【正文】 利用調相機做無功功率電源，這種裝置調整性能好，在電力系統(tǒng)故障情況下，也能維持系統(tǒng)電壓水平，可提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但造價高，投資大，損耗也較高。 （五）減少用戶開支，降低生產成本 （六）減小供電設備容量，節(jié)省電網(wǎng)投資 四 無功補償及其方法 （一） 無功功率補償?shù)幕靖拍? 無功功率補償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守摵傻难b置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量，能量在兩種負荷之間互相交換。 可見，在一定的電壓和電流下提高 ?cos ，其輸出的有功功率越大，因此改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設備潛力，提高設備利用率的有效方法。 對感性負荷，有功功率、無功功率和視在功率之間的關系如圖所 示。 二 電力網(wǎng)絡的功率因數(shù) 接在電網(wǎng)中的許多用電設備是根據(jù)電磁感應原理工作的。 近年來，隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡逐漸形成，同時對電網(wǎng)無功功率的要求也日益嚴格。傳統(tǒng)上無功功率一般采用平均無功功率概念，它是電路中儲能元件與電源交換功率的最大值，也是儲能元件與電源間交換能量的一種量度。 河北工程大學 畢業(yè)設計 3 第二節(jié) 無功補償和提高功率因數(shù)的意義 一 無功補償?shù)幕靖拍? 無功功率在電氣技 術領域是個必不可少的重要物理量。同時，電容器在密閉較嚴時易出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。 第一節(jié) 現(xiàn)有補償裝置存在的問題及解決方法 上面所述的方法只局限于某一段電路，并沒有從整個電力網(wǎng)的角度來分析。其中前一種方法適用于居民、商業(yè)及小型工廠的低壓供電系統(tǒng)，而后一種方法適用于大型工廠中的無功功率補償。相位測量可以采用單片機計數(shù)配合電子線路實現(xiàn)。本設計就是要完成這樣的實際裝置。河北工程大學 畢業(yè)設計 I：張國偉 指導老師：劉文勝 二 00 九年六月 河北工程大學 畢業(yè)設計 II 前 言 ...........................................................................................................III 第一章 動態(tài)無功功率補償裝置概述 .............................................................. 1 第一節(jié) 現(xiàn)有補償裝置存在的問題及解決方法 ......................................... 1 第二節(jié) 無功補償和 提高功率因數(shù)的意義 ................................................. 3 第三節(jié) 無功功率補償技術的發(fā)展趨勢 ............................................. 13 第二章 補償裝置現(xiàn)狀的調研與問題的提出 ................................................. 15 第一節(jié) 無 功功率補償?shù)姆N類和特點 ....................................................... 15 第二節(jié) 問題的提出 ............................................................................ 21 第三章 無功功率優(yōu)化動態(tài)補償裝置 .......................................................... 25 第一節(jié) 裝 置簡介 ........................................................................ 25 第二節(jié) 工作原理 .............................................................................. 26 A ...................................................................................................................... 30 第三節(jié) 抗干擾措施 .............................................................................. 41 第四章 設計總結 ................................................................................ 43 參考文獻： ..................................................................................................... 45 河北工程大學 畢業(yè)設計 III 前 言 無功功率補償是電力系統(tǒng)的經(jīng)典話題，補償?shù)卯?，可以提高供電效率，減少線路損耗，提高供電質量。要考慮適應現(xiàn)場惡劣電磁環(huán)境，保證能夠長期可靠運行，不發(fā)生死機現(xiàn)象 。電容投切控制使用固態(tài)無觸點開關，采取過零寬高頻調制脈沖觸發(fā)方式，以減少沖擊電流；關斷采用電流過 零自然關斷；投入采用記憶方式，保證原電容充電方向與系統(tǒng)電源方向一致。 在實際應用中，由于電路特性是隨時變化的，為了達到較好的補償效果，就必須動態(tài)跟蹤電路特性的變化，實時監(jiān)測電路中 U 與 I 的相位差角，根據(jù)角的大小決定并聯(lián)電容器的值。為了彌補這一缺陷，就有必要對整個供電系統(tǒng)中的各段電路功率因數(shù)補償裝置進行集中調控，使整個系統(tǒng)處于協(xié)調工作狀態(tài)。為及時發(fā)現(xiàn)并解決這一問題，也應對電容器的工作溫度、電容量等參數(shù)進行檢測，并將檢測結果及時發(fā)送給控制終端，便于及時維修更換，避免事故的發(fā)生。變化的磁場產生變化的電場，變化的電場產生變化的磁場，這正是無功功率交換的規(guī)律。在非正弦電路中，無功功率的概念卻很抽象，并且至今未獲得公認的無功功率定義。無功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全運行所不可缺少的部分。例如，通過磁場，變壓器才能改變電壓并且將能量送出去，電動機才能轉動并帶動機械負荷。 S = (P2+Q2)1/2 （ 1— 1） 式中 S—— 視在功率， kVA； 河北工程大學 畢業(yè)設計 4 P—— 有功功率， kW； Q—— 無功功率， kvar。 （二）提高功率因數(shù)可減少電壓損失 因為電力網(wǎng)的電壓損失可借下式求出： UQXPRU )( ??? (1─ 2) 可以看出，影響的因素有四個：線路的有功功率 P，無功功率 Q，電阻 R 和電 抗X。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，這就是無功功率補償?shù)幕驹?。?kvar 無功的損耗約為１ .8— %，運行維護技術較復雜，宜裝設在電力系統(tǒng)的中樞變電所，一般用戶很少應用。這種方法的缺點是電力電容器使用壽命較短；無功出力與運行電壓平方成正比，當電力系統(tǒng)運行電壓降低，補償效果降低，而運行電壓升高時，對用電設備過補償，使其端電壓過分提高，甚至超出標準規(guī)定，容易損壞設備絕緣，造成設備事故，彌補這一缺點應采取相應措施以防止向電力系統(tǒng)倒送無功功率 。 河北工程大學 畢業(yè)設計 6 b、 并聯(lián)補償是把電容器直接與被補償設備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。如圖 7— 2 所 示。因此總電流 I 將滯后于電壓一個角度φ。 降低功率損耗和電能損失 在三相交流電路中，功率損耗△ P 圖 3 電容補償電路原理圖 的計算公式如下： Δ P=3P2R 103/U2（ COSφ） 2 （ 1 2） 河北工程大學 畢業(yè)設計 7 由式可見，功率損耗和功率因數(shù)的平方成反比。 由上式可見，當線路 中的無功功率 Q 減少以后，電壓損失△ U也就減小了。而三相電容器只要其額定電壓等于或高于 電網(wǎng)的額定電壓即可直接接入使用。安裝電容器進行無功功率補償時，可采取集中、分散或個別補償三種形式。但這種方法在用河北工程大學 畢業(yè)設計 8 電設備非連續(xù)運轉時，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補償效益。電容器就地補償?shù)臒o功功率稱為釋放功率，其大小與初始功率因數(shù)和電容器的安裝容量及其安裝位置有關。 （二） 并聯(lián)電容器電流的計算 按標稱容量和額定電壓計算電流 單相 IC= （ A） （ 1 5） 三相 IC= （ A） （ 1 6） 式中 IC—— 電容器額定容量， A； Q—— 電容器標稱容量， kvar； Q 103 314U2 河北工程大學 畢業(yè)設計 9 U—— 電容器額定電壓， kV。 按提高功率因數(shù)確定補償容量 按提高功率因數(shù)確定補償容量的方法簡 便明確，為國內外所通用。那么，就可以利用查表法，求出無功補償容量 QC。其近似計算法公式為： QC= (kvar) （ 113） 式中 △ U—— 需要提高的電壓值； V； U2—— 需要達到的電壓值， KV； X—— 線路電流，Ω。欲求電容器的補償容量，可根據(jù)原有功由上式可以繪