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贵州爱彩乐:無功補償的方法

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無功補償的方法
1. 電力系統的無功電源
① 同步發電機:是最主要的有功和無功電源。
② 同步調相機:
優點:
通過勵磁調節,可平滑改變無功功率的大小和方向,以調節電壓和提高系統的穩定性。
缺點:
同步調相機是機械式旋轉設備,維護復雜,投資大,功耗大,運行成本高,目前已很少采用。
③ 并聯電容器:
優點:
靜止設備,維護方便、容量可大可小,配置靈活,可實現分相補償和三相共補,成本低,功耗?。ㄔ嘉?span>0.3%~0.5%Qn),是一種經濟有效的無功補償方法。
缺點:
只能輸出無功,不能吸收無功,無功容量不能平滑連續調節,需要通過成套裝置的合理設計進行禰補。
④ 靜止補償器:
優點:
通過電抗器和電容器的串并聯,以電子逆變器原理進行控制,實現無功能量的輸出和吸收,能迅速跟蹤補償無功功率突然而頻繁的變化,容量調節平滑準確,是無功補償設備的發展方向,如SVC、TSC+TCR和SVG等。
缺點:
設備成本高,產品市場化程度低,特別在高電壓大容量領域中,目前國內尚無成熟穩定的定型產品。
2. 無功補償的常用方法
根據我國國情和電網現狀,采用并聯電容器作為無功補償設備,是最經濟的,同時安裝維護也最為方便。現將采用電容器進行無功補償的幾種主要方式簡述如下:
① 站內集中補償
補償點位于10~110kV變電站的10(6)kV出線上,補償設備安裝于變電站內的戶內或戶外,為出線支路上所有負荷提供無功電源,補償上一級電網的無功損耗。
優點:
補償容量大,設備集中,易于管理和維護,若采用自動投切和配電監測(如VQC),會取得滿意的補償效果。
缺點:在降低配電線路損耗方面,效果不佳。
② 高壓線路補償
補償點位于10kV配電線路上,補償設備安裝于配電線路的桿架上,采用分組自動投切方式,為10kV配電變壓器及其所承載的用戶負荷提供動態無功電源,補償上一級電網的無功損耗。
優點:
直接給補償點后端的配電變壓器及用戶無功負荷提供無功電源,若進行適當的過補償,還可對補償點前端的部分配變提供無功功率,并且不影響其他支路的無功潮流,在滿足無功平衡的同時,能夠明顯地降低線路損耗,是目前常見的補償方式。
缺點:補償總容量較小。
③ 低壓跟蹤補償
補償點位于10kV配電變壓器的0.4kV母線上,將電容器分成若干組,通過無功控制器進行投切控制和?;?,自動跟蹤用戶無功負荷的變化,及時自動調整電容器的投入容量,為用戶負荷提供準確的無功功率,降低了上一級電網的無功損耗和線路損耗。
優點:
跟蹤準確,補償靈活,可進行分相補償和三相共補,具有明顯穩定電壓和節能降損的效果;如果配上配變監測和無線通訊等功能,對用電管理將起到良好的輔助作用。
缺點:
設備數量多,安裝位置分散,需加強設備管理,或采用具有GPRS無線通訊的補償裝置。
④ 隨機同步補償
隨機同步補償,就是將電容器和電動機并聯,與電動機同步進行投切。為防止電動機退出運行時產生自激過電壓,補償容量不應大于電動機的空載無功功率。
 
3. 無功補償的控制方法
① 固定補償
將電容器固定接入被補償母線,補償容量固定,人工手動投切,或增減熔斷器調容,其主要有2種用途:
a.     安裝在10(6)kV大型用電設備附近,如工廠變電站10(6)kV母線或出線、大型高壓電動機饋線、遠距離供電線路等,為避免用電低谷期間容性無功過補,補償容量一般較小,主要用于補償大型用電設備的空載無功損耗。
b.     安裝在35kV及以上變電站的母線上,由于高壓母線上的無功波動平緩,其固定補償主要用于對下級電網漏補的容性無功進線補償,及對變電站所帶諸多變壓器的空載損耗進行補償,其補償容量必須限制在該變電站最低無功需量以下,否則將出現過補。
② 分組分級匹配投切自動補償
       將電容器分成若干組,根據系統無功功率、功率因數以及電網電壓等多重判據,自動投切一定容量的電容器組,使投入的電容容量與系統無功功率的變化量相吻合,滿足系統重載、輕載、空載等不同負荷狀態下的無功補償需求,確保系統功率因數穩定在目標值以上。
③ 壓控調容式自動補償
根據QC2πfCU2和QLU2(2πfL)的原理,采用電壓調節器來改變電容器的端部電壓,從而改變無功輸出容量,以此來自動調節裝置向系統提供的無功功率。
VQC電壓、無功綜合控制自動補償
采用VQC電壓、無功綜合控制裝置,按照9區圖的控制邊界(可設),在分組投切電容器的基礎上,還可自動調節有載調壓變壓器的調壓開關。當用電高峰時,將主變輸出電壓自動升高,當用電低谷時,將主變輸出電壓自動調低,使主變輸出電壓始終穩定在規定范圍之內,一般用于負荷波動較大的企業變電站。
SVC無功靜止自動補償
全電子開關控制,快速無級自動調容,該補償裝置由固定電容器和晶閘管相控電抗器組成(FC+TCR),FC負責提供固定的容性無功功率,TCR負責提供快速平滑無級調節的感性無功功率,晶閘管閥件為高耐壓大功率進口器件,通過光電觸發或者光觸發,1kV以上電壓等級的SVC,還需要多只晶閘管串聯以解決耐壓問題,因此價格昂貴,一般用于負荷變化劇烈且有諧波的環境下。
LC調諧無源濾波器
現代電力系統中有大量的非線性特性的用電設備,如變壓器、各種交直流換流裝置、PWM變頻裝置、電弧爐、電焊機等,這些諧波源造成電流畸變。系統中的補償電容器往往會引起諧波電流放大甚至諧振,當電網中諧波含量超過GB/T14549-1993《電能質量 公用電網諧波》的規定值時,不但對電力設備造成許多危害,同時擊穿電容器,使無功補償裝置無法工作,通常采用LC調諧無源濾波器濾除特征諧波。LC調諧無源濾波器在補償諧波的同時,又可補償無功功率,結構簡單,造價低廉。其缺點在于補償特性受電網阻抗和運行狀態影響,易和系統發生并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。
APF有源濾波器
APF是基于“瞬時無功功率理論”和“諧波電流瞬時檢測方法”,采用大功率全控型快速半導體器件(如IGBT)和脈寬調制控制技術(PWM)設計的一套電力電子裝置。APF從補償對象中檢測出諧波電流,再產生一個與該諧波電流等值反向的補償電流,從而使電網電流只含基波分量。APF能對頻率和幅值都變化的諧波進行自適應跟蹤補償,且補償特性不受電網阻抗的影響。是諧波抑制的一個重要趨勢,已在日本等國家得到廣泛應用,國內一些高校和企業正在積極研制該產品(含本公司)。
4. 無功補償的投切器件
① 高壓電容器投切開關
Ø       高壓真空斷路器開斷能力強,具有短路?;すδ?,用于高壓電容器固定補償裝置的投切。
Ø       高壓真空接觸器具有頻繁投切功能,用于高壓電容器自動補償裝置的投切。
Ø       大功率高耐壓晶閘管電子開關(進口),用于對SVC裝置進行移相控制,連續平滑調節無功。
② 低壓電容器投切開關
Ø       低壓電容器專用交流接觸器(CJ19),可將電容器的投入涌流限制在20Ice以下,用于低壓無功靜態自動補償裝置。
Ø       機電一體化復合開關(HWFK-Y,HWFK-△),過零投切,可將電容器的投入涌流限制在2Ice以下,且無需散熱器,用于低壓無功靜態自動補償裝置。
Ø       TSC晶閘管全電子開關(HWTSC),過零投切,響應速度<20ms,可將電容器的投入涌流限制在2Ice以下,需要散熱器和自動風冷系統,用于低壓無功動態自動補償裝置。
5. 無功補償成套裝置的?;?/span>
l             低壓補償成套裝置的?;?/div>
Ø             過壓?;?/span>
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l             高壓補償成套裝置的?;?/div>
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Ø             短路?;?/span>
Ø             欠流?;?/span>
Ø             諧波?;?/span>
Ø             故障自診斷?;?/span>
6. 無功補償的容量確定
Ø       電容器的補償容量,需根據配變容量、負荷容量、負荷性質、三相電壓平衡度、自然功率因數、目標功率因數等背景參數,經過計算確定。
Ø       對于變電站10kV母線,一般按主變容量的15%~20%進行補償。
Ø       對于普通負荷的公用變的0.4kV低壓補償,可按配變容量的20%~30%進行補償。
Ø       對于企業專用變壓器的0.4kV低壓補償,可按配變容量的30%~60%進行補償。
Ø       當三相電壓不平衡時(如單相負荷較多),需考慮一定容量的分相補償。
Ø       當補償點處有諧波時,還要考慮串聯一定比率的電抗器,以構成調諧支路,濾除線路上的高次諧波。
Ø       當采用固定補償方式時,補償總容量應選小些,避免線路輕載時出現過補,產生無功倒送。
Ø       當采用自動補償方式時,補償總容量應選大些,避免高峰負荷時出現欠補,造成力率過低。
Ø       當電容器額定電壓與系統標稱電壓不相等時,補償容量≠安裝容量,裝機容量需進行修正。
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