無功補償技術論文范文
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第1篇
無功功率補償裝置的主要作用是:提高負載和系統的功率因數,減少設備的功率損耗,穩定電壓,提高供電質量。在長距離輸電中,提高系統輸電穩定性和輸電能力,平衡三相負載的有功和無功功率等。
一、無功功率補償的作用
1、改善功率因數及相應地減少電費
根據國家水電部,物價局頒布的“功率因數調整電費辦法”規定三種功率因數標準值,相應減少電費:
(1)高壓供電的用電單位,功率因數為0.9以上。
(2)低壓供電的用電單位,功率因數為0.85以上。
(3)低壓供電的農業用戶,功率因數為0.8以上。
2、降低系統的能耗
功率因數的提高,能減少線路損耗及變壓器的銅耗。
設R為線路電阻,ΔP1為原線路損耗,ΔP2為功率因數提高后線路損耗,則線損減少
ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)
比原來損失減少的百分數為
(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)
式中,I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)補償后,由于功率因數提高,U2>U1,為分析方便,可認為U2≈U1,則
θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)
當功率因數從0.8提高至0.9時,通過上式計算,可求得有功損耗降低21%左右。在輸送功率P=3UIcosφ不變情況下,cosφ提高,I相對降低,設I1為補償前變壓器的電流,I2為補償后變壓器的電流,銅耗分別為ΔP1,ΔP2;銅耗與電流的平方成正比,即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2,認為U2≈U1時,即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知,功率因數從0.8提高至0.9時,銅耗相當于原來的80%。
3、減少了線路的壓降
由于線路傳送電流小了,系統的線路電壓損失相應減小,有利于系統電壓的穩定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高),有利于大電機起動。
二、我國電力系統無功補償的現狀
近年來,隨著國民經濟的跨越式發展,電力行業也得到快速發展,特別是電網建設,負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升,也使電網中無功功率不平衡,導致無功功率大量的存在。目前,我國電力系統無功功率補償主要采用以下幾種方式:
1.同步調相機:同步調相機屬于早期無功補償裝置的典型代表,它雖能進行動態補償,但響應慢,運行維護復雜,多為高壓側集中補償,目前很少使用。
2.并補裝置:并聯電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置,但電容補償只能補償固定的無功,盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應負載無功的動態變化,但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調節,不能實現無功的平滑無級的調節。
3.并聯電抗器:目前所用電抗器的容量是固定的,除吸收系統容性負荷外,用以抑制過電壓。
以上幾種補償方式在運行中取得一定的效果,但在實際的無功補償工作中也存在一些問題:
1.補償方式問題:目前很多電力部門對無功補償的出發點就地補償,不向系統倒送無功,即只注意補償功率因素,不是立足于降低系統網的損耗。
2.諧波問題:電容器具有一定的抗諧波能力,但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響,甚至造成電容器的過早損壞;并且由于電容器對諧波有放大作用,因而使系統的諧波干擾更嚴重。
3.無功倒送問題:無功倒送在電力系統中是不允許的,特別是在負荷低谷時,無功倒送造成電壓偏高。
4.電壓調節方式的補償設備帶來的問題:有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的,線路電壓的波動主要由無功量變化引起的,但線路的電壓水平是由系統情況決定的,這就可能出現無功過補或欠補。
三、無功功率補償技術的發展趨勢
根據上述我國無功功率補償的情況及出現的問題,今后我國的無功功率補償的發展方向是:無功功率動態自動無級調節,諧波抑制。
1.基于智能控制策略的晶閘管投切電容器(TSC)補償裝置
將微處理器用于TSC,可以完成復雜的檢測和控制任務,從而使動態補償無功功率成為可能。基于智能控制策略的TSC補償裝置的核心部件是控制器,由它完成無功功率(功率因數)的測量及分析,進而控制無觸點開關的投切,同時還可完成過壓、欠壓、功率因數等參數的存貯和顯示。TSC補償裝置操作無涌流,跟蹤響應快,并具有各種保護功能,值得大力推廣。
2.靜止無功發生器(SVG)
靜止無功發生器(SVG)又稱靜止同步補償器(STATCOM),是采用GTO構成的自換相變流器,通過電壓電源逆變技術提供超前和滯后的無功,進行無功補償,若控制方法得當,SVG在補償無功功率的同時還可以對諧波電流進行補償。其調節速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件,諧波含量小,同容量占地面積小,在系統欠壓條件下無功調節能力強,是新一代無功補償裝置的代表,有很大的發展前途。
3.電力有源濾波器
電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術,對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”。因此,電力有源濾波器有很快的響應速度,對變化的諧波和無功功率都能實施動態補償,并且其補償特性受電網阻抗參數影響較小。
電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電流型。目前實用的裝置90%以上為電壓型。從與補償對象的連接方式來看,電力有源濾波器可分為并聯型和串聯型。并聯型中有單獨使用、LC濾波器混合使用及注入電路方式,目前并聯型占實用裝置的大多數。
4.綜合潮流控制器
第2篇
為了滿足電力網和負荷端的電壓水平，保證電網的順利運行，無功補償技術應運而生，被廣泛應用于高壓電網和低壓電網中，對維系電網的穩定性有重要的意義。利用無功補償技術，會在一定程度上降低電力網中的損耗，從而減少電能運輸過程中的損耗，提高電能的使用效率；利用無功補償技術，能有效提升電網中供電設備的容量，有效控制配電系統的電壓損耗。為了保證無功補償技術的運行效果，在電力網和負荷端應該設置電容器、調相機等相應的無功電源。在電力系統中，無功功率最多的電氣設備當屬異步電動機和變壓器等電感性負荷，它們占80%.在實際操作中，供電企業可以采用靜態或動態無功補償方式，以保證各項設備的正常運行。
2電力無功補償的關鍵技術
在電氣自動化工程中，電力無功補償的電力負荷功率因數是重要的技術指標。在電力系統中，功率因數越大越好，功率因素越大，無功功率的傳輸就會大大減少，從而減少有功功率的損耗。因此，在電氣自動化工程中，應該適當提高電力負荷的功率因數，有效改善電壓質量。另外，并聯電容器補償無功功率也是電力無功補償的重要關鍵技術。用電容器的無功補償能夠有效降低電網線損，為用戶提供優質的電壓。其中，在電容器投入和切除的過程中，無功補償電壓會發生變化。
3具體應用
3.1設計真空斷路器
在電氣自動化中，利用無功補償設計能夠有效節約成本，被廣泛應用于實際工作中。借助于無功補償技術，將固定濾波器與合閘管調節電抗器有機結合起來，從而形成新的無功補償裝置。在實際使用過程中，有效保證了濾波器的電流平衡，最大限度地滿足電氣自動化系統的功率因數需求，在短時間內實現對系統的無功補償，從而在降低能耗方面發揮重要的作用。
3.2對用電客戶進行無功補償
在對用電客戶進行無功補償的過程中，主要的實現途徑有2種：①利用無功補償使用戶的實際電力功率因數與國家預期的電力功率因素相符，逐漸增多電費補償，增強群眾的節能意識，對用戶實現無功補償；②將無功補償技術應用于用戶內部配網中，有效降低無功消耗，減輕能源壓力。通過這2種途徑可以有效降低能耗，減輕用戶的經濟壓力。
3.3對回路電流進行無功補償
在對電流回路進行無功補償的工程中，主要手段是借助固定濾波器來實現。借助固定濾波器調節飽和電感器，改變其內部的磁能飽和程度，從而改變感性電流，最終實現對回路電流進行無功補償的效果。在這個過程中，回路中的感性電流與固定濾波器中的多余電容性相互抵消，從而保證了電流的平衡性。然后，用串聯的方法將濾波器和電抗器連接在一起，實現兩者的電壓串聯，調節降壓按鈕就可以實現對電壓的調控，降低電網中的電壓，最終實現無功補償的效果。
3.4應用實例——以某變電站為例
在實際生活中，該變電站是一個供電中心，承擔著整個區域的供電任務。由于區域內用戶的需求不同，所以，其供電的電壓等級也分為好多不同的類型。在配電過程中，按照“分級補償、就地平衡”的原則，在配電過程中普遍采用了無功補償技術，平衡了配電線路和電力用戶的無功功率，使變電站無需再單獨承擔無功電力。在該變電站的配電過程中，容性無功補償裝置得到了廣泛的應用，在該區域的電力配網中發揮著重要作用，極大地降低了電力輸送過程中的能量損耗，并且對負荷兩側的無功補償也起到了兼顧的作用。在使用過程中，容性無功補償裝置的相關性質是根據主變壓器容量來確定的，一般確定為主變壓器容量的10%～30%.在變電站的實際操作過程中，如果主變壓器的最大負荷為35～110kV，則必須保證高壓側功率因數要大于0.95.如果主變壓器的單臺容量大于40MVA，則應該為每臺主變壓器配置2組以上的容性無功補償裝置，以確保無功補償技術能夠正常運轉，保證技術的使用效果，實現降低能耗的目標。在該變電站的實踐過程中，應該以自身的無功損耗補償為主。為了確定最佳的補償容量，在實踐中應該遵循以下3個原則：①保證無功補償技術的主要應用場所是主變壓器的無功損耗，空載狀態和負載狀態下的無功損耗都包含于其中；②如果主變壓器長期處于輕負荷狀態，則補償容量可以直接選取最小值補償；③對于負荷重的主變壓器，應該先提高電壓幅度，根據電壓幅度的具體狀態選擇補償容量。
4結束語
第3篇
穩態補償和迅速跟蹤補償相結合的方式，是目前電力系統無功補償的一個新趨勢，它對于一些大型的重工鋼鐵企業等用電量較大的工業用電有著很好的節能降耗作用，特別是在這種工業設備用電量大、負載變化頻率快、波動的幅度大的情況下，其能夠及時的進行跟蹤無功補償，具有較好補償效果。這種無功補償的方法不僅給企業降低了能耗和成本，而且能夠很好的擴充設備的容量，提高其功率效率，從而提高其生產產量。
2改進電力系統無功補償的投切方式
智能復合投切開關智能復合投切開關，其是結合了固態繼電器與交流接觸器的優點，并通過并聯的方式連接，其很大程度上降低了能耗，還能夠快速的進行投切。機電一體智能真空投切開關機電一體智能真空投切開關，其是采用低壓真空消弧空室和永磁的操作機構，其能夠很好的適應電容器串聯電抗回路的投切，且其具有使用壽命長，高可靠性的特點。過發觸發固態繼電器投切開關過零觸發固態繼電器投切開關，其在投切過程中對電網無沖擊、動態響應快、且無涌流出現，其使用壽命一般也比較長，但其有一定的功耗。
3采用智能無功控制策略
采用智能無功控制策略的意義對于目前的新的技術環境來說，其具較強的復雜性與變化性的特點，這對電網技術的升級與改造來說，是一個新的挑戰與機遇。采用智能無功控制策略，對于目前的電網負載來說，是一個新的升級改造的技術革新的過程，它必定會對我國的電網電力系統的發展貢獻出新的力量。
4無功補償技術在電網中的應用
無功補償技術在電力自動化技術中的應用有著重要的作用，其對電力系統中無功負荷的補償，很大程度上降低了電力系統的電能損耗，有利于節約能源。隨著電力系統自動化智能化建設的加快，無功補償技術也必將迎來新的技術發展。首先對于傳統的老舊元器件來說，由于其有著一定的功耗，而且效率低，所以其必將會被新的技術所淘汰。新時期下，淘汰落后無功補償技術與設備，推廣最新的無功補償技術新思想，實現新的電力系統的無功布局，以消除傳統無功補償技術的低效能、高功耗的問題是電力系統無功補償技術發展的新趨勢。無功補償技術作為一種降低電網能耗的技術手段，其效能的發揮對于電網在運行中的損耗值的大小起著關鍵性的作用。所以要加快對電力系統智能化無功補償技術的布局和引入，對智能化無功補償技術的布局，要從思想上對其有一個全新的認識，其就是對電網元功平衡要做到實時、實地、零傳輸的要求。電網無功補償的零功率平衡是指，在任何一個地方，任何一個瞬間，無功功率都可以自動調節平衡，從而保證輸變電站線路及電壓層級之間的元功率傳輸為零，這樣才能真正做到無功功率的真正的平衡。在電網的發展與應用中，要提升電網的運行效率，就要不斷對電網的無功補償技術進行改進和更新。對電網無功補償技術的改進和更新，要從整個電網的整體布局與運行進行設計與控制，同時還要引入現有的自動化智能化控制系統，從整體上根據電網中各種物理數據之間的動態變化與關系，通過自動化智能化控制系統進行調控補償，真正使得電力系統的無功補償做到實時實效的功能特點。
5結語
