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      技術資料

      低壓電器無功補償問題

      添加時間:2018-01-07 13:23:11  瀏覽次數:

        無功補償可以收到下列的效益:①提高用戶的功率因數,從而提高電工設備的利用率;②減少電力網絡的有功損耗;③合理地控制電力系統的無功功率流動,從而提高電力系統的電壓水平,改善電能質量,提高了電力系統的抗干擾能力;④在動態的無功補償裝置上,配置適當的調節器,可以改善電力系統的動態性能,提高輸電線的輸送能力和穩定性;⑤裝設靜止無功補償器(SVS)還能改善電網的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等,還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。 
        但無功功率對供、用電也產生一定的不良影響,主要表現在:(1)降低發電機有功功率的輸出。(2)降低輸、變壓設備的供電能力。(3)造成線路電壓損失、增大和電能損耗的增加。(4)造成低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發揮。 
      那么如何進行補償呢?感覺有些矛盾無功功率補償裝置在電子供電系統中所承擔的作用是提高電網的功率因數,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少網絡的損耗,使電網質量提高。反之,如選擇或使用不當,可能造成供電系統,電壓波動,諧波增大等諸多因素。 
      一、按投切方式分類: 
      1. 延時投切方式 
      延時投切方式即人們熟稱的"靜態"補償方式。這種投切依靠于傳統的接觸器的動作,當然用于投切電容的接觸器專用的,它具有抑制電容的涌流作用,延時投切的目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時,電容器造成損壞,更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振蕩,這是很危險的。當電網的負荷呈感性時,如電動機、電焊機等負載,這時電網的電流滯帶后電壓一個角度,當負荷呈容性時,如過量的補償裝置的控制器,這是電網的電流超前于電壓的一個角度,即功率因數超前或滯后是指電流與電壓的相位關系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量,來決定電容器的投切,這個物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率。 
      下面就功率因數型舉例說明。當這個物理量滿足要求時,如cosΦ超前且>0.98,滯后且>0.95,在這個范圍內,此時控制器沒有控制信號發出,這時已投入的電容器組不退出,沒投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿足要求時,如cosΦ滯后且<0.95,那么將一組電容器投入,并繼續監測cosΦ如還不滿足要求,控制器則延時一段時間(延時時間可整定),再投入一組電容器,直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時,那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是:先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s,而這套補償裝置有十路電容器組,那么全部投入的時間就為30分鐘,切除也這樣。在這段時間內無功損失補只能是逐步到位。如果將延時時間整定的很短,或沒有設定延時時間,就可能會出現這樣的情況。當控制器監測到cosΦ〈0.95,迅速將電容器組逐一投入,而在投入期間,此時電網可能已是容性負載即過補償了,控制器則控制電容器組逐一切除,周而復始,形成震蕩,導致系統崩潰。是否能形成振蕩與負載的性質有密切關系,所以說這個參數需要根據現場情況整定,要在保證系統安全的情況下,再考慮補償效果。 請登陸:輸配電設備網 瀏覽更多信息 
      2. 瞬時投切方式 
      瞬時投切方式即人們熟稱的"動態"補償方式,應該說它是半導體電力器件與數字技術綜合的技術結晶,實際就是一套快速隨動系統,控制器一般能在半個周波至1個周波內完成采樣、計算,在2個周期到來時,控制器已經發出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導通,投切電容器組大約20-30毫秒內就完成一個全部動作,這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現的。動態補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應用前景。現在很多開關行業廠都試圖生產、制造這類裝置且有的生產廠已經生產出很不錯的裝置。當然與國外同類產品相比從性能上、元器件的質量、產品結構上還有一定的差距。 
      動態補償的線路方式 
      (1)LC串接法原理 
      這種方式采用電感與電容的串聯接法,調節電抗以達到補償無功損耗的目的。從原理上分析,這種方式響應速度快,閉環使用時,可做到無差調節,使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說,根據補償量選擇1組電容器即可,不需要再分成多路。既然有這么多的優點,應該是非常理想的補償裝置了。但由于要求選用的電感量值大,要在很大的動態范圍內調節,所以體積也相對較大,價格也要高一些,再加一些技術的原因,這項技術到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。
        (2)采用電力半導體器件作為電容器組的投切開關,較常采用的接線方式如圖2。圖中BK為半導體器件,C1為電容器組。這種接線方式采用2組開關,另一相直接接電網省去一組開關,有很多優越性。
        作為補償裝置所采用的半導體器件一般都采用晶閘管,其優點是選材方便,電路成熟又很經濟。其不足之處是元件本身不能快速關斷,在意外情況下容易燒毀,所以保護措施要完善。當解決了保護問題,作為電容器組投切開關應該是較理想的器件。動態補償的補償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態響應時間,準確的投切功率,還要有較高的自識別能力,這樣才能達到最佳的補償效果。 
      當控制器采集到需要補償的信號發出一個指令(投入一組或多組電容器的指令),此時由觸發脈沖去觸發晶閘管導通,相應的電容器組也就并人線路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零,以避免涌流造成元件的損壞,半導體器件應該是無涌流投切。當控制指令撤消時,觸發脈沖隨即消失,晶閘管零電流自然關斷。關斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值,必須由放電電阻盡快放電,以備電容器再次投入。 
      元器件可以選單項晶閘管反并聯或是雙向晶閘管,也可選適合容性負載的固態接觸器,這樣可以省去過零觸發的脈沖電路,從而簡化線路,元件的耐壓及電流要合理選擇,散熱器及冷卻方式也要考慮周全。
      3.混合投切方式 
      實際上就是靜態與動態補償的混合,一部分電容器組使用接觸器投切,而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優勢互補,但就其控制技術,目前還見到完善的控制軟件,該方式用于通常的網絡如工礦、小區、域網改造,比起單一的投切方式拓寬了應用范圍,節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組,這種方式補償效果更加細致,更為理想。還可采用分相補償方式,可以解決由于線路三相不平行造成的損失。

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