【正文】 ...........................7 第 2章 無功補(bǔ)償?shù)脑?...................................................7 無功補(bǔ)償?shù)脑?.................................................7 無功功率 ....................................................7 功率因數(shù) ....................................................7 無功補(bǔ)償 ....................................................7 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?..................................................8 提高電壓質(zhì)量 ................................................8 提高變壓器的利用率，減少投資 ................................8 減少用戶電費(fèi)支出 ............................................9 提高電力網(wǎng)傳輸能力 ..........................................9 低壓電網(wǎng)中的幾種無功補(bǔ)償方式 .....................................9 補(bǔ)償容量的計(jì)算 ..................................................10 ..............................12 控制器的選型 ................................................12 電容器投切開關(guān)的選型 .........................................13 電容器的選型 .................................................13 第 3章 低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置的工藝 ...................................15 低壓無功補(bǔ)償裝置的原理圖 ........................................15 低壓無功補(bǔ)償 裝置的 主要元器件 ....................................16 ㈠ 工藝檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) ...................................................16 ㈡ 元器件及其檢測(cè) ................................................18 總結(jié) ....................................................................22 參考文獻(xiàn) ................................................................23 致謝 ....................................................................24 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 24 頁 第 5 頁 第 1章 緒論 研究背景 目前，我國的電網(wǎng)，特別是廣大的低壓電網(wǎng)，普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況。比如我國的電動(dòng)機(jī)消耗的電能占全部發(fā)電量的 70%，而由于設(shè)計(jì)和使用等方面的原因我國電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)往往較低，一般約為 ?? 。從我國電網(wǎng)功率因數(shù)和補(bǔ)償深度來看，我國與世界發(fā)達(dá)國家有不小差距。 20xx 年 ，我國年總發(fā)電量為 32559 億千瓦時(shí) ，統(tǒng)計(jì)線損率為 %，但是這個(gè)數(shù)字沒有包含相當(dāng)大的 110 千伏、 35千伏、 10 千伏的輸電線損及 千伏的低壓電網(wǎng)線損。設(shè)全國的理論線損與統(tǒng)計(jì)線損相一致，其中可變線損約占理論總線損的 80%，則年可變線損電量約為 3900 億千瓦時(shí)。設(shè) 20xx 年全國電網(wǎng)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 5000小時(shí)，則電網(wǎng)的最大負(fù)荷約為 2 億千瓦，當(dāng)用無功功率補(bǔ)償法把功率因數(shù) ?? ,提高到 ?? ，全國電網(wǎng)需總補(bǔ)償容量約為 億千瓦。應(yīng)當(dāng)指出，節(jié)省 240 億千瓦時(shí)約相當(dāng)于一座 400 萬千瓦火電廠的年發(fā)電量，而建一座 400 萬千瓦的火電廠需綜合費(fèi)用約為 300 億元，同時(shí)每年需燃燒煤約為 1200 萬噸，每年產(chǎn)生 2CO , 2SO 等有害物質(zhì)約為 600 萬噸。 綜上所 述 ，無功補(bǔ)償不僅具有如上所述的節(jié)省投資、節(jié)省電力、節(jié)省燃煤及污染等作用，同時(shí)還可以提高電力系統(tǒng)設(shè)備的供電能力，改善電壓質(zhì)量，減少用戶電費(fèi)開支，延緩用戶的增容改造等作用。節(jié)能、節(jié)電事業(yè)正在蓬勃的發(fā)展，這是一股強(qiáng)大的潮流。作為節(jié)能降耗的生力軍，無功補(bǔ)償裝置在我國有著巨大的潛在市場(chǎng)。供方主要是對(duì)用戶的補(bǔ)貼上，另外，在這個(gè)政策的拉動(dòng)下，企業(yè)也降低了成本壓力。首先是企業(yè)降低成本的需求，另一個(gè)是外部環(huán)境的壓力，地方政府的政績(jī)和節(jié)能降耗的水平已經(jīng)掛鉤，國家和地方政府補(bǔ)貼能達(dá)到 30％以上。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，以及節(jié)能降損管理的加強(qiáng)等，引發(fā)了許多領(lǐng)域?qū)o功補(bǔ)償?shù)男枨?。?dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的成長(zhǎng)空間巨大，成長(zhǎng)前景看好。 20xx20xx 年，是國內(nèi)電力濾波器和無功補(bǔ)償裝置的大力發(fā)展階段，但受到金融危機(jī)的影響，國內(nèi)對(duì) 電網(wǎng) 建設(shè)的投資增速減緩，因此國內(nèi)諧波治理設(shè)備和無功補(bǔ)償裝置市場(chǎng)增速減緩。預(yù)計(jì)到 20xx 年，僅以動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償綜合電力成套設(shè)備市場(chǎng)需求規(guī)模來看，我國銷售額將達(dá)到 505 億元。 在“十二五”期間甚至 更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，可以期待電力需求以 10％左右的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。全國發(fā)電量增長(zhǎng) %，用電量增長(zhǎng) %。 近 20 年來，世界各地（包括美國、法國、意大利、英國、俄羅斯、日本等國）發(fā)生的由電壓穩(wěn)定和電壓崩潰引發(fā)的大面積停電事故引起了各國的高度重視。在我國也曾多次發(fā)生電壓崩潰事故，如1993 年和 1996 年南方電網(wǎng)的幾次事故，這些事故都促使人們采取各種措施以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。至今并聯(lián)電容器仍是一種主要補(bǔ)償方式，應(yīng)用范圍廣泛，只是控制器在不斷的更新發(fā)展。但同步補(bǔ)償器成本高，安裝復(fù)雜，維護(hù)困難，使其推廣使用受到限制。在第一個(gè)工業(yè)用晶閘管出現(xiàn)之前，電子半導(dǎo)體由于功率過小，在直流傳動(dòng)，交流傳動(dòng)，電磁合閘，交流不間斷電源和無功補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)一直沒有得到應(yīng)有的推廣使用。同樣電力電子技術(shù) 對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)也帶來了新的發(fā)展鍥機(jī)。因?yàn)殡娏Π雽?dǎo)體開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間短 (PS 級(jí) )，所以能夠選擇電容的投切角度，實(shí)現(xiàn)零電壓投切，避免了涌流的產(chǎn)生，提高了電容器使用的可靠性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2．是作為無功輸出的調(diào)節(jié)開關(guān)。靜止型無功補(bǔ)償器是其中的代表。經(jīng)常用的是靜止調(diào)相機(jī)和有源濾波器。采用電力電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償是節(jié)能降損、改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量最方便、最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，這種方法安裝方便、建設(shè)周期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、自身損耗小。電源能量在通過純電感或純電容電路時(shí)并沒有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動(dòng)，由于這種交換功率不對(duì)外做功，因此稱為無功功率。這種負(fù)載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差，相位角的余弦 cosφ稱為功率因數(shù)，又稱力率。 三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為： 式中： cosφ — 功率因數(shù) P— 有功功率， KW Q— 無功功率， Kvar S— 視在功率， KVA 功率因數(shù)通常分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)三種。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各相的功率因數(shù)。 有功功率、無功功率、視在功率之間的相量關(guān)系如圖一 22c o s QPPSP???? 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 24 頁 第 9 頁 由式 cosφ =P/S 可知，在一定的有功功率下，功率因數(shù) cosφ越小，所需的無功功率越大。這樣，不僅要增加供電投資、降低設(shè)備利用率，也將增加線路損耗 。 無功補(bǔ)償?shù)淖饔? 線損是電流在輸變電設(shè)備和線路中流動(dòng)產(chǎn)生的，因而它由線路損耗和變壓器損耗兩部分組成。前者指當(dāng)電流通過導(dǎo)體和變壓器所產(chǎn)生的損耗，包括變壓器的銅損和電力線路上的銅損，它與負(fù)荷率、電網(wǎng)電壓等因素有關(guān)，約占電網(wǎng)總損耗的80%~85% 。 我國與發(fā)達(dá)國家相比，線損較大。在用戶或靠近用戶的變電站裝設(shè)自動(dòng)投入的并聯(lián)電容器，以平衡無功功率，限制無功功率在電網(wǎng)中傳送，可減少電網(wǎng)的無功損耗，同時(shí)還可提高有功功率的輸送量。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減 少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。 提高變壓器的利用率，減少投資 功率因數(shù)由 cosφ 1 提高到 cosφ 2 提高變壓器利用率為： %100c o sc o s1%100%21121 ????????? ???????? S SSS? ? U QXPRXIRIU llra ??????? 33 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 24 頁 第 10 頁 由此可見，補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高Δ S%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。 （ 2）可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率 損耗，電費(fèi)可相應(yīng)降低。 無功補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砜捎蓤D 2 來解釋 ： 設(shè)電感性負(fù)荷需要從電源吸取的無功功率為 Q ，裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置后，補(bǔ)償無功功率為 CQ ，使電源輸出的無功功率減少為 CQ ??? ，功率因數(shù)由 ?cos 提高到 ??cos ，視在功率 S 減少到S? 。Q cQ?S 180。搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫?，而且可以提高用戶配電變壓器的利用率，改善用戶功率因?shù)和電壓質(zhì)量，并有效降低電能損失。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 24 頁 第 11 頁 低 壓無功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)是實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，通常采用地方式有三種： 隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償 。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)貎?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停止運(yùn)補(bǔ)償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。為防止電機(jī)推出時(shí)產(chǎn)生自激過電壓，補(bǔ)償容量一般不大于電機(jī)的空載無功。有很多的低壓配電網(wǎng)中的變壓器，尤其是農(nóng) 網(wǎng)配電變壓器，普遍存在負(fù)荷輕的現(xiàn)象。隨器補(bǔ)償由于補(bǔ)在低壓側(cè)，可有效地補(bǔ)償配變空載無功， 且連線簡(jiǎn)單， 做到無功地就地補(bǔ)償。補(bǔ)償電容器組的固定連接可起到相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔茫a(bǔ)償用戶的固定無功基荷；可投電容器組用于補(bǔ)償無功峰荷部分。此法對(duì)電容器的保護(hù)比前二種要更可靠。 補(bǔ)償容量的計(jì)算 無功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)電壓下降。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。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 以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 以上。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。 ② 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 就是合理補(bǔ)償。同時(shí)采樣方式的選擇、參數(shù)的設(shè)定、裝置器件的保護(hù)等均通過控制器來實(shí)現(xiàn)。 為保證無功補(bǔ)償控制器正常地進(jìn)行控制、測(cè)量、存儲(chǔ)、 通信和保護(hù)，必須注意以下幾點(diǎn)：①裝置時(shí)鐘必須正確。③通信波