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認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

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IP屬地：河北 更新時間：2024-03-01 格式：doc 頁數(shù)：40 大?。?26.00KB 人氣指數(shù)：12 舉報 版權(quán)申訴

1、<p>　　交流電機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)难芯?lt;/p><p>　　作 者： </p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　學(xué) 號：</b></

2、p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　2013年4月20日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引 言</b></p><p>　　1.1 什么是無功補(bǔ)償</p>&l

3、t;p>　　1.2 無功補(bǔ)償技術(shù)的歷程</p><p>　　1.3 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x</p><p>　　1.4 就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)和注意事項</p><p>　　第2章 無功補(bǔ)償原理</p><p><b>　　2.1 名詞解釋</b></p><p>　　2.2 無功補(bǔ)償?shù)脑?lt;/p

4、><p>　　2.2.1、無功補(bǔ)償?shù)脑?</p><p>　　2.2.2 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t及組合元件</p><p>　　2.3 無功補(bǔ)償投切方式</p><p>　　2.3.1 延時投切方式</p><p>　　2.3.2 瞬時投切方式</p><p>　　2.3.3 混合投切方式 </p

5、><p>　　2.4 無功功率補(bǔ)償裝置的選擇</p><p>　　2.4.1功率因數(shù)型控制器</p><p>　　2.4.2 無功功率（無功電流）型控制器</p><p>　　2.4.3 用于動態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破?lt;/p><p>　　第3章 無功補(bǔ)償計算</p><p>　　3.1 交流電動機(jī)就地?zé)o功

6、補(bǔ)償容量的計算及應(yīng)用</p><p>　　3.1.1 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性</p><p>　　3.1.2 電動機(jī)的功率因數(shù)</p><p>　　3.1.3 電動機(jī)無功補(bǔ)償?shù)姆诸?lt;/p><p>　　3.1.4 三相異步電動機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償容量計算</p><p>　　3.1.5 無功就地補(bǔ)償?shù)挠嬎愎?lt;/p&

7、gt;<p>　　3.2 KL-4T 智能無功功率自動補(bǔ)償控制器簡述</p><p>　　3.2.1 補(bǔ)償原理</p><p>　　3.2.2 計算方法及投切依據(jù)</p><p>　　3.2.3 常見故障及處理辦法</p><p>　　3.3 PDK2000配電綜合測控儀</p><p>　　3.3.1

8、補(bǔ)償原理</p><p>　　3.3.2 計算方法及投切依據(jù)</p><p><b>　　第4章 小結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　交流電機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)?/p>

9、研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著工業(yè)化程度的加速發(fā)展，電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展。三相異步電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中卻有極其廣泛的應(yīng)用。從三相異步電動機(jī)的作用和性能為出發(fā)點(diǎn)，探究三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性及功率因數(shù)與無功補(bǔ)償容量的計算及應(yīng)用具有重要意義。近年來節(jié)能工作越來越成為人們關(guān)注的問題，有

10、效合理地使用能源是促進(jìn)企發(fā)展、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)增長質(zhì)量和效益的有效途徑。在工廠企業(yè)中，各種生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備所需的動力大多由異步電動機(jī)來提供，而異步電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行時經(jīng)常處于輕載或空載狀態(tài)，其功率因數(shù)較低，導(dǎo)致線路上的電能損耗較大，因而急需對異步電動機(jī)進(jìn)行合理補(bǔ)償，提高節(jié)能效果，改善電能質(zhì)量。</p><p>　　關(guān)鍵字：功率因數(shù)，并聯(lián)電容器，無功補(bǔ)償，自動投切 </p><p><b>　

11、　第1章 引 言</b></p><p>　　1.1 什么是無功補(bǔ)償</p><p>　　無功功率補(bǔ)償，簡稱無功補(bǔ)償，在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)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(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用

12、不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。</p><p>　　交流電在通過純電阻的時候,電能都轉(zhuǎn)成了熱能,而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载?fù)載的時候,并不做功.也就是說沒有消耗電能,即為無功功率.當(dāng)然實(shí)際負(fù)載,不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載,一般都是混合性負(fù)載,這樣電流在通過它們的時候,就有部分電能不做功,就是無功功率,此時的功率因數(shù)小于1,為了提高電能的利用率,就要進(jìn)行無功補(bǔ)償。 </p>

13、<p>　　在大系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償還用于調(diào)整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。 </p><p>　　在小系統(tǒng)中，通過恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償方法還可以調(diào)整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉(zhuǎn)移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統(tǒng)，只要恰當(dāng)?shù)卦诟飨嗯c相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數(shù)均補(bǔ)償至1，而且可以使各相的有功電流達(dá)到平衡狀態(tài)。&l

14、t;/p><p>　　無功補(bǔ)償?shù)幕驹恚弘娋W(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,熱能,化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能;只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時,

15、電流滯后于電壓90℃.而電流在電容元件中作功時,電流超前電壓90℃.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180℃.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小, </p><p>　　無功補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方式：把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)

16、償。</p><p>　　異步電動機(jī)和變壓器等設(shè)備要消耗大量的無功功率。這些無功功率如果不能及時地得到補(bǔ)償?shù)脑?，會對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。首先，無功功率的增加會導(dǎo)致電流的增大，這不僅使設(shè)備及線路的損耗增加，而且還會威脅到設(shè)備的安全運(yùn)行；另外，電流和視在功率的增大也會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備容量的增加，同時電力用戶的啟動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大，這使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行大打折扣,無功儲

17、備的不足會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平的降低。隨著電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各個工業(yè)部門都采用大功率的硅整流設(shè)備，這些大型非線性整流負(fù)荷在運(yùn)行中引起的功率因數(shù)下降、電壓波動、閃變、三相不平衡以及波形畸變等一系列問題，已構(gòu)成派生性的電網(wǎng)“公害"，嚴(yán)重的影響著整個電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。與此同時，各種復(fù)雜的精密設(shè)備對電能質(zhì)量非常敏感，生產(chǎn)過程的自動化和智能化對電能質(zhì)量也提出了更高的要求，因此電力部門與用戶對電能質(zhì)量的改善提出了迫切需求。在電力系統(tǒng)

18、中，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的問題目益突出，大功率沖擊性負(fù)荷和不平衡負(fù)荷也日益嚴(yán)重，沖擊性的無功功率的負(fù)載，會使電壓產(chǎn)生劇烈的波動，例如電弧爐、軋鋼機(jī)等大型設(shè)備會產(chǎn)生頻繁的無功功率沖擊，</p><p>　　對于大中型用電用戶引起的電壓波動會危害連接在其公共供電點(diǎn)的其他用戶的電工設(shè)備，必須進(jìn)行治理。有效和經(jīng)濟(jì)的方法是采用相應(yīng)的動態(tài)無功功率補(bǔ)償。功率因數(shù)的提高，不僅能提高供電設(shè)備的供電能力，而且可以降低電力系統(tǒng)的電壓損失

19、，減少電壓波動，改善電能質(zhì)量，降低電能損耗，從而節(jié)省電力提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1.2 無功補(bǔ)償技術(shù)的歷程</p><p>　　早期的無功補(bǔ)償技術(shù)主要用于運(yùn)動無功補(bǔ)償裝置中，該類型裝置的典型代表是同步調(diào)相機(jī)，同步調(diào)相機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，其損耗、噪聲都很大，屬于運(yùn)動無功補(bǔ)償裝置，能進(jìn)行動態(tài)的無功補(bǔ)償。它是單獨(dú)裝設(shè)的、不與任何傳動裝置相連的、并且預(yù)定只以補(bǔ)償方式運(yùn)行的同步電動

20、機(jī)。對同步電動機(jī)來說，補(bǔ)償運(yùn)行方式實(shí)質(zhì)上就是在過勵或欠勵的情況下空載運(yùn)行的方式。這時，電動機(jī)中的損失是由電網(wǎng)供給其定子的有功電能來補(bǔ)償。同步調(diào)相機(jī)屬于一個均勻調(diào)整的容性或感性負(fù)荷。當(dāng)此負(fù)荷相當(dāng)大時，對供電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，亦即對電網(wǎng)中的損失和電壓數(shù)值，均有顯著程度的影響。同步調(diào)相機(jī)能像同步發(fā)電機(jī)一樣地快速增加勵磁，這對供電網(wǎng)在事故時恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)來說具有很大意義。在這些情況下，裝設(shè)在負(fù)荷中心附近地區(qū)的同步調(diào)相機(jī)可使用戶的電壓維持在較高的水

21、平。</p><p>　　隨著控制技術(shù)的進(jìn)步，它正被靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）所取代。電力系統(tǒng)中的大部分負(fù)荷是電感性的，其主要需要電容性無功功率的補(bǔ)償，來補(bǔ)償感性負(fù)荷消耗的部分無功功率，因此在受電端合理配置無功，可以提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)、降低設(shè)備容量、提高供電能力、減少功率損耗。</p><p>　　早期的SVC是飽和電抗器（SR）型的，盡管它具有靜止型的優(yōu)點(diǎn)，但它需要工作在飽和

22、狀態(tài)，損耗和噪聲都很大，而且存在非線性的問題，因而未能占據(jù)SVC 的主流。電容器是靜止設(shè)備，具有運(yùn)行維護(hù)簡單、無噪音、損耗低、效率高的特點(diǎn)，使并聯(lián)電容器補(bǔ)償方式具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的優(yōu)點(diǎn)，因此它在補(bǔ)償方面得到了廣泛應(yīng)用。并聯(lián)電容器補(bǔ)償可采用固定電容器（FC）補(bǔ)償和開關(guān)投切電容器自動補(bǔ)償兩種形式。前者由于不能調(diào)節(jié)，不能進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償；后者采用開關(guān)投切電容器，能進(jìn)行動態(tài)無功補(bǔ)償，在無功補(bǔ)償中占據(jù)重要地位。早期的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置多采用接觸器來

23、投切電容器，但此類產(chǎn)品在投入時電容器的初始電壓為零，而在合閘瞬間，電網(wǎng)電壓又往往不為零，使加在電容器兩端的電壓突然升高，進(jìn)而產(chǎn)生一個很大的沖擊涌流。在合閘瞬間沖擊涌流可能達(dá)到額定電流的幾十倍，不僅對電網(wǎng)造成沖擊，而且影響電容器的使用壽命。這種機(jī)械開關(guān)投切速度較慢，不能快速跟蹤負(fù)荷無功功率的變化；而且投切電容器時常會引起較為嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，可能使電容器承受過電壓而擊穿；接觸器觸頭易受電弧作用而燒毀或粘結(jié)，嚴(yán)重影響開關(guān)本身的使用

24、壽命。</p><p>　　后來出現(xiàn)了專用于投切電容器的接觸器，通過加入限流電阻來抑制涌流。以此類接觸器投切電容器，涌流一般能控制在額定電流的20倍以內(nèi)（通常為100倍左右）。這類加預(yù)投電阻的專用接觸器整體體積較大，由于涌流仍會使交流接觸器觸頭燒毀或粘結(jié)，在工作時也沒有真正解決浪涌電流問題，始終是影響開關(guān)本身使用壽命的根本原因。因此它逐漸被無觸點(diǎn)的電力電子器件所代替。1977年，美國GE公司首次在實(shí)際電力系統(tǒng)中演

25、示運(yùn)行了一種使用可控硅控制的靜止無功補(bǔ)償裝置。1978年，在美國電力研究院（EPRI）的支持下，西屋電氣公司（Westinghouse Electric Corp）制造的使用可控硅控制的靜止無功補(bǔ)償裝置投入實(shí)際運(yùn)行。在90年代后期，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展及半導(dǎo)體電力器件的成熟化，可控硅廣泛地應(yīng)用于SVC裝置中，占據(jù)了靜止無功補(bǔ)償裝置的主導(dǎo)地位。此類產(chǎn)品采用單片機(jī)控制大功率可控硅，在檢測到電網(wǎng)電壓過零時，開關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通，電容器上電壓緩慢

26、上升而無合閘涌流沖擊，從根本上解決了電力電容器投切時交流接觸器經(jīng)常燒結(jié)而損壞的不良情況。但在實(shí)際運(yùn)行中，無觸點(diǎn)開關(guān)也暴露出其不足之處：①由于可控硅導(dǎo)通后，存在0.7V的結(jié)壓</p><p>　　1.3 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x</p><p><b>　　無功補(bǔ)償?shù)囊饬x： </b></p><p>　?、叛a(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

27、</p><p>　?、茰p少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計容量，從而減少投資。 </p><p>　?、墙档途€損，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）&#

28、215;100%得出其中cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，cosΦ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則： </p><p>　　cosΦ>cosΦ，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少設(shè)計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢在必行。 </p><p>　　1.4 就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)和

29、注意事項</p><p>　　電網(wǎng)中常用的無功補(bǔ)償方式包括： </p><p>　?、?集中補(bǔ)償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組； </p><p>　　② 分組補(bǔ)償：在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器； </p><p>　?、?單臺電動機(jī)就地補(bǔ)償：在單臺電動機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。 </p><p&

30、gt;　　加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。 </p><p>　　確定無功補(bǔ)償容量時，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： </p><p>　?、?在輕負(fù)荷時要避免過補(bǔ)償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟(jì)的。 </p><p>　?、?功率因數(shù)越高，每千伏補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合

31、理補(bǔ)償 </p><p>　　就三種補(bǔ)償方式而言，無功就地補(bǔ)償克服了集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，是一種較為完善的補(bǔ)償方式： </p><p>　　⑴因電容器與電動機(jī)直接并聯(lián)，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。 </p><p>　?、朴欣诮档碗妱訖C(jī)起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電

32、動機(jī)與控制設(shè)備的使用壽命。 </p><p>　　無功就地補(bǔ)償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無功補(bǔ)償容量（kvar）；U---電動機(jī)的額定電壓（V）；Ι0---電動機(jī)空載電流（A）；但是無功就地補(bǔ)償也有其缺點(diǎn)：⑴不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償；眾所周之，無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。其中就地補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝

33、容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場合，各司其職。</p><p>　　無功補(bǔ)償常出現(xiàn)的問題</p><p>　　1、電容器損壞頻繁。 </p><p>　　2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運(yùn)行中常發(fā)生熔斷。 <

34、;/p><p>　　3、電容器組經(jīng)常投入使用率低。 </p><p>　　針對以上問題，我們認(rèn)為有必要進(jìn)行專題研究，對無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行綜合整治，以達(dá)到無功補(bǔ)償設(shè)備使用化運(yùn)行，提高電網(wǎng)電壓無功質(zhì)量和電能合格率。針對上述情況我們分析可能存在的原因如下： </p><p>　　1、電容器損壞主要原因由于在選擇電壓等級時沒有考慮諧波背景的影響，造成所選擇的電壓等級偏低，長期運(yùn)行

35、電容器將容易損壞。 </p><p>　　2、電容器外熔斷器經(jīng)常發(fā)生熔斷，主要是合閘涌流對熔斷器的沖擊或者熔斷器額定電流的選擇偏小造成的，或是不同電抗率組別的電容器組投切順序不當(dāng)所致。 </p><p>　　第2章 無功補(bǔ)償原理</p><p><b>　　2.1 名詞解釋</b></p><p>　　當(dāng)電網(wǎng)電壓的波形為

36、正弦波，且電壓與電流同相位時，電阻性電氣設(shè)備如白熾燈、電熱器等從電網(wǎng)上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。</p><p>　　電感性電氣設(shè)備如電動機(jī)和變壓器等由于在運(yùn)行時需要建立磁場，此時所消耗的能量不能轉(zhuǎn)化為有功功率，故被稱為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度f。在選擇變配電設(shè)備時所根據(jù)的是視在功率S，即有功功率和無功功率的幾何和：</p><p>　　S

37、 =（P2 + Q2）1/2</p><p><b>　　無功功率為:</b></p><p>　　Q=（S2 - P2）1/2</p><p>　　有功功率與視在功率的比值為功率因數(shù):</p><p><b>　　cosf=P/S</b></p><p>　　無功功率的傳輸

38、加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，故需對其進(jìn)行就近和就地補(bǔ)償。并聯(lián)電容器可補(bǔ)償或平衡電氣設(shè)備的感性無功功率。當(dāng)容性無功功率QC等于感性無功功率QL時，電網(wǎng)只傳輸有功功率P。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.85以上。</p><p>　　如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數(shù)為：</p><p>　　cosf= P/ (P2 + (QL- QC)

39、2)1/2</p><p>　　在實(shí)際工程中首先應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況和供電部門的要求確定補(bǔ)償后所需達(dá)到的功率因數(shù)值，然后再計算電容器的安裝容量：</p><p>　　Qc = P(tanf1 - tanf2)</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　Qc一電容器的安裝容量，kvar</p>

40、<p>　　P一系統(tǒng)的有功功率，kW</p><p>　　tanf1一補(bǔ)償前的功率因數(shù)角</p><p>　　tanf2一補(bǔ)償后的功率因數(shù)角 </p><p>　　無功功率補(bǔ)償： 無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硎前丫?/p>

41、有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，這就是無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼?lt;/p><p>　　力率電費(fèi)：是指電力用戶感性負(fù)載無功消耗量過大，造成功率因數(shù)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，從而按電費(fèi)額的百分比追收的電費(fèi)（詳細(xì)了解力率電費(fèi)調(diào)整辦法）。

42、</p><p>　　過零模塊：采樣及觸發(fā)可控硅（晶閘管）。是通過過零模塊對可控硅兩端進(jìn)行采樣，當(dāng)可控硅兩端電壓為零時，觸發(fā)可控硅，使電容器投入或切除。投入時無涌流，切除時無過電壓。</p><p><b>　　涌流及過電壓：</b></p><p>　　涌流是將電容器投入時瞬間產(chǎn)生的電流．如接觸器投入電容器時采用不了過零點(diǎn)，所以當(dāng)電容器投入時

43、瞬間相當(dāng)于短路，產(chǎn)生的電流會比電容器額定電流大幾十倍或上百倍．同時會將電容器的極板的許多耐壓薄弱點(diǎn)擊穿，造成電容器無法儲存能量，影響電容器的使用壽命．所以接觸器式電容柜不可以頻繁投切。</p><p>　　電壓是將電容器切除時瞬間產(chǎn)生的電壓．切除時由于電網(wǎng)電壓與電容器的端電壓產(chǎn)生迭加，從而產(chǎn)生過電壓。</p><p>　　投切振蕩：當(dāng)投入電容器時出現(xiàn)過補(bǔ)償，切除后又欠補(bǔ)償，造成電容器來回頻

44、繁投切，產(chǎn)生振蕩。</p><p>　　過補(bǔ)和欠補(bǔ)：欠補(bǔ)是指用電系統(tǒng)中感性無功大于容性無功。過補(bǔ)是指用電系統(tǒng)中容性無功大于感性無功。</p><p>　　編碼式投切：是指控制器投入電容器時采取的一種方式</p><p>　　例：現(xiàn)做一臺100KVAR的電容柜。</p><p>　　1、無編碼：可做10路，每路10KVAR，以10KVAR等級投

45、切。</p><p>　　2、有編碼：可做6路，前兩路每路為10KVAR，后4路每路20KVAR，投切等級也為10KVAR。</p><p>　　兩種方法比較起來都以10KVAR等級進(jìn)行投切，無編碼用了10路，而有編碼的只用了6路就可達(dá)到同樣的效果，減少了4回路。降低了產(chǎn)品的成本。</p><p>　　響應(yīng)速度：接觸器動作時間為幾百毫秒。（機(jī)械）可控硅(采樣和觸發(fā))

46、20毫秒就能將電容器投入。（電子）</p><p>　　諧 波：是由于非線性負(fù)載所引起電壓及電流的畸變，污染電網(wǎng)，是電氣設(shè)備的一種公害。</p><p>　　反送無功的害處：反送無功與無功欠補(bǔ)償同樣會使電壓電流產(chǎn)生電位差，造成功率因數(shù)過低。如果長期向電網(wǎng)反送大量的無功，將會引起電網(wǎng)電壓升高造成對電網(wǎng)的污染，嚴(yán)重時會造成電網(wǎng)崩潰耗．（電業(yè)局不允許長期向電網(wǎng)反送無功）。</p>

47、<p>　　投切信號的比較：功率因數(shù)，無功電流，無功功率三種方式。</p><p>　　1. 功率因數(shù)：用功率因數(shù)作為電容器投切信號的一種方式。如果系統(tǒng)功率因較低，無功功率又比較小，投入電容器又過補(bǔ)，過補(bǔ)后在切，就容易產(chǎn)生投切振蕩．</p><p>　　2. 無功電流及無功功率：用無功電流或無功功率作為電容器投切信號的一種方式，采系統(tǒng)中無功電流或無功功率，當(dāng)系統(tǒng)中無功功率小于控制

48、器所設(shè)置的參數(shù)，控制器不發(fā)出投入電容器的信號，避免了投切振蕩。減少了動作次數(shù)。</p><p>　　就地補(bǔ)償：全國供用電規(guī)則規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡。</p><p>　　就地補(bǔ)償是指針對于某一臺設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償，安裝在設(shè)備附近，具有投資少、體積小、安裝方便，補(bǔ)償效果好等特點(diǎn)．</p><p>　　就地補(bǔ)償適用于單臺設(shè)備容量較大，電力用戶輸電線路較長。就地平衡無功電流。

49、使電壓質(zhì)量得到保證，減少線路損耗。</p><p>　　2.2 無功補(bǔ)償?shù)脑?lt;/p><p>　　2.2.1、無功補(bǔ)償?shù)脑?</p><p>　　在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無功功率。 </p><p>　　有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能

50、）的電功率。 </p><p>　　無功功率比較抽象，它用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。 無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)械運(yùn)動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線

51、圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。 </p><p>　　打個比方，農(nóng)村修水利需要開挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么能運(yùn)到堤上? </p><p>　　在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如

52、果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 </p><p>　　但是從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。 </p><p>　　

53、無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。 </p><p>　　無功補(bǔ)償可以改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力、無功補(bǔ)償減少用戶電費(fèi)支出，是一項投資少，收效快的節(jié)能措施。 </p><p>　　不過在確定無功補(bǔ)償容量時應(yīng)注意在輕負(fù)荷時要避免過補(bǔ)償，倒送

54、無功功率勢必造成功率損耗增加；另外功率因數(shù)越高，補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償</p><p>　　電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,熱能,化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能;只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性

55、轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時,電流超前于電壓90℃.而電流在電容元件中作功時,電流滯后電壓90℃.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180℃.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,從而提高電能作功的能力,這就是無功補(bǔ)償?shù)牡览?</p><p>　　補(bǔ)償以后好處

56、顯而易見：</p><p>　　(1)補(bǔ)償無功功率,可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)</p><p>　　(2)減少發(fā),供電設(shè)備的設(shè)計容量,減少投資,例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cos4=0.95時,裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW;反之,增加0.52KW.對原有設(shè)備而言,相當(dāng)于增大了發(fā),供電設(shè)備容量.因此,對新建,改建工程.應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償,便可以減少設(shè)計容量,從而

57、減少投資.</p><p>　　(3)降低線損,由公式△P%=(1-cosΦ/cosΦ)X100%得出其中cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù),cosΦ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則</p><p>　　cosΦ>cosΦ,所以提高功率因數(shù)后,線損率也下降了.減少設(shè)計容量,減少投資,增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例,以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.所以,功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo),規(guī)

58、劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢在必行.</p><p>　　2.2.2 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t及組合元件</p><p>　　提高用電單位的自然功率因數(shù),無功補(bǔ)償分為集中補(bǔ)償,分散補(bǔ)償和隨機(jī)隨器補(bǔ)償,應(yīng)該遵循：全面規(guī)劃,合理布局,分級補(bǔ)償,就地平衡；集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合,以分散補(bǔ)償主;高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合,以低壓補(bǔ)償為主；調(diào)壓與降損相結(jié)合，以降損為主的原則.</p><p>　

59、　低壓無功補(bǔ)償設(shè)備的組合元件：</p><p>　?、贌o功功率自動補(bǔ)償控制器</p><p>　　根據(jù)電網(wǎng)無功功率是否達(dá)到無功設(shè)定值來控制電力電容器的投入和切除,并且有過,欠電壓保護(hù)功能</p><p>　　②無觸點(diǎn)可控硅模塊或智能復(fù)合開關(guān)</p><p>　?、垭娙萜?內(nèi)帶放電電阻)</p><p><b>

60、;　?、苋蹟嗥?lt;/b></p><p><b>　　⑤電流互感器</b></p><p><b>　?、薇芾灼?lt;/b></p><p><b>　?、唛_關(guān)</b></p><p>　　⑧電抗器(對無觸點(diǎn)開關(guān)起到過電流保護(hù)作用;對防止電容器過電流也起到抑制作用)<

61、;/p><p>　　另外,還裝配監(jiān)視用的電壓表,電流表,功率因數(shù)表和信號指示燈等.</p><p>　　2.3 無功補(bǔ)償投切方式</p><p>　　無功就地補(bǔ)償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無功補(bǔ)償容量（kvar）；U---電動機(jī)的額定電壓（V）；Ι0---電動機(jī)空載電流（A）；但是無功就地補(bǔ)償也有其缺點(diǎn)：⑴不能全面取代高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)

62、償；眾所周之，無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。其中就地補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補(bǔ)償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定使用場合，各司其職。</p><p>　　2.3.1 延時投切方式</p>&

63、lt;p>　　延時投切方式即俗稱的"靜態(tài)"補(bǔ)償方式。延時投切的目的在于防止過于頻繁的動作使電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩，這是很危險的。 </p><p>　　延時投切方式用于控制電容器投切的器件可以是投切電容器專用接觸器、復(fù)合開關(guān)或者同步開關(guān)。 </p><p>　　投切電容器專用接觸器有一組輔助接點(diǎn)串聯(lián)電阻后與主接點(diǎn)并聯(lián)。在投入過

64、程中輔助接點(diǎn)先閉合，與輔助接點(diǎn)串聯(lián)的電阻使電容器預(yù)充電，然后主接點(diǎn)再閉合，于是就限制了電容器投入時的涌流。 </p><p>　　復(fù)合開關(guān)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過零投入與電流過零切除，由繼電器接點(diǎn)來通過連續(xù)電流，這樣就避免了晶閘管的導(dǎo)通損耗問題，也避免了電容器投入時的涌流。但是復(fù)合開關(guān)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得比較復(fù)雜，成本也比較高，并且由于晶閘管對過流、過壓及對dv/d

65、t的敏感性也比較容易損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合開關(guān)故障多半是由晶閘管損壞所引起的 </p><p>　　同步開關(guān)是近年來最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機(jī)械開關(guān)的接點(diǎn)準(zhǔn)確地在需要的時刻閉合或斷開。對于控制電容器的同步開關(guān)，就是要在接點(diǎn)兩端電壓為零的時刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無涌流投入，在電流為零的時刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)的無電弧分?jǐn)唷Ｓ捎谕介_關(guān)省略了晶閘管，因此不僅成本降低，而且可靠性提高。同步開關(guān)是傳統(tǒng)機(jī)械開

66、關(guān)與現(xiàn)代電子技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物，使機(jī)械開關(guān)在具有獨(dú)特技術(shù)性能的同時，其高可靠性以及低損耗的特點(diǎn)得以充分顯示出來。 </p><p>　　當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷呈感性時，如電動機(jī)、電焊機(jī)等負(fù)載，這時電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個角度，當(dāng)負(fù)荷呈容性時，如過補(bǔ)償狀態(tài)，這時電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個角度，功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過補(bǔ)償裝置的控制器檢測供電系統(tǒng)的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數(shù)或無

67、功電流或無功功率。 </p><p>　　下面就功率因數(shù)型舉例說明。當(dāng)這個物理量滿足要求時，如cosΦ超前且>0.98，滯后且>0.95，在這個范圍內(nèi)，此時控制器沒有控制信號發(fā)出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當(dāng)檢測到cosΦ不滿足要求時，如cosΦ滯后且<0.95，那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測cosΦ如還不滿足要求，控制器則延時一段時間（延時時間可整定），再投入一組

68、電容器，直到全部投入為止。當(dāng)檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s，而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時間就為50分鐘，切除也這樣。在這段時間內(nèi)無功損失補(bǔ)只能是逐步到位。如果將延時時間整定的很短，或沒有設(shè)定延時時間，就可能會出現(xiàn)這樣的情況。當(dāng)控制器監(jiān)測到cosΦ〈0.95，迅速將電容器組逐一投

69、入，而在投入期間，此時電網(wǎng)可能已是容性負(fù)載即過補(bǔ)償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復(fù)始，形成震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。是否能形成振蕩與負(fù)載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說這個參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場情況整定，要在保證系統(tǒng)安全的</p><p><b>　　延時投切器件如下：</b></p><p>　　1，交流接觸器控制投入型補(bǔ)償裝置。由于電容器是電壓不能瞬變的器件，因此電容器投入時

70、會形成很大的涌流，涌流最大時可能超過100倍電容器額定電流。涌流會對電網(wǎng)產(chǎn)生不利的干擾，也會降低電容器的使用壽命。為了降低涌流，現(xiàn)在大部分補(bǔ)償裝置使用電容器投切專用接觸器，這種接觸器有1組串聯(lián)限流電阻與主觸頭并聯(lián)的輔助觸頭，在接觸器吸合的過程中，輔助觸頭首先接通，使電容器通過限流電阻接入電路進(jìn)行預(yù)充電，然后主觸頭接通將電容器正常接入電路，通過這種方式可以將涌流限制在電容器額定電流的20倍以下。 </p><p>

71、　　此類補(bǔ)償裝置價格低廉，可靠性較高，應(yīng)用最為普遍。由于交流接觸器的觸頭壽命有限，不適合頻繁投切，因此這類補(bǔ)償裝置不適用頻繁變化的負(fù)荷情況。 </p><p>　　2.晶閘管控制投入型補(bǔ)償裝置。這類補(bǔ)償裝置就是SVC分類中的TSC子類。由于晶閘管很容易受涌流的沖擊而損壞，因此晶閘管必須過零觸發(fā)，就是當(dāng)晶閘管兩端電壓為零的瞬間發(fā)出觸發(fā)信號。過零觸發(fā)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無涌流投入電容器，另外由于晶閘管的觸發(fā)次數(shù)沒有限制，可以

72、實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)動態(tài)補(bǔ)償（響應(yīng)時間在毫秒級），因此適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負(fù)荷情況。晶閘管導(dǎo)通電壓降約為1V左右，損耗很大（以額定容量100Kvar的補(bǔ)償裝置為例，每相額定電流約為145A，則晶閘管額定導(dǎo)通損耗為145×1×3=435W），必須使用大面積的散熱片并使用通風(fēng)扇。晶閘管對電壓變化率（dv/dt）非常敏感，遇到操作過電壓及雷擊等電壓突變的情況很容易誤導(dǎo)通而被涌流損壞，即使安裝避雷器也無濟(jì)于事，因?yàn)?/p>

73、避雷器只能限制電壓的峰值，并不能降低電壓變化率。 </p><p>　　此類補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，可靠性差，損耗大，除了負(fù)荷頻繁變化的場合，在其余場合幾乎沒有使用價值。 </p><p>　　3．復(fù)合開關(guān)控制投入型補(bǔ)償裝置。復(fù)合開關(guān)技術(shù)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過零投入與電流過零切除，由繼電器接點(diǎn)來通過連續(xù)電流，這樣就避免了晶閘管的導(dǎo)通損耗問題，也避免了電容器投

74、入時的涌流。但是復(fù)合開關(guān)技術(shù)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得相當(dāng)復(fù)雜，并且由于晶閘管對dv/dt的敏感性也比較容易損壞。 </p><p>　　4．同步開關(guān)投入型補(bǔ)償裝置。同步開關(guān)技術(shù)是近年來最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機(jī)械開關(guān)的接點(diǎn)準(zhǔn)確地在需要的時刻閉合或斷開。對于控制電容器的同步開關(guān)，就是要在開關(guān)接點(diǎn)兩端電壓為零的時刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無涌流投入，在電流為零的時刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)的無電弧

75、分?jǐn)唷?</p><p>　　同步開關(guān)技術(shù)中拒絕使用可控硅，因此仍然不適用于頻繁投切?？梢灶A(yù)見：使用磁保持繼電器的同步開關(guān)必將替代復(fù)合開關(guān)和交流接觸器。 </p><p>　　2.3.2 瞬時投切方式</p><p>　　瞬時投切方式即人們熟稱的"動態(tài)"補(bǔ)償方式，應(yīng)該說它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶，實(shí)際就是一套快速隨動系統(tǒng)，控制器

76、一般能在半個周波至1個周波內(nèi)完成采樣、計算，在2個周期到來時，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導(dǎo)通，投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個全部動作，這種控制方式是機(jī)械動作的接觸器類無法實(shí)現(xiàn)的。動態(tài)補(bǔ)償方式作為新一代的補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景。現(xiàn)在很多開關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯的裝置。當(dāng)然與國外同類產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。 </p>&

77、lt;p>　　動態(tài)補(bǔ)償?shù)木€路方式 </p><p><b>　　1 LC串接法 </b></p><p>　　這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應(yīng)速度快，閉環(huán)使用時，可做到無差調(diào)節(jié)，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據(jù)補(bǔ)償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該是非常理想的補(bǔ)

78、償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對較大，價格也要高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項技術(shù)到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。 </p><p>　　2 采用電力半導(dǎo)體器件 </p><p>　　作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。其不足之處是元件本身不能快速關(guān)斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護(hù)措施要

79、完善。當(dāng)解決了保護(hù)問題，作為電容器組投切開關(guān)應(yīng)該是較理想的器件。動態(tài)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數(shù)。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態(tài)響應(yīng)時間，準(zhǔn)確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。 </p><p>　　當(dāng)控制器采集到需要補(bǔ)償?shù)男盘柊l(fā)出一個指令（投入一組或多組電容器的指令），此時由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，相應(yīng)的電容器組也就并入線路運(yùn)行。需要強(qiáng)調(diào)的是晶閘管導(dǎo)

80、通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無涌流投切。當(dāng)控制指令撤消時，觸發(fā)脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關(guān)斷。關(guān)斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。 </p><p>　　元器件可以選單相晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負(fù)載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散

81、熱器及冷卻方式也要考慮周全。 </p><p>　　2.3.3 混合投切方式 </p><p>　　實(shí)際上就是靜態(tài)與動態(tài)補(bǔ)償?shù)幕旌希徊糠蛛娙萜鹘M使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補(bǔ)，但就其控制技術(shù)，目前還見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò)如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應(yīng)用范圍，節(jié)能效果更好。補(bǔ)償裝置選擇非等容電容

82、器組，這種方式補(bǔ)償效果更加細(xì)致，更為理想。還可采用分相補(bǔ)償方式，可以解決由于線路三相不平行造成的損失。</p><p>　　2.4 無功功率補(bǔ)償裝置的選擇</p><p>　　無功功率補(bǔ)償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實(shí)際上就是對無功功率補(bǔ)償控制器的選擇。控制器是無功補(bǔ)償裝置的指揮系統(tǒng)，采樣、運(yùn)算、發(fā)出投切信號，參數(shù)設(shè)定、測量、元件保護(hù)等功

83、能均由補(bǔ)償控制器完成。十幾年來經(jīng)歷了由分立元件--集成線路--單片機(jī)--DSP芯片一個快速發(fā)展的過程，其功能也愈加完善。就國內(nèi)的總體狀況，由于市場的需求量很大，生產(chǎn)廠家也愈來愈多，其性能及內(nèi)在質(zhì)量差異很大，很多產(chǎn)品名不符實(shí)，在選用時需認(rèn)真對待。在選用時需要注意的另一個問題就是國內(nèi)生產(chǎn)的控制器其名稱均為"XXX無功功率補(bǔ)償控制器"，名稱里出現(xiàn)的"無功功率"的含義不是這臺控制器的采樣物理量。采樣物理量

84、取決于產(chǎn)品的型號，而不是產(chǎn)品的名稱。 </p><p>　　2.4.1功率因數(shù)型控制器</p><p>　　功率因數(shù)用cosΦ表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。當(dāng)cosΦ=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數(shù)以減少無功損耗是這類控制器的最終目標(biāo)。這種控制方式也是很傳統(tǒng)的方式，采樣、控制也都較容易實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　* "延時"整

85、定，投切的延時時間，應(yīng)在10s-120s范圍內(nèi)調(diào)節(jié) "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大于0-2A 。 </p><p>　　* 投入及切除門限整定，其功率因數(shù)應(yīng)能在0.85（滯后）-0.95（超前）范圍內(nèi)整定。 </p><p><b>　　* 過壓保護(hù)設(shè)量 </b></p><p>　　* 顯示設(shè)置、循環(huán)投切等功能 <

86、/p><p>　　這種采樣方式在運(yùn)行中既要保證線路系統(tǒng)穩(wěn)定、無振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又要兼顧補(bǔ)償效果，這是一對矛盾，只能在現(xiàn)場視具體情況將參數(shù)整定在較好的狀態(tài)下工作。即使調(diào)整的較好，也無法禰補(bǔ)這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負(fù)荷時。舉例說明：設(shè)定投入門限；cosΦ=0.95（滯后）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現(xiàn)過補(bǔ)償，但cosΦ只要不小于0.95，控制器就不會再有補(bǔ)償指令，也就不會有電容器

87、組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。 </p><p>　　2.4.2 無功功率（無功電流）型控制器</p><p>　　無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數(shù)型的缺陷。一個設(shè)計良好的無功型控制器是智能化的，有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能兼顧線路的穩(wěn)定性及檢測及補(bǔ)償效果，并能對補(bǔ)償裝置進(jìn)行完善的保護(hù)及檢測，這類控制器一般都具有以下功能： </p><p&

88、gt;　　* 四象限操作、自動、手動切換、自識別各路電容器組的功率、根據(jù)負(fù)載自動調(diào)節(jié)切換時間、諧波過壓報警及保護(hù)、線路諧振報警、過電壓保護(hù)、線路低電流報警、電壓、電流畸變率測量、顯示電容器功率、顯示cosΦ、U、I、S、P、Q及頻率。 </p><p>　　由以上功能就可以看出其控制功能的完備，由于是無功型的控制器，也就將補(bǔ)償裝置的效果發(fā)揮得淋漓盡致。如線路在重負(fù)荷時，那怕cosΦ已達(dá)到0.99（滯后），只要再投

89、一組電容器不發(fā)生過補(bǔ)，也還會再投入一組電容器，使補(bǔ)償效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。采用DSP芯片的控制器，運(yùn)算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，不是所有的無功型控制器都有這么完備的功能。國內(nèi)的產(chǎn)品相對于國外的產(chǎn)品還存在一定的差距。 </p><p>　　2.4.3 用于動態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破?lt;/p><p>　　對于這種控制器要求就更高了，一般是與觸發(fā)脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能

90、力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，更重要的是有很好的完成動態(tài)補(bǔ)償功能。由于這類控制器也都基于無功型，所以它具備靜態(tài)無功型的特點(diǎn)。 </p><p>　　目前，國內(nèi)用于動態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破?，與國外同類產(chǎn)品相比有較大的差距，一是在動態(tài)響應(yīng)時間上較慢，動態(tài)響應(yīng)時間重復(fù)性不好；二是補(bǔ)償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統(tǒng)特性容易漂移，維護(hù)成本高、造成設(shè)備整體投資費(fèi)用高。另外，相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)也尚未見到，這方面落后于發(fā)展。 </p>

91、<p>　　第3章 無功補(bǔ)償計算</p><p>　　3.1 交流電動機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償容量的計算及應(yīng)用</p><p>　　三相異步交流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，價格低，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此三相異步電動機(jī)被廣泛應(yīng)用在電力拖動系統(tǒng)中，尤其是隨著電子技術(shù)的日新月異，使得三相異步電動機(jī)的性能得到了大大的提高。目前三相異步電動機(jī)被廣泛用在各個工業(yè)自動化電氣控制領(lǐng)域中，就不得不

92、對它的某些性能進(jìn)行探索。</p><p>　　3.1.1 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性</p><p>　　三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。由于轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率有一定的對應(yīng)關(guān)系，所以機(jī)械特性也常用轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)差率之間按一定的對應(yīng)關(guān)系成立。三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子電流和主滋通相互作用所產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)子電流與氣隙磁密度作用產(chǎn)生電磁力，遵守電磁力定律，但是由于轉(zhuǎn)子電流滯后轉(zhuǎn)

93、子電動勢，在氣隙磁場同一極性下面的各轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體中，電流方向不會相同，所以電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)有關(guān)。[1]主磁通決定于定子電動勢，而定子電動勢則決定于定子的電壓平衡關(guān)系，當(dāng)定子漏阻抗電壓降可以忽略不計時，定子電動勢與電網(wǎng)電壓相平衡，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓實(shí)際上是恒定的，所以主磁通可以近似認(rèn)為是恒定的。但是當(dāng)轉(zhuǎn)差率較大時，定子電流較大，定子漏阻抗電壓降不能忽略。轉(zhuǎn)差率增大使轉(zhuǎn)子電動勢增大，盡管轉(zhuǎn)子漏抗也增大，但轉(zhuǎn)子漏阻抗的增大比轉(zhuǎn)子漏抗的增

94、大要小，所以轉(zhuǎn)子電流隨轉(zhuǎn)差率的增大而增大。轉(zhuǎn)子電阻不隨轉(zhuǎn)差率的增大而減小。用電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系，繪制出三相異步電動機(jī)的特性是一條曲線。而三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線具有比較復(fù)雜的形狀。當(dāng)轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子頻率等于零，轉(zhuǎn)子漏抗等于零，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)等于1。但因轉(zhuǎn)</p><p>　　實(shí)際條件下，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)就是指靠外力克服所有靜阻轉(zhuǎn)矩的情況。隨著轉(zhuǎn)速從同步轉(zhuǎn)速開始降低，轉(zhuǎn)子繞組中有感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流

95、。轉(zhuǎn)差率增大使轉(zhuǎn)子電動勢和轉(zhuǎn)子電流均增大，使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)降低，主磁通也有所減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高即轉(zhuǎn)差率較小時，轉(zhuǎn)子漏抗比轉(zhuǎn)子電阻要小很多，轉(zhuǎn)子電流隨轉(zhuǎn)差率增加而增加較快，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)則減小較慢。隨著轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低，轉(zhuǎn)子漏抗相對于轉(zhuǎn)子電阻越來越大，使轉(zhuǎn)子電流增加較慢而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)減小較快，又因定子電流較大，主磁通隨轉(zhuǎn)速降低而減小越來越明顯，使得電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小。雖然三相異步電動機(jī)能夠產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩是臨界轉(zhuǎn)矩，但是如果勞動恰好等于臨界轉(zhuǎn)

96、矩的靜負(fù)載是不能穩(wěn)定運(yùn)行的。根據(jù)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性。因?yàn)橹灰霈F(xiàn)擾動使轉(zhuǎn)速稍有降低，就會導(dǎo)致拖動系統(tǒng)減速直到停止。因此，設(shè)計電動機(jī)時都把額定轉(zhuǎn)矩確定為臨界轉(zhuǎn)矩一半左右。[2]用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比來衡量電動機(jī)短時間允許超過額定負(fù)載的能力。因?yàn)?，額定轉(zhuǎn)矩是按照發(fā)熱條件允許的最大轉(zhuǎn)矩，如果使異步電動帶動接近于臨界轉(zhuǎn)矩的負(fù)載長時間運(yùn)行，就會使電動機(jī)因過熱而損壞。</p><p>　　3.1.2 電動機(jī)的功率因數(shù)

97、</p><p>　　功率因數(shù)是 指有功功率與視在功率的比值。通俗地講就是用電設(shè)備的實(shí)際出力與用電設(shè)備的容量的比值。提高功率因數(shù)能提高用電質(zhì)量，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，能提高企業(yè)用電設(shè)備的利用率，削減感性負(fù)載于電源之間原有能量交換等。</p><p>　　異步電動機(jī)運(yùn)行的前提是在氣隙內(nèi)建立主磁場，并隨之在某些部位有了漏磁場，這就需要滯后的無功電流和無功功率，所以它的功

98、率因數(shù)必然是滯后的?？蛰d時，定子電流僅有微小的鐵損耗電流是有功分量，功率因數(shù)很低，約為0.1~0.2。負(fù)載增加，轉(zhuǎn)子電流有功分量增加，定子電流有功分量也隨之增加，功率因數(shù)提高。額定負(fù)載附近，功率因數(shù)達(dá)最大。如果負(fù)載進(jìn)一步增加，轉(zhuǎn)速下降較多，轉(zhuǎn)差率增加較大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角增加，因此兩個轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角的余弦值都隨之下降。一般電動機(jī)額定負(fù)載時的功率因數(shù)約在0.75~0.90范圍內(nèi)。</p><p>　　3.1.3 電動

99、機(jī)無功補(bǔ)償?shù)姆诸?lt;/p><p>　　電動機(jī)的無功補(bǔ)償屬于末端補(bǔ)償，通常又稱為就地補(bǔ)償。從安裝位置和被補(bǔ)償電動機(jī)參數(shù)的角度來講，其又可分為單機(jī)就地補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償。單臺電動機(jī)就地補(bǔ)償，就是將補(bǔ)償電容器安裝在電機(jī)附近，且是單獨(dú)給該臺電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償。分散就地補(bǔ)償，是將補(bǔ)償電容器安裝在多臺電動機(jī)組附近，對多臺電機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償，如接在車間動力箱出線側(cè)母線上。這里講的分散組是相對于總配電房的集中補(bǔ)償而言。對不需要頻繁

100、操作的電容器?？捎每諝鈹嗦菲鞑僮?，而對于需要經(jīng)常操作的并聯(lián)電容器，可用專用交流接觸器操作。單機(jī)就地補(bǔ)償主要適合用于年運(yùn)行時間較長的電動機(jī)。在實(shí)際工作中，綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等各種因素，不可一概而論，而應(yīng)和分散補(bǔ)償及中補(bǔ)償?shù)钠渌绞较嗯浜希匀〉米罴训慕?jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　采用電容補(bǔ)償電動機(jī)無功功率，以中小型電動機(jī)為主要對象?？紤]到節(jié)能，節(jié)約的實(shí)際效益，對年利用小時數(shù)很少的，經(jīng)常停用的中小型電動機(jī)一般不采用

101、就地補(bǔ)償方式。[3]另外，為了降低補(bǔ)償技術(shù)的復(fù)雜性，對高速電機(jī)，經(jīng)濟(jì)反復(fù)開停的，點(diǎn)動，堵轉(zhuǎn)電動機(jī)，雙向轉(zhuǎn)動或反接制動的電動機(jī)以及高壓大容量電動機(jī)，也都不考慮采用就地補(bǔ)償。對于繞線型感應(yīng)電動機(jī)可以采用轉(zhuǎn)子進(jìn)相器補(bǔ)償，或者進(jìn)行同步化改造。也可以采用電容器就地補(bǔ)償。</p><p>　　3.1.4 三相異步電動機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償容量計算</p><p><b>　　補(bǔ)償容量的確定</

102、b></p><p>　　1、確認(rèn)各單獨(dú)用電設(shè)備的功率Pn和功率因素COSΦn，這二個參數(shù)可以查廠家的產(chǎn)品樣本資料，沒有廠家資料的可以采用設(shè)計手冊上的通用資料。</p><p>　　2、計算各單獨(dú)用電設(shè)備的無功功率Qn，計算方法有二種：</p><p>　　根據(jù)COSΦn算出功率因素角Φn（怎樣算相信學(xué)過函數(shù)的都可以了），則Qn=Pn/tagΦn。</p

103、><p>　　根據(jù)COSΦn和Pn算出視在功率Sn=Pn*COSΦn，Qn=(Sn*Sn-Pn*Pn)再開方。</p><p>　　3、分別算出總的有功功率Pj=∑Pn、無功功率Qj=∑Qn、視在功率Sj=∑Sn。</p><p>　　4、算出計算總負(fù)荷的實(shí)際功率因素COSΦj=Pj/Sj。若COSΦj達(dá)到規(guī)定的功率因素就可以不用補(bǔ)償，若沒達(dá)到，則進(jìn)行以下步驟。<

104、/p><p>　　5、算出規(guī)定功率因素的無功功率Q=Pj/COSΦ(Q為規(guī)定功率因素下的無功功率，COSΦ為規(guī)定的功率因素）</p><p>　　6、算出需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率Qb=Qj-Q。</p><p>　　7、最后根據(jù)Qb選擇補(bǔ)償電容容量。</p><p>　　另外，你的功率因素補(bǔ)償?shù)?.85不符合要求，要求大于0.9。一般最好按補(bǔ)償?shù)?.9

105、2-0.95來設(shè)置補(bǔ)償電容的容量，以保證無功補(bǔ)償有上下浮動的余地，太低有時達(dá)不到規(guī)定，補(bǔ)償太高也不好，會增加諧振過電壓的機(jī)會。</p><p>　　補(bǔ)償容量的確定可以根據(jù)負(fù)荷的最大功率、補(bǔ)償前的功率因數(shù)及要求補(bǔ)償后達(dá)到的功率因數(shù)，用下式計算確定：</p><p>　　Q =α*P*（tanφ1—tanφ2）</p><p>　　式中：Q — 所需補(bǔ)償?shù)目偀o功功率，k

106、var；α— 平均負(fù)荷系數(shù)，取0.7~0.8；</p><p>　　P — 用戶最大負(fù)荷，kW；</p><p>　　tanφ1—補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角</p><p>　　tanφ2—補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角</p><p>　　或 Q =α*P*q</p><p>　　q — 補(bǔ)償率，kvar / kW （可從附表

107、中查?。?lt;/p><p><b>　　附表如下</b></p><p>　　3.1.5 無功就地補(bǔ)償?shù)挠嬎愎?lt;/p><p>　　一般三相異步電機(jī)補(bǔ)償容量的計算，在有監(jiān)測條件的單位，應(yīng)根據(jù)對電動機(jī)的有功功率及功率因數(shù)的實(shí)測值進(jìn)行計算。計算公式:</p><p>　　其中: P為電機(jī)實(shí)際負(fù)載下的有功功率 ，COSφ1為實(shí)

108、際負(fù)載下的功率因數(shù)，COSφ2為補(bǔ)償后要求達(dá)到的功率因數(shù)。</p><p>　　在無實(shí)測數(shù)據(jù)的情況下，可利用電動機(jī)額定電壓下的空載電流進(jìn)行計算。采用瑞典通用電氣公司推薦的方法，即公式: </p><p>　　式中 : In為額定電流， 為額定負(fù)載時的功率因數(shù)。</p><p>　　無功就地補(bǔ)償技術(shù)具有投資少，節(jié)電效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，但無功就地補(bǔ)償是有條件的，它適用于負(fù)荷