《无功补偿技术讲稿》PPT课件.ppt

电力系统的无功补偿技术 谢运祥谢运祥 华南理工大学电力学院华南理工大学电力学院 1 功率因数的功率因数的概概念念 有功功率、无功功率与功率因数 电源 输电线 M 电力用户 降压 变压器 PG+jQG 有功功率（kW）：用于做功和发热损耗的那部分电能。例如： 转换成机械能、热能、光能等；方向：电源至负载。 一个周期的平均功率大于零。 无功功率（kVar）：用于电路内电场与磁场交换的那部分电能。 方向：上半周期从电源至负载，下半周期从负载至电源。 一个周期的平均功率等于零。 交流发电机 输出的功率 (视在功率：容量) （kVA） 电能形成 （电源） 电能转换 （负载） 升压 变压器 P+j Q PL+jQL 2 功功率因数的率因数的概概念念 S j 功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。 cosj =P/S 0cosj1.0 功率三角形 S2P2Q2 j Scos Q j Ssin P P S 或 cos j1.0 节电： Q 0 QSsin j PScos j 3 自然功率因数自然功率因数 25% 50% 75% 负荷 空载 满载 0.15以下 0.67 0.73 0.75 0.76 配电变压器 0.2以下 0.5-0.55 0.7-0.75 0.8-0.85 0.85-0.9 感应电动机 0.35-0.60 0.55-0.65 0.5-0.85 电焊设备 锻压设备 工业电热 0.55-0.65 0.65-0.75 0.5-0.8 金属加工 铸钢铸铁 家用电器 0.5-0.75 0.70-0.80 0.3-0.7 提升、皮带 水泵风机 照明电器 负荷自然功率因数：无功补偿前负荷的功率因数 cosj =P/S 典型负荷功率因数表： 4 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-1.0 实际功率因数 0 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 月电费减收% 0.65 0.70 0.74 0.78 0.80 0.84 0.88 实际功率因数 15 10 8.0 6.0 5.0 3.0 1.0 月电费增收% 功率因功率因数数与与电费电费调整调整 以0.9为标准值的功率因数调整电费表 （功率因数自0.64以下每降低0.01电费增加2%） 总电费=（高峰电度电费+ 平段电度电费+ 低谷电度电费+ 基本电费） （功率因数奖惩率）+ 城市建设附加费 5 无功补偿原理无功补偿原理 P+jQ PL+jQL 系统 -jQC IC Zl=Rl+jXl ZL V2 Zc 无功补偿原理图： 负载 IL 功率平衡： P + jQ = PL+ jQLjQC=PL+ j(QLQC) P = PL I Q = QLQC Q cos j = cos tg-1( ) 当QL= QC时： P V1 P = PL Q = 0 cos j = 1.0 6 无功补偿原理无功补偿原理 功率损耗： 电压损耗： 当Q=0时，P=Pmin 当Q=0时，V=Vmin 7 传统无功补偿装置存在的主要问题传统无功补偿装置存在的主要问题 机械型无功补偿装置： 采用交流接触器或空气开关投切电容器。 结构简单、价格便宜。 不能选择投切时刻、不能动态投切、产生过电流和过电压、影响供 电 质量、损坏电气设备、降低产品质量。 电力电子型无功补偿装置： 电压过零或固定时刻触发晶闸管投切电容器。 速度比传统装置快、不产生电弧。 补偿装置价格较高、需要充放电回路、不能动态投切、不能避免过电 流和过电压、晶闸管易损坏、供电质量下降。 8 传统无功补偿装置存在的主要问题传统无功补偿装置存在的主要问题 存在安全性不高、实时性不强、使用寿命短、补偿效果差等问题 安全性不高 传统的无功补偿装置在投、切电容器的过程中产生暂态过电压和过电流， 一般情况下： 最大过电压可达3.0倍额定电压 最大过电流可达20.0倍额定电流。 这种过电压和过电流将冲击电网，破坏电压质量，损坏网上电气设备的绝缘性能、缩 短使用寿命，甚至导致继电保护和自动装置误动，电容器组爆炸等事故，危害配电网 的安全运行。 实时性不强 为了减少对电容器的损坏，电容器组必须待放电基本完毕后再投入（大 约3分钟），因而不能实时动态投切电容器。 9 传统无功补偿装置存在的主要问题传统无功补偿装置存在的主要问题 使用寿命短 电容器损坏的主要原因是过电压和谐波过电流，而过电压危害最大 。据资料介绍，电容器长期在过电压1.1倍下运行，其使用寿命缩短五分 之三。 连续运行的自动投切电容器装置的电容器一般使用1年左右就开 始损坏。 补偿效果差 由于投、切电容器产生过电压和过电流，所以无功补偿装置的实际使用 效果不好，运行单位有的要么不投电容器，要么不切，不是过补就是欠 补；有的电容器损坏了，也不及时更换。 10 VC 系统 (含源L,C,R网络) Vs 零过渡动态无功补偿的原理零过渡动态无功补偿的原理 原理图： iC K(t=0) Vs系统理想电压 源; Zs系统等效内阻; 当t=0时： VC=VC(VS(wt)+VC”(VS(w0, b,t),VS(0),VC(0) w=2 p f；f=50Hz，b：衰减系数 w0=2 p f0，谐振频率, 与Zs,C有关. w0w VC | t=Vc：稳态分量（周期函数） VC ” | t：暂态分量(非周期衰减函数) 零过渡过程投切的基本原理：VC”（0） 0 11 零过渡动态无功补偿零过渡动态无功补偿的的特点特点 与国内外传统的无功补偿技术相比，该系列装置具有以下五个方面的技术创新： 安全性： 零过渡过程投切电容器组，避免电容器投切产生过电压和过电流，使无功补 偿装置的使用寿命提高34倍； 环保性： 补偿装置工作不产生谐波、不引起电压波形畸变、不产生投切振荡或投切涌流， 使电网在无功补偿过程中电能质量不下降； 动态性： 电容器组投切无需电阻放电，使电容器组投切间隔响应速度比现有国家和行 业标准提高3000倍以上，可快速、动态补偿冲击负荷，抑制电压剧烈波动