电网中作为无功功率的磁场电场交换能量,这一过程每秒重复50次,一个简单的解决方案是暂时的将磁场反向能量储存在电容器中并将该无功功率注入到电网中去。因此,通常对功率因数进行校正需把自动无功功率补偿系统安装在较大的负载中,如工厂。这些系统包括一组电容器单元,根据功率因数控制.
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◆◆◆ 无功补偿系统
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¤ 高压集中补偿:该补偿是将高压并联电容器组集中安装在变配电所6~10kv母线上,该方式的初期投资较少,电容器利用率高,提高总功率因数,便于集中运行维护;
¤ 低压集中补偿:该补偿是将低压并联电容器组安装在变压器的二次母线上,能够补偿安装部位前面所有高、低压线路和电力变压器的无功功率,可使变压器的出力增加和二次侧电压升高。特别适用于负荷平稳、长期运转而容量又大的设备,如大型感应电动机、高频电热炉等,也适用于容量虽小但数量多且是长期稳定运行的设备如荧光灯等”;
¤ 低压就地无功补偿:该补偿是根据具体用电设备无功的产生量将电容器组与用电设备并连,通常和用电设备合用一套开关与其同时投入运行或断开。随机吸收电感性设备的无功能量,转换成有功能量反送回电感设备,其 补偿范围大,补偿效果也好,能就地平衡无功电流。
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◆◆◆ 无功补偿的经济意义
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¤ 提高输变电设备的利用率
¤ 降低电压损失,提高末端电压水平
¤ 降低线路损耗
¤ 减少基本电费支出
¤ 减少功率因数调整电费支出
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◆◆◆ 各种无源无功补偿装置比较
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名称 |
工作原理 |
技术指标 |
应用场合 |
优点 |
缺点 |
机械投切电容器/MSC |
用断路器/接触器分级投切电容 |
投切时间10-30S |
适用无功量比较稳定,不需频繁投切电容补偿的用户 |
控制器简单,市场普遍供货,价格低,投资成本少,无漏电流 |
不能快速跟踪Q的变化,而且投切会引起较严重的冲击涌流和操作过电压,不但易造成接触点烧掉,而且使补偿电容器内部击穿,所受的应力大,维修量大 |
机械投切电抗器/MSR |
并联在线路末端或中间,吸收线路上的充电功率 |
其补偿度60%-85% |
超高压系统(330KV及以上)的线路上 |
防止长线路在空载充电或轻载时末端电压升高 |
不能跟踪补偿,为固定补偿 |
自饱和电抗器/SSR |
依靠自饱和电抗器自身固有的能力来稳定电压,它利用铁芯的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小 |
调整时间长,补偿速度慢 |
超高压输电线路 |
动态补偿 |
噪声大,震动大,补偿不对称电路负荷自身产生较多谐波电流,不具备平衡有功负荷的能力,制造复杂,造价高 |
晶闸管投切电容器/TSC |
分级用可控硅在电压过零时投入电容,在380V低压配电系统中应用较多 |
10-20MS |
需快速频繁投切电容补偿的用户 |
无涌流,无触点,投切速度快,级数分得细化,可以实现无级调节 |
晶闸管结构复杂,需散热,损耗大,遇到电压突变情况下易误导通而被涌流损坏,有漏电流 |
复合开关投切电容器/TSC+MSC |
分级先由可控硅在电压过零时投入电容,再由磁保持交流接触器触点并联闭合,可控硅退出,电容器在磁保持交流接触器触点闭合下运行 |
0.5S左右 |
一般工厂/小区和普通设备,无功量变化大宇30S |
无涌流,不发热,节能 |
使用寿命短,故障较多,有漏电流 |
晶闸管控制电容器/TCC |
采用同时选择截止角β和导通角α的方式控制电容器电流,实现补偿电流无级、快速跟踪 |
20MS |
低压小容量,非常适合广大终端低压用户 |
价格低廉,效果非常高 |
产生谐波 |
晶闸管阀控制高阻抗变压器/TCT |
通过调整触发角的大小就可以改变高阻抗变压器所吸收的无功分量,达到调整无功功率的效果 |
阻抗******做到85% |
容量在30Mvar以上是价格较贵,而不能得到广泛应用 |
和TCR型差不多 |
高阻抗变压器制造复杂,谐波分量也略大一些,价格较贵,而不能得到广泛应用 |
晶闸管投切电抗器/TSR+FC |
分级用可控硅作为无触点的静止可控开关投切电抗器 |
功率因数0.95 |
与TSC配合使用在牵引变电所 |
不会产生谐波和冲击电流,而且响应速度快。 |
分级多成本高,制造复杂,维护繁琐 |
晶闸管控制空心电抗器/TCR |
通过调整触发角的大小就可以改变电抗器所吸收的无功分量,达到调整无功功率的效果 |
40MS |
35KV及以下系统,与FC/MSC/TSC配合 |
可以实现较快、连续的无功功率调节,具有反应时间快、运行可靠、无级补偿、可分相调节、能平衡有功、适用范围广 |
结构复杂,损耗大,任何一支SCR击穿,都会使晶闸管整体损坏;对冷却要求严格,设备造价、建设施工及运行维护费用很高,对维护人员要专门培训以提高维护水平;占地面积大,产生谐波等 |
磁控可调电抗器/MCR |
采用直流励磁原理,利用附加直流励磁磁化铁芯,改变铁芯磁导率,实现电抗值的连续可调,改变电抗器感抗电流,以投入电抗器感性无功容量变化来补偿系统容性无功 |
300MS |
冲击性负荷,牵引变电站,电弧炉,轧钢机,造船厂 |
功率因数达到0.90-0.99的要求,无功补偿容量自动无级调节,不产生谐波,可靠性高,维护简单,使用寿命长,应用电压等级广泛 |
相对于TCR型SVC,其谐波水平、有功损耗、占地面积都小,但调节时间长、成本高,温升和噪音是需要控制的 |