无功补偿 与成套配电设备.doc

无功补偿 与成套配电设备1、 无功补偿1、 目的 提高功率因数我国供电营业规则规定：“用户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。”（1）100KVA以上大宗用户：0.9以上（2）电力排灌站：0.85以上（3）农业用户：0.8以上 功率因数对供配电系统的影响（1）增大线路和变压器的功率损耗和电能损耗；（2）使网络电压损耗增大，供电质量降低。（3）供电设备供电能力降低。常常采用电容来进行无功补偿（1）并联电容器的优点 与同步补偿机相比，因无旋转部分，具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点。（2）金属氧化膜电容器的特殊性能具有被击穿后“自愈”的性能，即它被击穿时，击穿电流使击穿点周围金属层蒸发，介质绝缘迅速恢复的性能。2、 常用的补偿方式低压配电网中常用的无功补偿方式包括： 集中补偿：在低压配电线路中安装并联电容器组； 分组（分散）补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：QU0式中：Q-无功补偿容量（kvar）；U-电动机的额定电压（V）；0-电动机空载电流（A）； 确定无功补偿容量时，应注意以下两点： 在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿 就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式： 因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。 有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。 但是无功就地补偿也有其缺点：不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。 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。这些补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，缺点是这种补偿方式对10kV配电网的降损不起作用。 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。线路补偿方式主要提供线路和公用变压器需要的无功，该种方式具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。缺点是存在适应能力差，重载情况下补偿不足等问题。 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。随机补偿的优点是用电设备运行时，无功补偿装置投入；用电设备停运时，补偿装置退出。更具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低的特点。适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，可较好的限制配电网无功峰荷。年运行小时数在1000h以上的电动机采用随机补偿较其他补偿方式更经济。 随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配电变压器在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配电变压器空载无功是农网无功负荷的主要部分.随器补偿的优点是接线简单，维护管理方便，能有效地补偿配电变压器空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器利用率，降低无功网损，提高用户的功率因数，改善用户的电压质量，具有较高的经济性，是目前无功补偿最有效的手段之一。缺点是由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工作的投资比较大，运行维护工作量大。 跟踪补偿：是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在用户配电变压器低压侧的补偿方式。这种补偿方式，部分相当于随器补偿的作用，主要适用与100kVA及以上的专用配电变压器用户。跟踪补偿的优点是可较好地跟踪无功负荷的变化，运行方式灵活，补偿效果好，但是费用高，且自动投切装置较随机或随器补偿的控制保护装置复杂，如有任一元件损坏，则可导致电容器不能投切。其主要适于大容量大负荷的配变。3、 无功补偿常出现的问题1、电容器损坏频繁。 2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。 3、电容器组经常投入使用率低。 针对以上问题，我们认为有必要进行专题研究，对无功补偿设备进行综合整治，以达到无功补偿设备使用化运行，提高电网电压无功质量和电能合格率。针对上述情况我们分析可能存在的原因如下： 电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响，造成所选择的电压等级偏低，长期运行电容器将容易损坏。 电容器外熔断器经常发生熔断，主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的，或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。 电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。 4、 投切方式1. 延时投切方式延时投切方式即俗称的静态补偿方式。延时投切的目的在于防止过于频繁的动作使电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。2. 瞬时投切方式瞬时投切方式即人们熟称的动态补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。 3. 混合投切方式 实际上就是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用接触器投切，而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前还见到完善的控制软件，该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造，比起单一的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组，这种方式补偿效果更加细致，更为理想。还可采用分相补偿方式，可以解决由于线路三相不平行造成的损失。2、 成套配电成套配电装置按电压及用途分，有高压开关柜、低压配电屏及动力、照明配电箱等。 是按不同用途和使用场合，将所需一、二次设备按一定的线路方按组装而成的成套配电设备主要用于供配电系统中的馈电、受电、配电的控制、监测、保护主要安装有高压开关电器、保护设备、监测仪表、母线、绝缘子等2、 高压配电装置（高压开关柜）有户内、户外两种按安装方式分为固定式、移开式（手车式）五防内容：防止误分误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带接地线送电；防止误入带电间隔。型号：GG-1A 优点：结构简单，成本低； 缺点：QF检修时必须中断供电； 应用：中小型变电所6-35KV屋内配电装置。 HXGN1-10型高压环网柜 优点：检修安全，供电可靠，完备的防误操作措。 缺点：价格较高。 3、 低压配电装置低压配电装置：低压配电屏、低压配电箱1、低压配电屏:指交流380/3电能分配设备，过去用【屏】，严格说指正面是屏，后面敞开，现在用【柜】，封闭式的。常用在低压配电室。2、直流配电屏：指直流电能分配设备，工程上除直流用电设备需要它外，还有对于高低压开关设备配电设备需要直流操作电源时，也用直流配电屏，直流屏通常包含交流屏+整流装置+充电机+蓄电池+直流分配开关装置+信号装置。3、配电箱：相对配电柜而言，在低压配电柜之后，对电能进行再次分配的装置，可以安装在墙上，也可以落地安装，笼统地称配电箱。 低压配电屏低压配电屏其实是一套总开关，只不过在屏上装置有电压表、电流表等监视器具以利于监察；高压就不叫配电屏，称调度室，在供电局内监察调度。 1、PGL2型低压配电屏 主要有DW10、DZ10、CJ10，用于1000KVA以下配电系统。2、PGL3型低压配电屏 主要有DWX15、DZ20、CT20，用于2000KVA以下配电系统。3、GGD3型低压配电屏 SF6全封闭组合电器（GIS）1、按电气主接