕捉中断,停止计时,即为t。实际相移时差为t'=T-t。

电流过零时逐只切除电容,达cosφ目标时停止。

因此可得如下结论,以自动调整电压、电流互感器的同相同名端:

(1)感性;,则t'=t,滞后,极性正确。

(2)容性;,超前,电压或电流互感器极性接反。

(3)感性;,滞后,电压或电流互感器极性接反。

(4)容性;,t'=T-t,超前,极性正确,过补偿。

计算机测量时,需将电压波零点上升边作为输入捕捉的第一个中断,起动定时器计时,并使能第二个输入捕捉中断,当第二个输入捕捉中断(电流波零点上升边输入捕捉)时停止计时。

3 应用

动态无功功率自动补偿装置利用双向可控硅的快速导通特性,当计算机检测到电压波过零点时,立即触发可控硅,将补偿电容接入电网,由于电压为零,因而电容上无浪涌冲击电流,不会使电网产生浪涌冲击电流,既减少了冲击电流对电容器的过热,也极大地减少谐波的产生,可控硅导通20 ms后,将相应的接触器通电吸合,可控硅脱离电网;

当电流波过零点时,将电容切除,正常运行时接触器为吸合状态,先在可控硅触发极加入信号,使可控硅处于导通状态,20 ms后使接触器断电,电流波过零时瞬间切断可控硅(将可控硅触发极信号撤消),由于电流过零时切除电容,系统中电感上的过电压会下降。正常运行时由接触器实现,电容投切时由可控硅完成,这将极大地减少电容投切时对电网造成电流、电压浪涌和谐波,延长了电容器的使用寿命,同时接触器闭合,分断时均在可控硅导通状态下进行,分断时触点不会产生电弧,因而接触器的容量可减小,其使用寿命也将大幅度提高。而可控硅只在瞬时接通和断开,其功率也勿选得过大。

笔者2002年参观德国汉诺威展览时,国外几乎全部使用动态无功功率补偿装置,不再用静态补偿,而国内则反之,大量使用静态补偿,而较少使用动态补偿。

一般企业的配电系统不使用无功功率补偿装置时,其功率因数为0.5~0.8,使用无功功率补偿装置后可提高到0.92~0.98。每个配电系统都有一套无功功率补偿柜,目前国内使用的多数是静态的,电容投切对电网容易造成电流、电压浪涌和谐波,因而应大力推广动态无功功率补偿装置。

摘要：分析了目前国内广泛使用的静态无功功率的使用情况和缺点,设计了一种动态无功功率自动补偿装置。利用CPU检测电网的无功功率、功率因数或无功电流,并将可控硅与接触器并联后对补偿电容进行投切,利用可控硅的快速导通特性,实现电压过零投入,电流过零切除的动态补偿。该补偿装置可最大限度地减少电容投切过程中的电压、电流浪涌。

关键词：动态无功补偿装置,电压过零,电流过零

参考文献

[1]GB/T 15576—2008低压无功功率静态补偿装置总技术条件[S].

无功功率补偿装置 篇5

概述一、一、概述

JKL5F-18智能无功功率自动补偿控制器（简称：控制器）是低压配电系统补偿无功功率的专用控制器。本控制器采用美国最新无功功率控制专用芯片，控制器抗干扰能力强，适应各种不同参数配电系数，运行稳定可靠、补偿彻底、操作简单。

二、型号说明二、型号说明□□JKL7F-7F-□

特殊功能最大的控制路数设计序号

取样物理量：L无功电流

W无功功率G功率因数

控制器代号

使用条件三、三、使用条件

1.海拔高度：≤2OOOm;2.环境温度：-10℃～40℃;3.相对湿度：85%(当25℃时);

4.周围环境：无易燃、易爆的介质存在，无导电尘埃及腐蚀气体存在。

四、功能特性

1.控制信号：采用功率因数和无功电流两物理量进行综合控制；

2.操作简单：通过三个键操作，可以达到自动运行、手动投切、参数设定；3.电流判别：电流输入不用考虑极性，能自动判别转换；4.路数通用：投切路数13～18由用户按需设定；

5.数据保存：当改变设定参数后失电时，设定参数不会丢失，数据能永久保存，上电时参数不用重新设定；

6.参数显示：可显示功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率等五种参数；7.过压保护：当电网电压超过设定值时，自动快速逐级切除已投入的电容器组；

8.低负荷封锁：当电流信号小于设计容量5%时，封锁电容器的投入，同时按设定延时逐级切除已投入的.电容器组；

9.切投时间间隔自锁：为了防止电容器因放电不完全，引起切投过电压，当同一组电容器切投动作时间间隔小于电容器放电时间不投入，待时间间隔大于1分钟后才能投入。

五、技术参数1.工作电压：2.输入电流：3.输出触点容量：4.投入门限：5.切除门限：6.C0Sφ设定：7.延时设定：8.过压设定：9.互感器变比设定：

38OVAC±20%5OHz；≤5A；25OV/3A；大于无功门限Qs；大于目标COSφ；0.85～O.99可调；5～120s可调

410～470V可调，电压回差8～10V10～80O可调

1O.无功投入门限设定：1～100kvar可调11.主显示模式：

00-显示COSφ03-显示有功功率

12.功耗：13.执行标准：

15VA

01-显示电压04-显示无功功率

02-显示电流

输入及接线六、六、输入及接线

1.输入电流必须取自配电总屏电流互感器的信号，接23、24端子；

2.输入信号如取A相，则输入电压必须取B、C相，即：电流信号无论取那一相，电压输入必须取另外两相，电压输入接20、21端子；3.端子1～18为路数输出端；

4.端子19为控制器输出继电器的公共端，一般与端子2O相接。

参数设定七、七、参数设定1.自动状态：按

功能键将转换到手动方式，并显示主显示参数；

按▲上升键将循环显示功率因数□、电压U、电流l、有功功率P、无功功率G的代码，再按下降键将显示对应参数值（40秒内无按键则自动回复到主显示参数）；2、手动状态：

按▲上升键逐级投入电容器组，按下降键逐级切除电容器组，按换到自动方式，按

保持3秒将转换到设定状态，显示功能码（F-□），

功能码对照表

功能码F-OF-1F-2F-3F-4F-53.

设定方式：

显示功能码时：按

▲

上升键或

下降键将改变功能码值，按

功能键将转换到显

功能

名称COSφ延时过压路数无功门限变比

可设定范围O．85～O．995～1204lO～47013～181～1001～800

KvarSV单位

最小范围0.0115115

出厂设定值O．983043018460

功能键将转

示设定参数，显示设定参数时：按▲上升键或下降键可更新设定参数，再按键将转换到显示下一个功能码（F-□），再按显示主显示参数。

功能键保持3秒将转换到自动状态，同时

字符显示解释八、八、字符显示解释

字符

名称功率因数COSφ

≡≡≡≡UUAACC

电压电流有功功率无功功率电压欠压电流欠流

COSφ超出显示值或无电流

VAkWkvar

电压低于150V或开路电流小于200mA或开路

电流超过999A时，显示单位变为kA，如1300A显示：1.3kA

单位解释

九、特别说明1.变比的设定：

有功功率、无功功率的绝对值数与电流互感器的变比具有严格的比例关系，因此，第一次开机使用时必须正确设定变比。例如：用户的取样电流互感器为300/5A，其变比值为60，其它规格电流互感器变比详见下表：

电流互压器变比电流互压器变比

50：51O600：5120

75：515800：5160

100：500：5200

150：5301500：5300

200：540：5400

300：5602500：5500

400：5803000：5600

500：51004000：5800

2.无功门限的设定：

无功门限Qc的设定对电容器的投切频繁程度(影响到电容器使用寿命)有至关重要的影响。Qc设定过小，电容器投切次数频繁（产生振荡），Qc设定过大，影响补偿效果。因此Qc的最小设定值不能小于最小电容器组的千乏数。例如：用户为8路电容器组，其值为15、15、30、3O、3O、30、3O、30Qc应选大于15千乏值，取16千乏。

3.通电后，未投入电容器前如某相显示超前状态或功率因数大于O.9O小于O.3O时，说明

输入电压与电流没有一一对应，应重新接线。

4.电压输入和电流输入线不能错接，输出端子不能与强电流短路。

5.在自动状态，功率因数低于设定不投，可能电网无功小于无功门限，也可能无功门限设定过高。

接线图十、十、接线图

无功功率补偿装置 篇6

关键词：无功功率 无功补偿 功率因数 电容器

线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的，因而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗的变化情况可划分为可变损耗和固定损耗。前者指当电流通过导体和变压器所产生的损耗，包括变压器的铜损和电力线路上的铜损，它与负荷率、电网电压等因素有关，约占电网总损耗的80%—85%。后者指只要接通电源电力网就存在的损耗，包括变压器的铁损，电缆线路、电容器及其他电器上的介质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损，它与电网运行电压和频率有关，占总损耗15%～20%。我国与发达国家相比，线损较大。发达国家的线损约为2%—3%，而我国在2006年的线损统计为7.l%，所以线损的解决显得越来越重要。

1、无功功率

1.1无功功率的定义

电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。

1.2无功功率的作用

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。

1.3无功分类

感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90°，如电动机、变压器、晶闸管变流设备等；容性无功：电流矢量超前于电压矢量90°，如电容器、电缆输配电线路等；基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ）；谐波无功：与电源频率不相等的无功。

2、无功补偿

在电力系统中，不但有功功率需要平衡，无功功率也需要平衡。

2.1无功补偿的作用

无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。

（1）提高变压器的利用率，减少投资；功率因数由cosΦ1提高到cosΦ2提高变压器利用率为：

（2）减少用户电费支出；可避免因功率因数低于规定值而受罚。可减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，电费可相应降低。

（3）提高电力网传输能力；有功功率与视在功率的关系式为：

P=ScosΦ

2.2功率因数

实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差，相位角的余弦cosΦ称为功率因数，又称力率。它是有功功率与视在功率之比。

2.3无功补偿的基本原理是

把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

2.4无功补偿的常用装置

（1）同步调相机；早期的无功功率补偿装置主要为同步调相机，多为高压侧集中补偿。同步调相机目前在现场仍有少量使用。

（2）静止补偿装置；静止补偿器的基本作用是连续而迅速地控制无功功率，即以快速的响应，通过发出或吸收无功功率来控制它所连接的输电系统的节点电压。静止补偿器由于其价格较低、维护简单、工作可靠，在国内仍是主流补偿装置。

2.5无功补偿的主要方式

配电网无功补偿的主要方式有五种：变电站补偿、配电线路补偿、随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

变电站补偿：针对电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。

配电线路补偿：线路无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过流和过压保护。

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切的一种无功补偿方式。县级配电网中有很大一部分的无功功率消耗在电动机上，因此，搞好电动机的无功补偿，使其无功就地平衡，既能减少配电线路的损耗，同时还可以提高电动机的出力。

2.6电容器直接补偿的危害

电网谐波与并联电容器的运行有较大的关系，因为电容器可能使电网中的谐波电流放大，有时甚至在电网中产生谐振，使电器设备受到严重损坏，破坏电网的正常运行。在供电系统中作为无功补偿用的并联电容器，对于某次谐波若与呈感性的系统电抗发生并联谐振，则可能出现过电压而造成危害。过大的谐波电流可能使电容器寿命缩短、鼓肚、熔丝群爆甚至烧损。

3、无功补偿容量的确定

电容器的补偿容量与采用的补偿方式、未补偿时的负载情况、电容器的接法有关。

4、结语

电力系统中线路损耗和变压器损耗对电网电压及电能质量形成了很大影响，无功功率补偿在电力系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。通过合理的选择无功补偿装置，不但可以最大限度的减少电网的损耗，而且可以电提高网质量。本文对无功功率、无功补偿等各方面的基本定义及工作原理进行了详细的的介绍，提出了电容器直接补偿的危害，深入探讨了无功补偿容量的计算方法。

参考文献：

[1]王正风.无功功率与电力系统运行[M].中国电力出版社.

[2]王兆安，杨君，刘进军，谐波抑制和无功功率补偿[M].机械工业出版社.2002.

无功功率补偿装置 篇7

随着我国电力事业的飞速发展,社会用电量越来越大。由于企业中大部分负载为感性,因此需使用低压无功功率补偿装置(以下简称补偿装置)来进行无功补偿,以减少低压输电线路的无功传输量,维持电网电压稳定,提高电网运行效率。无功功率补偿分为静态无功功率补偿和动态无功功率补偿,其中,动态无功功率补偿是一种延时很短的补偿方式,主要用于负载变化较快的场合。

1 补偿装置工作原理及其动态响应时间测量方法

补偿装置中补偿电容器组的投切,是由无功功率补偿控制器(以下简称控制器)根据电网中无功量来自动控制的。控制器检测到无功量大于设定值时,便发出信号使复合开关合闸,投入电容器组;若无功量仍大于设定值,则继续增投电容器组直至全部投入。控制器检测到无功量小于设定值时,便发出信号使复合开关分闸,切除电容器组;若无功量仍小于设定值,则继续切除电容器组直至全部切除。补偿装置示意图如图1所示。

补偿装置动态响应时间是指从系统的无功变化达到设定值到补偿装置输出无功的时间间隔。GB/T 15576—2008规定的动态响应时间测量方法为:在主电路中投入大于补偿装置设定值的感性负荷,把感性负荷电压变化时刻记为t1,同时检测电容器投入后电流的变化,把电容器输出电流发生变化的时刻记为t2,则t2-t1为装置的动态响应时间t。动态响应试验原理如图2所示。波形采集装置采集感性负荷电压和补偿装置电流。

2 新试验方法原理

GB/T 15576—2008中的试验方法需使用感性负荷,目的是产生使电容器投入的无功量。但是,这种感性负荷容量大、体积大且笨重,因此操作麻烦,难以调节且利用率低。这里介绍一种新的试验方法,用通用的小功率移相电源代替大容量的感性负荷产生感性无功,以达到节约成本、方便操作、提高工作效率的目的。

新试验方法的接线图如图3所示,将补偿装置主回路接入系统三相电源,将控制器上的用于检测系统无功量的电压、电流信号线改接至移相电源的电压、电流信号输出线。当移相电源输出的无功量大于控制器的设定值时,电容器组投入。记录移相电源无功电流的输出时刻t1和第1组电容器产生电流的时刻t2,则t2-t1为补偿装置的动态响应时间t。波形采集装置采集控制器电流输入端电流和第1组电容器三相进线侧电流。

新方法中,起始时刻t1为无功电流即感性电流产生时刻。由于感性负荷电压变化时刻与感性电流产生时刻相同,因此使用移相电源与使用感性负荷的效果相同,即新方法与标准中的方法等效。

3 试验过程

由于通用的移相电源的电流输出不能突变,因此无法在波形上确定真实的起始时刻t1。鉴于此,对试验接线进行了改进,在移相电源的电流输出端短接一个断路器Q1(如图4所示),通过断路器的动作来明确起始时刻t1。

开始试验时,先使移相电源输出端断路器Q1合闸,然后调整电压、电流值及角度,使无功输出值大于控制器的设定值。由于断路器Q1在合闸状态,移相电源输出的无功电流被短接,因此控制器检测到的无功量远小于设定值,电容器不投入。开始手动采集波形后,将Q1分闸,控制器电流输入端的无功电流即刻增大,补偿装置检测到的无功量也大于设定值,此时即为t1。经过时间t后,控制器使复合开关合闸,第1组电容器投入产生电流,t即为动态响应时间。试验3次,取最大时间t值。

4 波形图解析

补偿装置动态响应波形图如图5所示。通道1为第1组电容器导通电流,通道2为移相电源输出电流。通道2中电流由小变大的时刻即为起始时刻t1,通道1中电流产生的时刻即为第1组电容器导通的时刻t2,动态响应时间t则为t2-t1。

由图5可知,动态响应时间t为244.5ms,t值若太大,则达不到动态无功补偿的目的。GB/T 15576—2008规定,采用半导体电子开关或复合开关投切的无功补偿装置,其动态响应时间应不大于1s。

5 注意事项

在补偿装置动态响应试验的实际操作过程中,还应对控制器的变比、延时等参数以及移相电源的电流、电压、相位进行设定。在采集波形前需反复调试,以确保断路器Q1闭合时复合开关不动作,断路器Q1分断时复合开关动作,电容器投入。

由于移相电源直接与控制器连接,因此在试验过程中,控制器测得的无功量不会变化,补偿装置会按设定的投入模式依次投入全部的电容器组,但此时需采取措施防止投入的电容器容量超过系统允许值。

由于新方法使用了系统电源和移相电源,且对控制器接线进行了临时改动,因此在试验前应反复确认2套电源相互隔离,以免发生短路事故。

6 结束语

对负载较大且变化较快的线路(如电焊机、电机线路)采用动态补偿,会产生明显的节能效果。动态响应试验是补偿装置的一个重要试验项目,当动态响应时间达不到标准要求时,补偿装置就起不到无功功率补偿的作用。

参考文献

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[2]魏保民.电容补偿柜的工作及维护[J].通信电源技术,2001 (3):40,41

无功功率补偿装置 篇8

H变电站采用2台SRN-M-1600/10变压器供电,主要供给3428#精密铸造厂房,由设计院设计,于2006年完工,交付给动力分公司使用。

此厂房大多数是中频炉等设备,是产生高次谐波的主要设备。站内原来安装的低压尤功补偿装置因设计末考虑高次谐波对无功补偿装置的影响,造成该变电站安装运行2个多月后40%的电容器发生鼓肚、击穿事故。经生产厂家更换,但电容器损坏的事故时有发生,使低压无功补偿装置不能正常工作,被迫退出运行。

1 改造的必要性

3428#精密铸造厂房的中频炉,耗电量大,功率因数低,中频炉产生谐波量以3次、5次、7次谐波电流为主,且功率因数小于标0.9。谐波严重威胁着电网和用电设备的安全可靠运行,为了确保电力用户和电力系统电能质量及电力系统的运行安全,必须滤除高次谐波电流,改善用电品质,达到国家公用电网的谐波标准(GB/T14549—93)的有关要求。当单体电容器在投入进行补偿时,补偿电容器与电网的电感形成一个并联谐振电路,通常这个谐振电路的自谐振频率一般在5次和7次谐波范围内,当电网中存在的谐波与自谐振频率相近时,有可能使谐波电流放大到正常的20倍左右,在此情况下将出现电压异常升高和电流的数倍放大,导致生产设备发热异常甚至烧损,开关开断能力下降。所以变电站必须装设滤波装置,以消除谐波对供电系统和生产设备的影响,同时必须对无功进行补偿,提高功率因数,降低线路损耗,达到供电部门的要求和节能的目的。

2 改造及实施方案

无功功率补偿装置需达到的性能指标:(1)变压器二次侧的功率因数达到0.95以上;(2)1台变压器无功补偿装置总容量达到400 kvar左右(分主屏和辅屏),具有谐波抑制功能;(3)电容器投切采用可控硅开关投切方式;(4)电容器、电抗器、无功输出控制器选用国内外知名品牌。

实施方案:(1)通过补偿,变压器二次侧的功率因数要达到0.98;(2)采用动态滤波装置,有效地抑制中频炉设备产生的3、5、7次谐波,没有因为投入补偿装置而引起某次谐波的谐振过电压、过电流;(3)电容器投切采用可控硅开关单元,真正做到零投切和高速切换,在其精确高速投切的过程中没有过渡效应,克服在投切电容时产生的巨大涌流与伴生的电压波动,从而有效防止电容放炮的隐患,保护无功补偿装置,减少故障,延长设备的寿命,从而达到改善供电质量、节能降耗的目的;(4)补偿精度高,电容器单体容量不能超过30 kvar,根据设备使用情况,实现分组投切;(5)各模块需具有轮休功能,工作时间平均,保证整台补偿装置的使用寿命。

3 技术经济效益分析

该改造工程于2009年11月25日全部完工,投入使用至今,设备运行正常。采用无功功率补偿后,主要技术经济效益如下:

3.1 减少线路电压降,改善供电质量

采用无功功率补偿后,减少了线路电压降,提高了供电质量。于2010年3月23日上午进行了现场测试,结果如表1所示。

补偿后,电流、无功功率、视在功率有一定幅度的下降。

3.2 节约变压器铜损耗

(1)节约的变压器铜损耗由2部分组成:1) 10 kV/0.4 kV变压器减少的铜损耗;2)110kV/10 kV变压器减少的铜损耗。

(2)节约变压器铜损耗的计算方法:

查看变压器的铭牌,可获得其额定容量、额定电压。

变压器额定电流IN:

查看变压器的铭牌,可获得其额定铜损耗ΔPCuN。

实测或计算变压器输送电流I1:

补偿前,变压器实际运行时的铜损耗ΔPCu1:

补偿后,变压器实际运行时的铜损耗ΔPGu2:

节约变压器铜损耗电功率ΔPCu:

节约变压器铜损耗电能ΔW:

由于110 kV/10 kV变压器受高压测量设备的限制,无法测量,下面仅计算10 kV/0.4 kV变压器节约的铜损耗,如表2所示。

合计节约分厂变压器铜损耗:ΔP=854+910=1 764 W。

变压器全年节约电能(全年负载率30%,全年工作时间去除法定节假日11天及星期日52天,实际工作时间7 200 h):

变压器铜损耗全年节约电费:3 810.24×1.02=3 886.44元。

3.3 节约线损

节约的线损主要由2部分组成:(1)从补偿器到10 kV/0.4 kV变压器供电线路节约的线损;(2)从10kV/0.4kV变压器到110 kV/10kV变压器供电线路节约的线损。

为衡量无功功率补偿的经济效益,在无功功率补偿领域引入了一个“无功功率经济当量”的概念,“无功功率经济当量”是指每补偿1 kvar无功功率在整个电力系统中节约的有功功率损耗,经济当量用符号k表示,它的单位是kW/kvar。

无功功率经济当量k值的大小,与负荷点到电源的“电气距离”、电能成本、负荷的运行状况等因素有关。为了简化计算,国家标准GB/T12497《三相异步电动机经济运行》规定了不同供电方式的无功功率经济当量估算值,如表3所示。

由于受高压测量设备的制约,我们根据国家标准,采用无功功率经济当量的方法估算节能量。

无功功率经济当量按0.06 kW/kvar计算,2台补偿器全年节约电能:ΔW=APL·h=810×0.06×0.94×0.3×7 200=98 677.44 kW·h。

南方公司采用峰谷电价,平均电价按1.02元/kW·h计。所以,全年节约电费:98 677.44×1.02=100 650.98元,通过计算,全年节约电费:3 886.44+100 650.98=104 537.42元。

4结语

通过对H站采用DGB-A动态式无功功率补偿装置进行节能改造前后的数据进行计算、比较,得出结论如下:

(1)技术改造后,取得了显著的节能效果,年节约电费104 537.42元,约3年就能收回成本(在该变压器负载率为30%的情况下计算)。随着公司科研生产能力的提高,设备的利用率将会进一步提高,节能的效果会更加明显。

(2)功率因数明显提高(平均达到0.98以上),大大降低线路损耗,由于供电线路上无功电流的减少,供电线路的电压降也相应减少,增加了输配电的供电能力。

(3)改善了供电质量,提高了设备的工作效率,确保电力系统安全、稳定、经济运行。

(4)在线实时跟踪,随着负载变化,补偿装置实时跟踪系统功率因数并快速等量补偿。

摘要：主要阐述了H变电站谐波产生的原因、改造的必要性,并就谐波治理和抑制的方法及技术经济效益作了具体论述。

关键词：H变电站,电能质量,谐波,无功补偿,改造

参考文献

无功功率补偿装置 篇9

在企业内部碳化硅炉整流设备、电焊机以及电子设备等会造成大量无功功率和高次谐波的出现, 这种无功功率以及高次谐波极大程度上污染了电网系统, 影响了电网系统的运载能力同时消耗了大量的电能, 阻碍了电子设备的正常运转。所以, 为了提高企业电力使用效率, 提升用户用电质量水平, 实现电网的净化、提高电网系统荷载能力、降低电网运行损耗, 要采取有效措施治理务工宫里以及高次谐波。

2 工程概况

该工程规模:3万t碳化硅工程, 须建设110k V降压设施, 为新厂区第一、二期工程设备供电。

供电方式:电源选择110k V架空电路, 通过110k V供电设备和变压器降压后达到35k V, 然后供给设备用电。

其中一期工程变压器按照容量是4万k VA, 35k V母线配置3个整流变压器, 每台额定容量为12500k VA, 主要用电量主要集中在3台碳化硅炉上, 整流器选用6脉波二极管;同时要负载老厂区1台变压器, 其额定容量为5000k VA, 其用电量主要集中在1台碳化硅炉, 整流器型号同上;带新厂区1套箱式的变电站, 其变压器额定容量是1600k VA[1]。

二期工程中变压器容量为4万k VA, 35k V母线配置3台变压器, 每台额定容量为1×12500k VA, 用电量集中在3台碳化硅炉上, 整流变压器型号同上。变压器以及6脉波整流器导致大量无功功率与高次谐波的出现。

3 工程设计方案

为了实现无功功率补偿以及消除谐波的目的, 经过方案的比较分析选择了在35k V母线设置无功功率补偿装置和消协装置的方案。方案的关键环节是确定系统高次谐波分量、无功功率补偿容量以及无功功率补偿与消谐的切入方式。对于新厂区产生无功功率以及高次谐波的设备参数进行采集, 根据采集到的结果进行计算, 计算结果得出设备产生的谐波分量分别为:5、7、11、13, 然后分别对产生谐波的各支路进行设备选择。根据上面选择的方案在供电系统第一、二期工程中各投入4台35k V高压开关柜实现系统供电[2]。没有设置35k V交流接触器, 如果按照理想状态下自动切入的方法对无功功率以及高次谐波回路细化投切, 则需要投入更多的35k V高压开关柜, 将极大的增加工程投资, 所以此切入方式不可行;如果在110k V母线部分设置无功功率补偿以及消谐装置, 由于110k V设备成本高出35k V高压开关柜许多, 因而会增加工程投资, 所以以上两种切入方式都不可行。

为节约资金, 需要选择一个经济实惠的切入方案实现对无功功率以及高次谐波的治理。技术人员对老厂同一类型的碳化硅炉产生的无功功率补偿容量以及谐波值进行了检测, 结果如表1所示。

3.1 谐波电流计算方法

依据上文提到的同类型碳化硅炉炉变产生的谐波电流量以及110k V电网数据进行计算。新建厂区碳化硅炉通过母线的谐波电流值, 每1台、2台以及3台碳化硅炉炉变通过35k V、110k V变电系统产生的谐波值如表2所示[3]。

然后按照国家标准计算出注入110k V的谐波电流的允许值以及该系统超标值。依据国家标准系统电压谐波要满足:电压总谐波的畸变率THDu不大于2.0%, 各次谐波电压含有率标准为:奇次不大于1.6%;偶次不大于0.8%。110k V侧功率因数>0.92。

3.2 无功功率补偿容量计算 (假设一期、二期工程相同)

为新建厂区碳化硅炉供电的电压为35k V并且配套3组整流变压器、利用6脉波整流器实现碳化硅炉的直流供电。新厂区有车间3个, 每个车间配置1台整流变压器, 每1台碳化硅炉炉变容量大小为12500k VA, 补偿功率因素按0.9计算, 110k V变压器空载时的电流是0.15%, 阻抗10.5%, 额定电容为4万k VA, 通过计算可以得出变压器的无功损耗为:

1台整流变压器运行损耗为470k Var。

2台整流变压器同时运行的损耗为1700k Var。

3台整流变压器同时运行的损耗为3750k Var。

通过以上检测以及计算得出的结果可以看出, 想要消除高次谐波需要提高110k V侧功率因素达到0.92以上, 考虑到要同时同时满足上面提到的3种情况的工作需求, 而且不能出现补充过当的情况, 最终考虑采用下面的方案。

4 无功功率补偿和谐波消除方案

通常情况下在电网中安装滤波器, 从而抑制谐波流动实现高次谐波的消除。要根据高次谐波产生的次数以及大小设计滤波装置的各支路, 装置要和无功补偿装置匹配, 同时要避免谐波电流出现谐振现象, 从而确保滤波装置的安全正常运行。

综合考虑以上技术要求, 为实现无功功率补偿以及谐波消除的目的, 在一期、二期工程汇总各自安装35k V滤波以及补偿装置1套, 分为5次、7次两路滤波和无功补偿支路。

无功补偿电容量:

5次支路设置滤波、补偿装置1套, 3000k VA。

7次支路设置滤波、补偿装置1套, 5000k VA。

其中支路中滤波装置为户外架设, 每套装置包含了滤波电抗器、线圈、电容器、避雷器、接地刀闸、绝缘子、电容器支架以及母线等。

其切入方案为:

如果只运行1台电阻炉的时候则投入5次支路。

如果2台电阻炉同时运行的时候则投入5次支路。

如果3台电阻炉同时运行的时候则5次、7次支路同时投入。

无功补偿装置结构图如图1所示。

其中J1到J4为智能开关, QA所在的进线柜为补偿系统供电, 并具有短路保护能力。4挑线路由隔离开关、智能开关、电抗器、电容器以及避雷器组成, 该装置具有矢量功率不平衡、电压和频率保护等功能。

上面提到的无功功率补偿以及消谐方案在注入110k V侧产生的无功功率因素大于0.9, 注入110k V侧产生的谐波电流符合国家标准GB/T14549-1993:电能质量公用电网谐波中规定的谐波电流的允许值[4]。通过此套装置的植入降低了注入电网以及企业供电设备产生的无功电流以及谐波电流, 提升了工厂电力使用效率, 同时净化了电网, 增加了电网运载能力。在确保工程安全正常生产的前提下实现了节能环保的目的, 为企业节约了运行成本。

5 结束语

本文简要介绍了无功功率补偿以及消谐装置的原理, 分析了无功补偿和消谐措施的作用, 通过对某工厂碳化硅炉供电设备的无功补偿以及谐波治理的实际案例分析, 证明了无功补偿和消谐技术可以实现净化电网与节约电能的目的, 提升企业供电系统的利用率, 具有重大的经济效益和社会效益。通过对无功补偿和消谐技术的实例分析可以总结出其具有投资少、运行安全、操作简便等优势, 具有巨大的应用前景和推广空间。

参考文献

[1]张福明.无功功率补偿及消谐装置在35kV供电系统中的应用[J].成组技术与生产现代化, 2009, 02 (12) :60~62.

[2]张福明, 张震.无功功率补偿及消谐装置在工厂供电系统中的应用[J].机械设计与制造, 2009, 12 (26) :92~93.

[3]彭超尘.浅谈无功补偿及消谐装置在工厂供电系统中的应用[J].科技资讯, 2010, 03 (16) :121.

无功功率补偿装置 篇10

金凤井田位于宁夏吴忠市东南, 行政区划属吴忠市盐池县冯记沟乡管辖。距盐池县约55km, 距吴忠市约90km, 距银川市115km, 矿井设计规模44.00Mt/a, 服务年限为64.2a。

2供电现状

矿井工业场地设有一座35/10kV变电所, 变电所内安装两台20MVA的变压器, 该变电所主要为主斜井驱动机房、回风立井驱动机房、锅炉房、井下水处理站、选煤厂及煤矿井下提供10kV电源。

矿井主斜井配两台1600kW变频电机, 采用12脉整流, 交-直-交变频运行方式, 煤矿井下采煤机功率为1180kW, 变频器在运行过程中产生11、13次谐波, 是整个矿井的谐波源, 采煤机在运行过程中会对矿井的供电的电网电压造成冲击, 如果在运行过程中不采取治理措施, 变压器在运行的时候还会反向对矿区电网造成冲击, 从而使得矿井的供电可靠性得不到保障。

3 MCR无功补偿装置原理

3.1一次部分

MCR型无功补偿装置在一次回路结构与传统的TCR型SVC基本相同, 其装置都是由 FC支路、可控电抗器这两部分共同组成的, 虽然两者的基本组成一样, 但是也还是存在一定的区别。两者的区别主要是在TCR型SVC里可控电抗器是“相控电抗器”, 但是在MCR型SVC里, 可控电抗器是“磁阀式可控电抗器”。从图1中我们可以清楚地看到, 在其主接线的供电是通过供电母线经过补偿出现开关的, MCR支路、FC支路都在通过各自的隔离开关处于补偿母线进行连接。

FC支路持续性的向整个供电系统提供一定量的容性无功, 而MCR支路就根据供电系统的整体变化来按照一定比例吸收剩余的容性无功, 由此方法来保持系统感性与容性无功之间的关系尽量保持平衡。我们可以从图1中看出, FC支路的出线柜是与MCR支路一起共用的, 在其支路上面的隔离开关保证了支路在系统检修或者是停用的时候与供电系统隔离。图1中的TV1是系统母线电压互感器, 其主要作用是用来检测母线的电压值;图1中的TV2也是系统母线电压互感器之一, 其主要作用是用来检测母线电压信号。

3.2二次部分

整个二次部分是有由MCR型支路控制保护系统与FC支路保护系统和控制电源系统共同组成, 下面进行阐述。

(1) MCR型支路控制保护系统

MCR支路控制保护系统包含:控制保护、励磁、监控这三个主要部分。

首先, 对控制保护部分进行阐述;控制保护部分是一个采用80C196芯片作为主要CPU的控制器, 其他主要控制部分由数据采集、通讯、主控CPU与CPU相应外围的电路共同组成。

下面分别阐述各个CPU之间的实现系统。

①控制保护CPU:控制保护之间的CPU主要是通过多口RAM来实现的, 其主要目的是实现各个CPU之间的数据共享;②控制算法以及保护逻辑:其主要是由主控的CPU来实现的, 主控CPU对所有的数据进行收集整理计算;③系统参数采集、计算:其主要是由数据CPU来实现的, 在整个系统中, 专门负责通讯部分的CPU与上位监控机与其他监控系统相互之间进行数据的交换, 并将整体的数据提供给RS485与CAN通讯接口。

再者阐述励磁部分:

励磁部分主要是由光电接口电路、触发脉冲电路、脉冲放大电路、可控硅等部分组成;其工作程序如下:光电接口电路在接收到信号后, 由光电转换成为模拟给定信号, 形成可触发的控制的触发脉冲, 通过脉冲放大电路形成对可控硅的导通状态进行移相控制, 实现调节MCR支路感性无功电流的目的。

最后阐述监控部分:

监控部分是由上位监控机、人机交互界面与部分终端器件组成。

上位监控机是将显示屏通过RS485或CAN总线通讯接口与通讯CPU相连接, 以此来达到上传或者下载各种实时数据的目的。CPU收集的实时数据可以在显示屏上面进行及时显示, 操作人员可以根据人机交互界面进行操作, 对系统的整体运行、系统参数、详细信息进行设定或者监控;同时还可以对数据的运行进行储存, 绘制出数据运行趋势图, 以便查看历史数据, 对系统的长期运行提供实时、连续的数据参考。

(2) FC支路保护控制系统

FC支路保护系统是采用80C196芯片作为主要的CPU计算核心。内部由数据采集、CPU、保护输出电路组成。其运行程序如下:通过数据采集部分采集FC支路补偿出线柜上面的电流与FC支路零序上面的电压, 上传至CPU, 再由CPU进行计算, 再将计算结果与保护算法之间进行对比, 根据对比差来调节FC支路补偿出线柜上面的电流与FC支路零序上面的电压, 由此实现FC支路过流一段、二段, 补偿出线柜过流一段、二段, 不平衡电压 (零序电压) 等保护功能。

(3) 控制电源系统

为了保证整个系统的正常工作, 需要为系统提供正常的电源, 还需要在出现电源故障的时候, 及时控制电源, 保证系统的全部设备不受损害;因此, 在控制电源系统中, 必须加入掉电保护功能, MCR型补偿装置的电源系统能够较好的完成各种系统需要的功能。首先, 为电路提供不间断的工作电源, 同时, 对故障发生后的控制保护动作提供处理时间, 系统的保障程序按规定的顺序依次退出运行, 保护系统的数据完整与安全, 在结束程序后, 设备停止使用, 以此减少设备的损坏与数据的安全。

4 MCR无功补偿装置实际应用

金凤煤矿35kV变电所10kV母线上安装一套MCR无功补偿装置, 其中MCR容量为6000kVar, 配套5、7、11、13次滤波支路, 当矿井生产过程中有对系统电压的负荷冲击时, 补偿装置通过检测母线上的电压、电流等电气参数, 并通过一定的控制算法实现对系统的调节, 满足矿井安全生产的需要, 并使得矿井的功率因数维持在0.95以上。

5 结论

MCR型动态无功补偿装置, 设计通过专门的快速励磁系统, 其相应时间已达20ms, 图2、3分别为MCR加载和减载过渡过程一次电流实测波形。

1通道为电容器切除电流波形, 2通道为MCR电流波形, 响应速度为20ms。

1通道为电容器切除电流波形, 2通道为MCR电流波形, 响应速度为20ms。

从以上MCR型动态无功补偿的原理及实际应用中可以看出, 在矿井终端变电所加装该装置后, 当矿井的负荷发生突变时, 该装置可以通过检测供电系统的参数并通过自身的控制算法使得矿井的电能质量得到很大的改善, 从而使得矿井的安全性得到了很大提高。

摘要：我国自上世纪70年代开始推广机械化采煤后, 煤矿用电负荷激增, 近年来, 出于采煤工艺和节能方面的需求, 大量非线性负荷的设备在煤矿供电系统中被广泛使用, 这些设备使得煤矿的效率大大提高, 但同时也给电网带来了大量的谐波, 对电网产生极其严重的污染, 文中简要介绍了神华宁夏煤业公司金凤煤矿的供电概况, 并实际运用了MCR型无功补偿装置使得矿井提高电网功率因数, 减少线路损耗, 维持负荷端电压, 使得矿井的供电效果得到很好的改善, 提高了经济和社会效益。

关键词：MCR,无功补偿装置,煤矿供电

参考文献

[1]陈志博.几种常见无功补偿装置的基本原理及仿真[J].大功率变流技术, 2009 (03) :50-54.

[2]李顺宗, 李振宇, 王志永.基于MCR技术的新型动态无功补偿装置[J].供用电, 2007 (6) :9-12.

[3]王宝安.基于磁控电抗器的动态无功补偿装置[J].电力自动化设备, 2010 (04) :97-100.

[4]张广海.磁控动态无功补偿技术的应用[J].煤矿机电, 2008 (05) :91-92.

关于新型无功补偿装置应用的研究 篇11

关键词：无功补偿；电力系统；远距离输电系统；直流输电系统

中图分类号：TM631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0051-03

新型无功补偿装置是近年来发展起来的一种集调节快、功能多、用途广等优势于一体的新型补偿装置。无功补偿技术的发展大体经历4个阶段，分别是同步调相机阶段、开关投切固定电容阶段、静止无功补偿器阶段和靜止无功发生器阶段。

1 无功补偿的原理与原则

无功功率与有功功率同属电网输出的功率。所谓有功功率就是通过直接消耗电能，然后把电能转化为机械能、热能或声能，并产生功率；而无功功率是不直接消耗电能，只是把电能转化为另一种形式的能量，并成为电气设备运行的必要条件。同一电路中，电感电流和电容电流的方向是相反的，如果在电磁元件电路中安装电容元件，使电流的矢量和电压矢量之间夹角变小，从而提高电能作功能力，这就是无功补偿的道理。研究显示，在具体应用研究中，要使无功补偿的效益发挥到最大化，无功补偿装置的配置就一定要遵循就地平衡、分级补偿、合理布局、全面规划的原则。

1.1 坚持集中与分散补偿相结合原则

根据对国内相关资料和事例的研究发现，国内生产的自动补偿装置存在弊端，运用集中补偿的方法，不仅能够对电力部门检查电压的运行情况提供方便，而且还能把电压的数值参数控制在一定的范围之内。而以分散补偿为主，主要是针对负荷集中的地方，既要对变电站大容量进行补偿，又要对各配电线路、配电变压器及用电设备处分散

补偿。

1.2 坚持降损与调压相结合原则

要以降损为主，同时与调压相结合。主要是对输电线路长、分线多、负荷相对不集中的线路，降低电网的功率损耗，减少电网中的电压损失，从而提高线路的供电能力。

1.3 坚持供电部门的无功补偿与用户补偿相结合

用户用电设备是无功消耗的主要地方，集中了约60%的无功消耗。无功补偿的运用可以满足用户降低损耗、节约成本的需求，二者之间的关系影响明显。

1.4 坚持总体与局部的平衡相结合原则

要满足全网总无功的平衡，还要满足各分线、各分站无功的平衡。

1.5 坚持高压与低压补偿相结合原则

要以低压补偿为主，与分散补偿的原理相似，并在相互之间产生了必然联系。

2 无功补偿的方法

2.1 固定补偿与动态无功补偿相联系

随着电网的广泛应用，供电线路的负载类型也越来越多，对供电的要求也逐渐升高，新的动态无功补偿技术能很好地适应负载的良好转变，并产生积极效果。一般说来，如果配电系统中静态负荷比较多，就应该采用固定补偿，如果频繁变化负荷较多，就应该采取动态无功补偿。

2.2 三相共补与分相补偿相联系

目前，电力电子、照明等设备都是两相供电，造成电网中三相不服衡的现象越来越多，如果全部采用单项补偿就会造成投资成本增加，三相共补同切同投也无法处理这种问题，因此三相共补和分相补偿相联系的方法很好地解决了这个问题，在电力领域被广泛应用。

2.3 稳态补偿与疾速跟踪补偿相联系

这是未来无功补偿发展的一个新趋向，主要用于采矿、钢铁等领域，因为这些领域具有用电大、负载高、工艺复杂等特点，本方法可以改善功率因数和电压质量，降低系统耗能、提高用电率，最大限度地挖掘设备潜能，提高经济效益。

3 新型无功补偿装置在电力系统中的应用

新型无功补偿在电网系统应用中的配比及作用是维持电流顺畅的重要条件因素，也是提高电网工作效能最核心的因子。无功补偿装置在供电过程中的合理运用，可以获得无可比拟的技术优势和经济效益。

3.1 在远距离输电系统中的应用

3.1.1 抑制系统过电压。根据法兰梯效应，在远距离输送电时线路末端电压会出现升高趋势。如果输端系统变弱，那么在送端电压将会有所升高，而超高压系统的绝缘水平并不是多么可观，因此稳态工频过电压就会成为系统运行的最大阻碍并产生威胁。以前，为了抑制这种工频过电压，往往采用并联电抗器来吸收过剩的无功，然而这种做法会带来持续的有功损耗，增大运输成本和等效波阻抗，降低了自然功率值和线路的传输能力，而且在超负荷输电时，受端系统会增大容性补偿无功和相应投资。

3.1.2 提高系统稳定性，增大输电能力。新型无功补偿装置具有快速的动态响应能力，且调节时间低于0.3秒，对突发短路、切机、短时超负荷运作等系统重大干扰具有缓冲作用，可以用于保持母线电压乃至提高端点的电压，大大提高了系统的稳定性。

3.1.3 抑制系统功率振荡。在系统间传输线路中，容易出现线路中电流剧增、短时超负荷工作等重大干扰，造成功率振荡，再加上系统阻尼弱，一旦出现振荡后便难以抑制。为了避免这种情况出现，往往采取被动减少系统传输线之间的传输功率来抑制系统功率的振荡。

3.2 在直流输电系统中的应用

在高压直流输电过程中有三个关键点需要加以解决：一是对补偿无功，整流站和送变站必须提供直流输送功率的50%～60%的补偿无功；二是调整电压；三是抑制过电压，把绝缘要求降低。以上问题可以通过可控电抗器配合使用电容组来解决。

3.3 在有冲击负荷的电力用户和变电站中的应用

3.3.1 抑制电压闪变。大功率无功冲击负荷的突出特点是周期变化短、速度变化快。常规的补偿装置难以达到要求，一般采用静止补偿器来补偿，因为它具有快速调节、抑制电压多变、提升电压质量的能力。据研究表明，可控电抗器可以把时间缩短到1个工频周期内，这样就为可控电抗器抑制电压闪变提供了良好的前提基础。

3.3.2 补偿用户无功，提高功率因数。由于可控电抗器与电容器的配合使用，使用电企业或用电户的功率因数得到大幅度提高，这样用户交纳电费不仅不受到惩罚，而且还可以得到相应奖励。

3.3.3 平衡负荷。可控电抗器作为新型的无功补偿装置，可以补偿负荷运转所消耗的无功功率，并消除运输过程中的不平衡负荷，使供电电压得到平衡化，大大提高了系统的安全性。

3.4 在谐振接地配电网中的应用

无功补偿装置有着可靠性高、响应速度快、谐波小等优点，对供电的可靠性具有一定的保障作用，而且在谐振接地配电网中，可根据负荷变化自动加以调节，使系统功率因数接近于1.0，从而快速准确地对单接地电流进行补偿。

4 结语

随着电力系统的广泛应用，电力系统无功率也得到广泛的研究与开发，人们对其质量和效益也提出了更大的需求。然而在现实研究与应用过程中，新型无功补偿装置仍然面临着局限性，目前，开发与应用的出发点仍然多限于用户的功率参数，而非积极立足于降低传输过程中的电网损耗。如果要实现有效的无功补偿，就必须通过无功潮流的计算来确定各线路的最佳补偿方式、最优补偿量，使有限的资金发挥到最大的效益。目前，国内外正在研制、开发一个新的先进的无功补偿装置静止无功功率发生装置（SVG），虽然还在研发试行阶段，还没形成商品化市场，但SVG优越的性能使其未来应用范围必将越来越广泛。

参考文献

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作者简介：吴海良（1980-），男，浙江德清人，慈溪市供电局工程师，研究方向：变电检修。

论低压无功功率补偿 篇12

1无功功率简介

在电网中无功功率的作用是相当大, 首先, 电动机要从电源获取无功功率来维持旋转的磁场所需要的最低电功率。其次, 就是变压器要通过绕组的方法使得变化的磁场产生感应电压。也因此, 那些电感类的设备不仅仅需要无电电功率, 而且还必须从电源获得无功功率, 这样一来才能够正常地运行。无功功率对电网的影响也有很多, 比如:①会使得电线线路有很大的损耗。②使得电力系统内很多电气设备都得不到充分的利用。③同时还会增加输电配电线路当中电能的损耗。

2低压无功补偿的目的

现代电力企业当中, 节能降耗是首要, 所以一切的运行方案都要围绕这一原则进行。而在这当中功率是其首要的影响因素。因此, 很多电力企业都将功率因素作为电网运行的考核指标。为了能够达到指标, 就必须结合当地的环境, 进行无偿功率的规划设计, 其目的就是:①最大可能地提高功率因数, 改变当地的供电质量, 使电力企业的经济效益达到最大。②精确地制定无功补偿的实施方法。选择无功补偿装置的安装地点, 使其效果达到最大化。③提高当地的电压质量, 优化当地的电网, 使电压优化运行, 电网无功化, 同时, 也使电力企业的经济得到保障。④确保被规划的地区电力运行平衡, 保证其当地的无功平衡。⑤为了防止无功补偿方式所引起的电机自励磁。

3补偿电容器的投切条件分析

1) 电容器的投切条件补偿装置是以功率因数、电流、电压为投切条件的。

这类装置是用一相电流和三相电压经过计算得到功率因数, 再作比较。如果所测量的因数比设定的投人门限低, 则控制三相电容器组一起投;如果比设定的大, 则应该控制三相电容器组一起切除。但是, 当电路的电压比设定的上限值高时, 或者是设定的电流较大时, 三相电容器组就不能够投入。

2) 实际操作当中的问题。

这类装置完全没有考虑到在低压负荷中存在的三相不平衡问题。当交流信号是一相电流时, 其不能精确地显示出实际上三相电压的无功缺憾, 然而, 在三相电压的负荷处于不平衡状态时是不能够投入的。门限与电容器不相符, 则会造成装置补偿发生投切振荡, 从而造成极大的人力、物力损失。因此, 这套装置就只适合功率因数较低的供电区域。

4低压无功补偿的节能效益

在负荷运行时会需要很多的无功功率和电源来进行互换。采用低压无功补偿装置后, 为用电负荷提供了几乎100% 的无功功率, 10 kV 电网输入的功率主要是有功功率, 所以功率因数得到了大幅度的提升, 也因此在节能效益上带来了一些福利。主要表现为:①大幅度地降低了线路及其变压器方面的损耗。根据上述分析我们不难得出:对于那些确定的用电负荷, 因为线路及其变压器方面的电流极大地减小, 而供电线路及其变压器上所消耗能量与电流是成二次方的关系的, 也就是说, 损耗会比先前大幅度地减少。②在某种程度上来说是提高了配电设备的能力。线路的输送能力大小以及变压器容量大小决定了配电设备的供电能力。对于用量一定的负荷来说, 在确定有用功的功率的情况下, 功率因数越低, 则就要提供更大的电流。但是当进行了无功补偿后, 补偿电容器就会提供无功补偿所需要的负荷, 而线路及其变压器方面则由有用功率来承担, 从而极大地减少了线路和变压器上的电流, 这时就可以接纳更多的负荷, 因此, 提高了设备的能力。③这套装置极大地减少了其电费方面的支出。再添加了低压无功补偿这套装置后, 不但降低了消耗, 而且还提高了功率因数, 还实行了一定的奖励方案, 减少了电费方面的支出。④这套装置还在提高电压质量方面作出了很大的贡献。前面说了线耗和电流成二次方的关系, 而补偿线路上的电流流量明显地减少, 也因此减小了损耗, 从而提高了供电电压, 也就是说提高了电压的质量。

5结语

低压无功补偿装置极大地提高了功率因数, 减少了损耗, 而且其装置再投入使用后产生了相当好的效果, 使当初改造电线路的目的得以实现。在另一方面, 无功补偿对于企业的经济有很大的帮助, 因为国家的相关制度明确表明:不同的单位所规定的功率因数不同, 所达到的要求自然也不相同, 但是有一点是大致相同的, 即比规定的值低的可以多收取电费来补偿, 而多于规定数值的就应该减少电费的收取。世界在不断地变化, 所有的事物都在日新月异, 所以探索合适的方法是一条漫长的道路, 我们必须不断地创新, 探索更好的方法来使电力事业得以发展、壮大。

参考文献

[1]苑舜, 韩水.配电网无功优化及无功补偿装置[M].北京:中国电力出版社, 2003.

[2]孟祥忠.现代供电技术[M].北京:清华大学出版社, 2006.