无功补偿培训.ppt

1、无功补偿培训,供电质量：,主要决定于电压、频率和波形三个方面,电网稳定运行：,频率稳定,主要是电网有功平衡,电压稳定,主要决定于无功平衡,波形稳定,主要决定于网络和负荷的谐波,无功平衡：,决定于网络中无功的产生和消耗,无功电源：,有同步发电机、同步调相机、电容器、电缆、输电线路电容、静止无功补偿装置和用户同步电动机,无功负荷：,电力变压器，输电线路电感和用户的感应电动机，各种感应式加热炉、电弧炉等,调 相 机: 旋转设备.建设投资大，运行维护费用高,静补装置: 采用电容器.建设投资大，运行维护费用高,世界各国都积极装设电容器，满足系统无功电力要求，维持电压稳定,1、 电阻元件,描述消耗电能的性

2、质,根据欧姆定律:,即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系,线性电阻,金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的 导电性能有关，表达式为：,表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。,电阻消耗的能量,一、电阻元件、电感元件与电容元件,描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。,1）物理意义,2、 电感元件,电流i通过N匝线圈产生,(磁链),2）电压：,规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向相同, 或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。,3 、 电容元件,描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。,电容：,当电压u变化时，在电路中产

3、生电流:,1）电压与电流的关系,设,(2)大小关系：,(3)相位关系 ：,u、i 相位相同,根据欧姆定律:,(1) 频率相同,相位差 ：,二、 单一参数的交流电路,1、 电阻元件的交流电路,2） 功率关系,(1) 瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积,小写,结论: （耗能元件）,且随时间变化。,p,瞬时功率在一个周期内的平均值,大写,(2) 平均功率(有功功率)P,单位:瓦（W）,注意：通常测量的功率均指有功功率。,(1) 频率相同,(2),(3) 电压超前电流90,相位差,1） 电压与电流的关系,2、 电感元件的交流电路,设：,2. 功率关系,(1) 瞬时功率,储能,放能,储能,放能,结论

4、：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。,(2) 平均功率,L是非耗能元件,用以衡量电感电路中能量交换的规模。用瞬时功率达到的最大值表征，即,单位：Var,(3) 无功功率 Q,电流与电压的变化率成正比。,1）电流与电压的关系,(1) 频率相同,(2),(3)电流超前电压90,相位差,则：,3、 电容元件的交流电路,设：,放电,充电,放电,结论：纯电容不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。,2）功率关系,(1) 瞬时功率,(2) 平均功率 ,同理，无功功率等于瞬时功率达到的最大值。,(3) 无功功率 Q,单位：Var,为了同电感电路的无功功率相比较，这里也设,则：,在

5、第一个四分之一周期内，电流由零逐渐增大，电感吸收功率，转化为磁场能量而电容放出储存在电场中的能量，而第二个四分之一周期，电感放出磁场能量，电容吸收功率，以后的四分之一周期重复上述循环。因此当电感和电容并联接在同一电路时，电感吸收功率时正好电容放出能量，电感放出能量时正好电容吸收功率，能量在它们之间相互交换，即感性负荷所需无功功率，可由电容器的无功输出得到补偿，这就是并联电容器的无功补偿作用。,电感,电容,三、 功率因数的提高,1.功率因数:对电源利用程度的衡量。,的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角,(1) 电源设备的容量不能充分利用,若用户： 则电源可发出的有功功率为：,若用户： 则电源可

6、发出的有功功率为：,而需提供的无功功率为:,所以 提高 可使发电设备的容量得以充分利用,无需提供的无功功率。,（2）增加线路和发电机绕组的功率损耗,(费电),所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的意义。,设输电线和发电机绕组的电阻为 :,所以提高 可减小线路和发电机绕组的损耗。,2. 功率因数cos 低的原因,日常生活中多为感性负载-如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。,40W220V白炽灯,40W220V日光灯,供电局一般要求用户的 否则受处罚。,常用电路的功率因数,(2) 提高功率因数的措施,3.功率因数的提高,必须保证原负载的工作状态不变。即： 加至负载上的电压和负

7、载的有功功率不变。,在感性负载两端并电容,(1) 提高功率因数的原则,结论,并联合适电容C后,(3) 电路总的有功功率不变,因为电路中电阻没有变， 所以消耗的功率也不变。,4. 并联电容值的计算,Q1,例1:,求并C前后的线路电流,并C前:,可见 : cos 1时再继续提高，则所需电容值很大(不经济)，所以一般不必提高到1。,并C后:,例2:,电源的额定电流为：,例2:,该电源供出的电流超过其额定电流。,（2）如将 提高到0.9后，电源提供的电流为,该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提高电网功率因数后，将提高电源的利用率。,四、煤矿电能用户分类及对电源的要求 根据供电中断后将发生的

8、危害程度，煤矿电能用户共分为三类：,一类用户：要求供电绝对可靠，如果供电中断，会造成生命危险及重要设备报废，给国家财产、矿工生命造成巨大损失。如主要通风机、主要提升机、主要排水设备、主斜井皮带输送机、煤矿医院等。 凡属第一类用户必须有备用电源，采取双回路供电方式。,二类用户：如果停止供电会严重减产，造成重大经济损失，如压风设备、采区变电所，第二类用户一般只需设专用供电线路，一般情况下不设计备用电源，但要有备用电源，便于发生故障后能够及时更换。,三类用户：停电后对生产无直接影响，如检修车间、生活办公、服务单位等，这类用户供电无特殊要求，可以采取几个用户合用一条供电线路和和分支接线方式。,五、煤矿

9、供电电压等级,交流电：110-220KV以上属超高压输电 35KV属高压输电 3、6、10KV用于大型机械的电动机或输电电压 1140V属供给采区采煤机组综采电器、掘进机组 660V为井下低压动力 380V用于地面或中小煤矿井下低压动力 127V用于井下照明、信号、煤电钻 36V供矿井磁力起动器控制回路及信号回路 直流电：250、550V供井下、车场、架线式电机车。,六、井下供电系统的特点,1、 采区工作面环境恶劣。主要表现以下几个方面。是有瓦斯、有煤尘、它们在一定条件下要燃烧爆炸，引起的后果极其严重；温度高(工作面25士5)湿度大(相对湿度97%以上)；电气设备容易受潮发生凝露、霉菌现象。,

10、2、馈电线路都是电缆网络，而且负荷变化大；由于井下电气设备、供电电缆移动频繁，随工作面推移变动，并根据新工作面负荷重新组合整定。,3、井下巷道峒室和工作面空间狭窄并常有岩石、煤块冒落危险。要求用于井下电气设备在结构上既要坚固耐碰，有一定机械强度，又要尽量减少重量和体积，以便于搬运移动，安装设备是选择顶板坚固无淋水的地方，保证设备安全。,4、井下电气设备工作处在起动频繁，负荷变化大的状态下工作，设备容易出现过载、电压不稳定、特别是采区综采机组大功率电动机，一般都是全压直接起动，起动时电流猛升到6-12倍额定电流值范围内，而电压瞬时降压，这种特点对并联补偿电容器设备内部保护提出了能够承受和限制的要

11、求。,5、我国煤矿井下供电系统采用中性电不接地系统(禁止井下变压器中性点接地)，目的是减少触电，电火灾和瓦斯煤尘爆炸的危险。电网一相接地，在变压器中性点接地系统中形成单相短路。,七、井下供电系统,高压电能经过敷设在井筒中的电缆送到井下中央变电所，再由井下中央变电所通过高压电缆将6KV电能送到采区变电所。,地面变电所：两路35KV进线电源，经变压器降压后的6KV电能，分别接通于两段母线上，经配电装置再用高压电缆向地面高压用户如提升、通风、压风等用电设备供电，对一类用户必须分别接在两段母线上形成双回路供电，对地面工业广场低压动力、照明也由接在高压母线上的变压器将6KV变为380/220V进行供电。

12、,中央变电所：井下供电是由地面变电站经由井筒中的高压电缆将6KV电能送到井下中央变电所的母线上，其电源的母线按规定不得少于两条，当一条主供线路发生故障时，备用电缆应能承担井下全部负荷。,深井供电系统图例,八、无功补偿通常采用的方法 主要有3种：低压就地无功补偿； 低压集中、分组无功补偿； 中压集中无功补偿。 下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。,1、低压就地无功补偿： 根据具体用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组与用电设备并连，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机吸收电感性设备的无功能量，转换成有功能量反送回电感设备。,低压就地补偿的优点： 1、从源头上转

13、化了无功能量，能够减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率； 2、用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出； 3、具有单个设备、占位小、安装容易，真实有效的减少大量的视在功率，节电（节能）效果显著的优点。,低压就地补偿缺点： 1、一次性投资金额较大，但是收益更大。 2、是负荷的变化补偿量也要跟随改变，对自动补偿控制器的响应要求高，而且要精确补偿的话补偿电容就不能容量过高，造成加一组就过补偿，减一组又不够现象。 3、不容易测量单机节电效果，只有所在变压器系统内的所有感性设备都加装低压就地无功补偿，才能够真实的测量到节电效果。,2、低压集中、分组无功补偿： 将低压

14、电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。,低压集中、分组补偿无功的优点： 低压集中、分组补偿，防止无功能量对上一级电网造成电压的波动，降低网损。 低压集中、分组补偿对企业而言社会意义远大于经济利益，具有一定的的经济性，是目前大对数企业无功补偿中常用的手段之一。,缺点是： 低压集中无功补偿，对于企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大于企业节约电费的收益非常有限。,中压集中无功补偿： 将并联电容器组直接装在变电所的610k

15、V中压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损，保护上游电网。同时便于运行维护，社会效益重大。,综上所述，低压就地无功补偿设备距离无功源最近，对企业节能效果最好，是生产企业效益和供电部门利益的双丰收的最佳方式。,SVC的基本结构类型：（Static Var Compensator） 晶闸管控制电抗器：(Thyristor Controlled Reactor,简称TCR) 晶闸管投切电容器：(Thyristor Switched Capacitor，简称TSC)。 TCR和TSC可以相互之间或者与固定电容器组(FC)组成 TCR+FC