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                    技術|關于無功補償的基礎知識(全)

                    發布時間:2019-10-12 10:00:00 瀏覽次數:

                    1、什么是諧波和基波?

                    電力網絡中呈周期性的變化的電壓或電流的頻率即為基波(又稱一次波),我國電網規定頻率是50Hz,所以基波是50Hz。

                    電力網絡中除基波(50Hz)外,任一周期性的電壓或電流信號,其頻率高于基波(50Hz)的稱為諧波。


                    2、無功補償(Reactive power compensation):

                    在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少電網的損耗,使電網質量提高。反之,如選擇或使用不當,可能造成供電系統,電壓波動,諧波增大等諸多因素。

                    隨著我國用電需求和電力設備的增加,對供電的可靠性和供電質量提出了更高的要求。在電力系統中安裝無功補償裝置是提高電能質量和降損的重要手段。而電力電子技術、智能化系統控制技術的發展也為無功智能補償技術的應用提供了保障。


                    一、加強電網無功補償的重要意義

                    電力系統無功分布是否合理,不僅關系到電力系統向用戶提供電能質量的優劣,而且還直接影響電網自身運行的安全性和經濟性。

                    無功補償配置應根據電網情況,從整體上考慮無功補償裝置在各電壓等級變電站、10kV及以下配電網和用戶側配置比例的協調關系,實施分散就地補償與變電站集中補償相結合,電網補償與用戶補償相結合,高壓補償與低壓補償相結合,滿足電網安全、經濟運行的需要。

                     目前應用于配電網無功補償的主要方式有以下幾種:

                    1、變電站集中補償:主要目的是平衡輸電網的無功功率,改善輸電網的功率因數,提高系統終端變電所的母線電壓,補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。變電站集中補償一般和主變調檔一起用VQC系統進行自動控制。區域內多個變電站的無功補償裝置聯合起來可組成區域電壓無功自動控制系統(AVC)。

                    2、低壓集中補償:一般指在公變的低壓側進行集中并聯電容器補償。根據公變負荷水平的波動投入相應數量的電容器進行跟蹤補償。它主要目的是提高公用變的功率因數,實現無功補償的就地平衡,對降損有積極作用,同時也有助于保證該用戶的電壓水平。

                    3、用戶終端分散補償:一般指在100kVA轉變用戶低壓側進行集中并聯電容器補償。原理與作用和公用變低壓集中補償一樣。因用戶側的力率考核以月電量計算平均功率因素,故其無功補償以補電量為主,瞬間往往會出現欠補或過補,不能實現實時無功平衡。

                    4、桿上無功補償:由于配電網中很多小容量的公用變、100kVA以下的專用變、小容量的低壓動力用戶都沒有進行低壓補償,由此造成很大的無功缺口需要由上級變電站來填,使得在配電線路上存在大量的無功傳輸。


                    實例展示

                    下面內容以400V無功補償柜為例,給大家科普一下無功補償柜及柜內各元件,此內容可作為無功補償產品銷售員必備的基礎知識。

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                    A. 無功補償柜。


                    在400V系統里面,無功補償柜是為配電系統提供無功電能的一套低壓柜。


                    記住兩點:


                    1)它是低壓柜


                    2)它是為用戶的用電設備提供無功電能的


                    換一個說法:校正系統功率因數的設備。(這個說法聽起來高大上哦)


                    無功補償柜作為一個成套設備,它由柜體及柜內元件組成。其主要包含下述元件:


                    1)主開關


                    2)過電壓保護元件


                    3)保護元件


                    4)投切開關


                    5)電抗器


                    6)電容器


                    7)控制器


                    B. 主開關


                    每一臺無功補償柜作為一個獨立設備,它都有一只主開關,將補償設備接入到母線上。同時,對于此柜內短路故障起到保護作用。


                    主開關常用熔斷器開關或斷路器。


                    C. 過電壓保護元件


                    降低過電壓對柜內設備的影響,防止過電壓對柜內元件的損壞。


                    每一臺無功補償柜都是由好幾個無功補償支路組成的。這里的支路包含:保護元件、投切開關、電抗器和電力電容器。


                    D. 保護元件


                    對補償支路上元件及故障起到保護作用。


                    支路上的保護元件常用熔斷器來實現,參數需要與支路上電容器匹配。


                    E. 投切開關


                    投切開關的作用是把補償支路上的電容器和電抗器連接到系統里或者退出系統的元件。


                    把電容電抗連接到系統上,即常說的電容器投入;把電容電抗退出系統,即常說的電容器切除。


                    PS:電容器在投入時伴隨有涌流存在,這是電容器投入的基本特性,因此投切開關還有另外一個作用,就是降低電容器涌流。


                    常用的電容器投切開關有:


                    電容器專用接觸器


                    晶閘管開關


                    復合開關。


                    電容器專用的接觸器


                    電容器專用的接觸器比常規的接觸器每一相多一對觸點,此回路中電阻值較大,且比住回路先導通,從而減少電容器的涌流。


                    優點:運行過程中發熱少


                    缺點:雖然有效限制了電容器涌流,但是涌流值還是較大。


                    晶閘管開關


                    此設備叫法較多,??吹交蚵牭降木чl管開關、無觸點開關、調節器都是指它。


                    采用晶閘管的導通原理來實現電容器的投切。


                    優點:可以實現“過零投切”,即電容器涌流可以限制到最小。


                    缺點:發熱量大。


                    晶閘管對熱很敏感,過熱將到只晶閘管損壞;另外散發大量的熱量,也將導致無功補償柜內溫度顯著升高,過高的環境溫度對電容器的壽命影響很大。


                    因此,當使用晶閘管開關時必須要關注散熱問題。


                    1. 晶閘管開關自身的散熱問題,常采用自身的散熱風扇來完成。當晶閘管溫度高過限值,啟動風扇;當溫度降低到限值以下,風扇停止工作。當溫度不斷上升到危險溫度以上時,則晶閘管開關的保護系統會讓晶閘管退出工作狀態。


                    2. 無功補償柜的散熱。


                    復合開關


                    復合開關是將晶閘管開關和接觸器的優點結合后的產品,由晶閘管和機械觸頭組合而成。


                    電容器的投切都采用晶閘管來完成,保障電容器“過零投切”;在電容器投入后,采用機械觸頭作為導通回路,避免應為晶閘管長期運行而產生的熱量。


                    F. 電抗器


                    電抗器是電容器的伴侶,很多時候都是一起出現的,作為無功補償柜內的重要元件,必須要了解它。


                    電抗器主要有兩個作用:


                    1. 抑制電容器涌流


                    2. 抑制諧波


                    我們常見的電抗器有線繞和箔繞兩類。


                    線繞電抗器根據材質不同,常見的有銅線和鋁線;同樣道理,箔繞電抗器也有銅箔和鋁箔兩類。


                    電抗器一般都做了過溫保護,其有一對觸點(常閉較多),當電抗器過溫時,觸點打開,可用于將電抗器從系統中切除。


                    電抗器常說的參數有“電抗率”。


                    專門用于抑制電容器涌流的電抗器,一般電抗率不大于1%;


                    而對于抑制諧波的電抗器,電抗率是根據系統中主要諧波次數來定的。例如:抑制5、7次諧波的影響,常見的有5.6%,6%,7%電抗率;抑制3次諧波影響,常見的有12%,13%,14%電抗率等。


                    G. 電容器


                    無功補償柜的主要元件。因為電容器的存在,所以無功補償柜也常被大家稱之為“電容柜”。


                    在低壓系統里面,我們常見的電容器都是自愈式電容器(采用金屬化薄膜制作)。


                    干式電容器


                    根據電容器內部填充劑的不同,可以劃分出幾種類別來。例如,我們常聽到“干式電容器”這個詞。


                    油浸式電容器,顧名思義填充劑為液體,液體的缺點就是有滲漏風險,而且油易燃。


                    干式電容器,解決了油浸式電容器的上述缺點,通常采用的有填充樹脂和惰性氣體。


                    外形及安裝


                    電容器的外形尺寸比較多,常見的有橢圓形、圓形、方形等。


                    不同的外形結構決定其安裝方式不同。


                    電容器接線端子


                    接線端子常見的有螺桿和歐式端子。

                    螺桿接線,接觸面積大,接線牢固。接線柱暴露在外,一般配保護罩。

                    歐式端子,結構精巧,接線接觸面積小。最常見的故障時運行中接線端子松動,接觸點發熱導致端子燒壞。

                    防爆裝置

                    為了防止電容器的爆裂,一般都裝設防爆裝置。

                    放電電阻

                    電容器自身是儲能元件,當電容器退出運行后,其自帶的電荷需要釋放掉,常用放電電阻來完成。放電電阻可以外置也可以內置。在規定時間內要求放電電壓至75V以下。


                    H. 功率因數控制器

                    功率因數控制器是無功補償柜工作的控制中心,它是控制電容器(補償支路)自動投切的核心。





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