【正文】 .....................................................................................................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(shù)的發(fā)展趨勢 ............................................. 13 第二章 補償裝置現(xiàn)狀的調(diào)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(shè)計總結(jié) ................................................................................ 43 參考文獻： ..................................................................................................... 45 河北工程大學 畢業(yè)設(shè)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)卯敚梢蕴岣吖╇娦?，減少線路損耗，提高供電質(zhì)量。電容投切控制使用固態(tài)無觸點開關(guān)，采取過零寬高頻調(diào)制脈沖觸發(fā)方式，以減少沖擊電流；關(guān)斷采用電流過 零自然關(guān)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。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(diào)控，使整個系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)工作狀態(tài)。變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，這正是無功功率交換的規(guī)律。無功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)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。 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(shè)計 4 P—— 有功功率， kW； Q—— 無功功率， kvar。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怼＿@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(shè)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(shè)備絕緣，造成設(shè)備事故，彌補這一缺點應(yīng)采取相應(yīng)措施以防止向電力系統(tǒng)倒送無功功率 。如圖 7— 2 所 示。 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(shè)計 7 由式可見，功率損耗和功率因數(shù)的平方成反比。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。但這種方法在用河北工程大學 畢業(yè)設(shè)計 8 電設(shè)備非連續(xù)運轉(zhuǎn)時，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補償效益。 （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(shè)計 9 U—— 電容器額定電壓， kV。那么，就可以利用查表法，求出無功補償容量 QC。欲求電容器的補償容量，可根據(jù)原有功由上式可以繪制出圖 77的曲線。 （二）接線方法。若電容器安裝在室外，應(yīng)將其安裝在臺架上，且臺架應(yīng)符合標準要求。并聯(lián)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(lián)型占實用裝置的大多數(shù)。其中，能夠進行無功功率動態(tài)補償?shù)幕谥悄芸刂撇呗缘?TSC 仍然需要大力推廣。 （一） 集中補償 集中補償是將電容器裝設(shè)在用戶專用變電所或配電室的低壓母線上，對無功進行統(tǒng)一補償。集中補償一般按提高功率因數(shù)的需要確定補償容量。 補償容量按國家標準 GB500521995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第 條規(guī)定： “接在電動機控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng)超過電動機勵磁電流的 倍，其饋電線截面和過電流保護裝置的整定值，應(yīng)按電動機 電容器組的電流確定。 河北工程大學 畢業(yè)設(shè)計 18 （三） 減少了線路的壓降 由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)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。 ” 因此必須符合 QC 的條件。 （二） 電容補償方式的選擇 采用并聯(lián)電容器作為人工無功補償，為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡，即低壓部分的無功宜由低壓電容器補償，高壓部分的無功宜由高壓電容器補償。則 )( 2130 ??? tgtgPQ C ?? (26) α 為平均負荷因數(shù)。根據(jù)負荷計算，共采用六路 10kV 電源，分別對高壓電動機直配。 對于低壓設(shè)備，由二臺 1000kVA 及二臺 1600kVA 變壓器配出，低壓電機布置較分散，因此，在變電所變壓器低壓側(cè)采用電容器組集中自動補償。手動投切難以適應(yīng)負荷無功的變河北工程大學 畢業(yè)設(shè)計 22 化，現(xiàn)多采用自動控制裝置。但經(jīng)實踐檢驗發(fā)現(xiàn)，中期產(chǎn)品還有許多待改進之處，如由于硬件線路復雜，使故障率高且不易維修；自診能力、抗干擾能力差等。如果這時把電容器組合閘投運，又處于系統(tǒng)電壓與充電電壓大小相等方向相反時，則合閘產(chǎn)生的涌流為未充電狀態(tài)合閘涌流的 2 倍。 設(shè)計思路： 無功補償對電網(wǎng)節(jié)能損耗有著極為重要的作用，而現(xiàn)有的負荷無功波動很大，現(xiàn)有無功自動補償裝置雖能自動跟蹤補償負荷的無功，但不易頻繁投切，不能適應(yīng)動態(tài)的要求，致使當系統(tǒng)的功率因數(shù)變化比較大、較頻繁時，系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，并且投切時會產(chǎn)生“浪涌電流”對電容器不利。采用單片機對電網(wǎng)無功進行自動跟蹤監(jiān)測；對電容器投切電子開關(guān)進行全自動控制，響應(yīng)及時迅速，杜絕了對電網(wǎng)危害甚大的過補現(xiàn)象。 線損與通過線路電流的平方成正比。 若企業(yè) 2021KVA 進線變壓器配備本裝置后，功率因數(shù)由 提高到 ，則相當于增容 500KVA。 2. 減少用戶開支，降低生產(chǎn)成本 。采用本裝置提高了功率因數(shù)，線損也就大大的降低了。 。 方案比選： 方案一：電容器分為容量相同的八組，隨時檢測線路的功率因數(shù)，如果低于給定值，河北工程大學 畢業(yè)設(shè)計 24 則單片機發(fā)信號，投入一組電容器，然后再檢測，只要低于給定值就再投入一組電容器，這樣反復檢測，直到功率因數(shù)達到給定值則停止投入。 ( b ) 多組電容器追加合閘涌流 已經(jīng)有一組或多組電容器運行時，再投入一組電容器的合閘瞬間，將產(chǎn)生追加合閘涌流。 現(xiàn)有功率因數(shù)自控器存在的問題 （ 1） 容易發(fā)生“投切振蕩”現(xiàn)象 所謂“投切振蕩”是指在輕負荷狀態(tài)下，若投入一組電容器，則功率因數(shù)超過規(guī)定的上限；而切下這組電容器，功率因數(shù)又低于下限，因此發(fā)生反復投切的現(xiàn)象。適用于距離變電所較遠，負荷較大的變電所。 七 總結(jié) 對無功功率進行補償?shù)墓?jié)能效果是有目共睹的，在應(yīng)用的過程中，還應(yīng)該在技術(shù)經(jīng)濟上綜合考慮，根據(jù)具體情況進行分析，來決定是采用集中補償還是就地補償，還是兩者綜合采用，從而達到使電氣設(shè)備經(jīng)濟運行的目的。這些設(shè)備單機容量很大，離心機組單河北工程大學 畢業(yè)設(shè)計 21 機最大達 2810kW(共 5臺 )