【正文】 同時(shí)功率因數(shù)提高后，每月又可以節(jié)約一筆額外的線(xiàn)損電費(fèi)。 2. 減少用戶(hù)開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本 。 若企業(yè) 2021KVA 進(jìn)線(xiàn)變壓器配備本裝置后，功率因數(shù)由 提高到 ，則相當(dāng)于增容 500KVA。 4減少設(shè)備容量，節(jié)省電網(wǎng)投資。 線(xiàn)路電壓損失與線(xiàn)路電流成正比，提高功率因數(shù)減少線(xiàn)路無(wú)功電流，也就減少了線(xiàn)路電壓損失。采用本裝置提高了功率因數(shù)，線(xiàn)損也就大大的降低了。 線(xiàn)損與通過(guò)線(xiàn)路電流的平方成正比。 例如一臺(tái) 1000KVA 的變壓器由 COSΦ 1 = 提高到 COSΦ 2 =，變壓器可相當(dāng)于增容 25℅ ，可有 250KVA 的容量被增用。 二 本產(chǎn)品的主要推廣意義 對(duì)電力系統(tǒng)而言： 1. 能提高發(fā)、輸、供電設(shè)備的利用率。 。采用單片機(jī)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功進(jìn)行自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)；對(duì)電容器投切電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行全自動(dòng)控制，響應(yīng)及時(shí)迅速，杜絕了對(duì)電網(wǎng)危害甚大的過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象。 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第三章 無(wú)功功率優(yōu)化動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置 針對(duì)現(xiàn)有的電容器自動(dòng)補(bǔ)償裝置的種種弊端，我們?cè)O(shè)計(jì)了此款無(wú)功功率優(yōu)化動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，它主要應(yīng)用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、配電網(wǎng)和變壓器低壓側(cè)戶(hù)外全自動(dòng)跟蹤無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償節(jié)電箱，對(duì)電力系統(tǒng)降損節(jié)能有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 方案一投切所需的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且容易形成“投切振蕩”現(xiàn)象； 方案二投切所需的時(shí)間很短，調(diào)節(jié)更加精細(xì)，且能一步到位的投切，不易造成反復(fù)投切而形成“投切振蕩”現(xiàn)象。 方案比選： 方案一：電容器分為容量相同的八組，隨時(shí)檢測(cè)線(xiàn)路的功率因數(shù)，如果低于給定值，河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 則單片機(jī)發(fā)信號(hào)，投入一組電容器，然后再檢測(cè)，只要低于給定值就再投入一組電容器，這樣反復(fù)檢測(cè)，直到功率因數(shù)達(dá)到給定值則停止投入。 設(shè)計(jì)思路： 無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)節(jié)能損耗有著極為重要的作用，而現(xiàn)有的負(fù)荷無(wú)功波動(dòng)很大，現(xiàn)有無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置雖能自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償負(fù)荷的無(wú)功，但不易頻繁投切，不能適應(yīng)動(dòng)態(tài)的要求，致使當(dāng)系統(tǒng)的功率因數(shù)變化比較大、較頻繁時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，并且投切時(shí)會(huì)產(chǎn)生“浪涌電流”對(duì)電容器不利。 （ 3） 投切方式不合理 現(xiàn)有功率因數(shù)自動(dòng)控制器多數(shù)采用“順序投切”和“循環(huán)投切”方式，但不管那種方式，電容器都是一組一組的投入， 而不是一步到位的投入，加之投切采用交流接觸器控制，不能頻繁快速的投切。追加的電容器與短路狀態(tài)相似，所以運(yùn)行的電容器組將向它大量充電，全部沖擊合閘涌流，都將流入追加電容器組，這時(shí)的合閘涌流將達(dá)到很危險(xiǎn)的程度。 ( 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(yùn)行時(shí)，再投入一組電容器的合閘瞬間，將產(chǎn)生追加合閘涌流。如果這時(shí)把電容器組合閘投運(yùn)，又處于系統(tǒng)電壓與充電電壓大小相等方向相反時(shí)，則合閘產(chǎn)生的涌流為未充電狀態(tài)合閘涌流的 2 倍。涌流的最大值 Im 發(fā)生在電容器組合閘瞬間，剛好系統(tǒng)電壓處于最大值 Um 時(shí)。 （ 1） 單組電容器合閘涌流 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 單獨(dú)一組電容器在 第一次合閘投運(yùn)的瞬間，即未充電狀態(tài)，流入電容器組的電流，只受其回路阻抗的限制。 現(xiàn)有功率因數(shù)自控器存在的問(wèn)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(fù)荷狀態(tài)下，若投入一組電容器，則功率因數(shù)超過(guò)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(fù)投切的現(xiàn)象。但經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，中期產(chǎn)品還有許多待改進(jìn)之處，如由于硬件線(xiàn)路復(fù)雜，使故障率高且不易維修；自診能力、抗干擾能力差等。給調(diào)試帶來(lái)了很大的困難，嚴(yán)重時(shí)使裝置工作失靈，甚至損壞晶體管。 功率因素自動(dòng)控制器發(fā)展至今大體經(jīng)歷了三個(gè)階段，具體 如下： （ 1） 早期產(chǎn)品 其缺點(diǎn)為檢測(cè)單元由相敏放大器構(gòu)成，而相敏放大器的晶體管始終工作在放大區(qū)。適用于距離變電所較遠(yuǎn)，負(fù)荷較大的變電所。手動(dòng)投切難以適應(yīng)負(fù)荷無(wú)功的變河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 化，現(xiàn)多采用自動(dòng)控制裝置。這就發(fā)生了電容器的控制問(wèn)題，即應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功的變化，對(duì)補(bǔ)償電容器進(jìn)行相應(yīng)的投切 。這種用固定容量電容器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ú荒苓m應(yīng)負(fù)荷無(wú)功的變化，而且電容器無(wú)功出力與運(yùn)行電壓平方成反比。 七 總結(jié) 對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果是有目共睹的，在應(yīng)用的過(guò)程中，還應(yīng)該在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上綜合考慮，根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，來(lái)決定是采用集中補(bǔ)償還是就地補(bǔ)償，還是兩者綜合采用，從而達(dá)到使電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。 對(duì)于低壓設(shè)備，由二臺(tái) 1000kVA 及二臺(tái) 1600kVA 變壓器配出，低壓電機(jī)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(dòng)補(bǔ)償。這些電動(dòng)機(jī)采用自耦降壓起動(dòng)方式，高壓就地補(bǔ)償裝置以并聯(lián)電容器為主體，采用熔斷器做保護(hù)，裝設(shè)避雷器用于過(guò)電壓保護(hù)，串聯(lián)電抗器抑制涌流和諧波。同時(shí)，從配電室至冷凍機(jī)房高壓電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)路最近 50m，最遠(yuǎn) 140m，線(xiàn)路損耗相當(dāng)可觀，綜合考慮到高壓自動(dòng)補(bǔ)償元件、技術(shù)、價(jià)格均要求高，因此采用高壓電容器就地補(bǔ)償，與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。這些設(shè)備單機(jī)容量很大，離心機(jī)組單河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 機(jī)最大達(dá) 2810kW(共 5臺(tái) )，小的 870kW(共 4臺(tái) )，冷凍水循環(huán)泵單機(jī) 560kW(共 9臺(tái) )，冷凍水循環(huán)泵單機(jī)亦有 380kW(共 3臺(tái) )，自然功率因數(shù)在 左右。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算，共采用六路 10kV 電源，分別對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)直配。本著 “ 節(jié)能、高效 ” 的方針，初次嘗試了采用燃汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組自發(fā)電，冷、熱、電三聯(lián)供，做到汽電共生，實(shí)現(xiàn)能源綜合利用。 6結(jié)合工程實(shí)例談電容補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用 以某大型項(xiàng)目中能源中心為例，該項(xiàng)目設(shè)備裝機(jī)容量約為 21000 多千瓦，其中高壓電動(dòng)機(jī)設(shè)備容量為 5400 多千瓦，其他低壓設(shè)備容量為 5000 多千瓦。負(fù)載率越低，功率因數(shù)越低；極數(shù)愈多，功率因數(shù)越低；容量愈小，功率因數(shù)越低。則 )( 2130 ??? tgtgPQ C ?? (26) α 為平均負(fù)荷因數(shù)。 （四） 無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)方式 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 以節(jié)能為主者，采用無(wú)功功率參數(shù)調(diào)節(jié)；當(dāng)三相平衡時(shí)，也可采用功率因數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)；為改善電壓偏差為主者，應(yīng)按電壓參數(shù)調(diào)節(jié)；無(wú)功功率隨時(shí)間穩(wěn)定變化者，按時(shí)間參數(shù)調(diào)節(jié)。對(duì)于補(bǔ)償?shù)蛪夯緹o(wú)功及常年穩(wěn)定和投切次數(shù)少的高壓電容器組，宜采用手動(dòng)投切；為避免過(guò)補(bǔ)償或輕載時(shí)電壓過(guò)高，易造成設(shè)備損壞的，宜采用自動(dòng)投切。補(bǔ)償基本無(wú)功的電容器組宜在配變電所內(nèi)集中補(bǔ)償，在有工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化程度高的流水線(xiàn)、大容量機(jī)組的場(chǎng)所，宜分散補(bǔ)償。 （二） 電容補(bǔ)償方式的選擇 采用并聯(lián)電容器作為人工無(wú)功補(bǔ)償，為了盡量減少線(xiàn)損和電壓損失，宜就地平衡，即低壓部分的無(wú)功宜由低壓電容器補(bǔ)償，高壓部分的無(wú)功宜由高壓電容器補(bǔ)償。 GB50052— 95《供配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第 及 規(guī)定。 四 電容補(bǔ)償控制及安裝方式的選擇 （一） 就地補(bǔ)償與集中補(bǔ)償?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定 GB12497— 90《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》第 條規(guī)定： 50kW 以上的電動(dòng)機(jī)應(yīng)進(jìn)行功率因數(shù)就地補(bǔ)償。 對(duì)于有諧波源的供電線(xiàn)路，應(yīng)增設(shè)電抗器等措施，使諧波影響不致造成電容器損壞。 ” 因此必須符合 QC 的條件。 當(dāng)電容器補(bǔ)償容量過(guò)大，會(huì)引起電網(wǎng)電壓升高并 會(huì)導(dǎo)致電容器損壞。 采用電容器就地補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)，切斷電源后，電動(dòng)機(jī)在慣性作用下繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)電容器的放電電流成為勵(lì)磁電流，如果電容過(guò)補(bǔ)償，就可使電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)得到自勵(lì)而產(chǎn)生電壓，如圖 6所示。對(duì)于新建項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，降低了變壓器容量，減少了投資費(fèi)用，同時(shí)也減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （三） 減少了線(xiàn)路的壓降 由于線(xiàn)路傳送電流小了，系統(tǒng)的線(xiàn)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(shí)要防止超前電流使電壓上升過(guò)高 )，有利于大電機(jī)起動(dòng)。 設(shè) R 為線(xiàn)路電阻， ΔP1 為原線(xiàn)路損耗， ΔP2 為功率因數(shù)提高后線(xiàn)路損耗，則線(xiàn)損減少 )(3 222121 IIRppp ??????? (21) 補(bǔ)償后，由于功率因數(shù)提高， U2 U1，為分析方便，可認(rèn)為 U2≈U1 ，則 ? ? 0021 1002)c o sc o s(1 ??? ??? (22) 當(dāng)功率因數(shù)從 時(shí)，通過(guò)上式計(jì)算，可求得有功損耗降低 21％左右。 根據(jù) “ 辦法 ” ，補(bǔ)償后的功率因數(shù)以分別不超出 、 、 為宜，因?yàn)槌^(guò)此值，電費(fèi)并沒(méi)有減少，相反初次設(shè)備增加，是不經(jīng)濟(jì)的。 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 低壓供電的用電單位，功率因數(shù)為 以上。 補(bǔ)償容量按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB500521995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定： “接在電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng)超過(guò)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的 倍，其饋電線(xiàn)截面和過(guò)電流保護(hù)裝置的整定值，應(yīng)按電動(dòng)機(jī) 電容器組的電流確定。 就地補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：無(wú)功電流僅僅與附近的用電設(shè)備相互交換，不流向網(wǎng)絡(luò)其它點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功電流的無(wú)功損耗和電壓損耗小，既對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償，也對(duì)用戶(hù)內(nèi)部無(wú)功損耗補(bǔ)償，大大減少了電能損失，被補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)；在配電設(shè)備不變的情況下，可增加網(wǎng)絡(luò)的供電容量，導(dǎo)線(xiàn)截面可相應(yīng)減小；適應(yīng)性好，既可三相補(bǔ)償，對(duì)容量較大的電動(dòng)機(jī)個(gè)別補(bǔ)償，也可進(jìn)行兩相、單相補(bǔ)償，并且單臺(tái)補(bǔ)償裝置的容量較小，電容器投切沖擊電流小，對(duì)于賓館、大樓等無(wú)功補(bǔ)償特別適合。通常分散補(bǔ)償容量計(jì)算與集中補(bǔ)償一樣。分散補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)： ① 對(duì)負(fù)荷比較分散的電力用戶(hù)，有利于無(wú)功進(jìn)行分區(qū)河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功負(fù)荷就地平衡，減少配 電網(wǎng) 絡(luò)和配電變壓器中無(wú)功電流的損耗和電壓損失，使線(xiàn)損顯著降低； ② 在負(fù)載不變的條件下，可增加網(wǎng)絡(luò)的輸出容量； ③ 補(bǔ)償方式靈活，易于控制。集中補(bǔ)償一般按提高功率因數(shù)的需要確定補(bǔ)償容量。 ④ 便于管理、維護(hù)、操作及集中控制。② 可以補(bǔ)償變電所母線(xiàn)、變壓器和受電線(xiàn)路的功率損耗，節(jié)約能源。集中補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是： ① 可以就