1. 无功补偿及补偿装置的选择
第一讲:基础知识
一、为什么要进行无功补偿?
交流电力系统需要电源供给两部分能量,一部分用于作功而被消耗掉,这部分能量将转换成机械能、光能、热能和化学能,我们称之为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场,用于交换能量使用的,对于外部电路它并没有作功,有电能转换为磁能,再有磁能转换为电能,周而复始,并没有消耗,这部分能量我们称之为“无功功率”。无功是相对于有功而言的,不能说无功是无用之功,没有这部分功率,就不能建立感应磁场,电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中,除了负荷无功功率外,变压器和线路上的电抗上也需要大量的无功功率。
在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后,可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动,因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗,改善电网的运行条件。这种做法称为“无功补偿”。
无功功率的定义
国际电工委员会给出的无功功率的定义为:电压与无功电流的成积。
QC=U×IC
其物理意义为:电路中电感元件与电容元件活动所需的功率交换称为无功功率。
(插入讲解电感元件及电容元件)
电磁(电感)元件建立磁场占用的电能,电容元件建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电压超前于电流90℃.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的原理。
(电容元件、电感元件均为动态元件,电容元件的电流是电压与时间的导数关系,
,电感元件的电压是电流与时间的导数关系, )
矢量图:
我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图a),同样的,将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图b)。
如图(a)所示,功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率,并把所吸收的能量转化为磁场能量;而在第一和第三个1/4周期内电感就放出功率,储存在磁场中的能量将全部放出。这时电感好象一个电源,把能量送回电网。磁场能量和外部能量的转化反复进行,电感的平均功率为零,所以电感是不消耗功率的。
如图(b)所示,在电容中,在第一个1/4周期内,电容在吸收功率进行充电,把能量储存在电场中。在第二个1/4周期内电容则放出功率,原来储存在电场中的能量将全部送回给外部电路。第三和第四个1/4周期内各重复一次。
电容的充电和放电过程,实际上就是外部电路的能量和电容的电场能量之间的交换过程。在一个周期内,其平均功率为零,所以电容也是不消耗功率的。
我们注意到:在第一个1/4周期中,当电压通过零点逐渐上升时,电容开始充电吸收功率,电感则将储存的能量放回电路。而当第二个1/4周期,电感吸收功率时,电容放出功率。第三和第四个1/4周期又重复这样的充放电循环过程。
因此,电容和电感并联接在同一电路时,当电感吸收能量时,正好电容释放能量;电感放出能量时,电容正好吸收能量。能量就在它们中间互相交换。即电感性负荷所需的无功功率,可以由电容器的无功输出得到补偿,因此我们把具有电容性的装置称为“无功补偿装置”。
二、功率因数
1、功率因数的定义:功率因数等于网络的电压比电流超前的相位差的余弦。
2、提高功率因数的意义:
(1)改善设备的利用率
因为功率因数还可以表示成如下形式:
COSφ= =
其中U―――线电压,kV
I―――线电流,A
可见,在一定的电压和电流下,提高COSφ,其输出的有功功率越大。发电机、变压器等电力设备在设计时均有一定的电压有效值U和电流有效值I,即设备需在一定的额定电压及额定电流下运行。根据P= UIcosφ,若功率因数较低,则发电机发出的有功功率或变压器通过的有功功率P较低,即设备容量得不到充分应用。
(2) 提高功率因数可以减少电压损失
电力网电压损失的公式可以求出:
△U=△UR+j△UX
=
从以上公式可以看出,影响△U的因素有四个:线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿,则电压损失为:
△ U=
功率因数低,Q就大,△U就增大,受电端的电压就要降低。在电压低于允许值时,将严重影响电动机及其它用电设备的正常运行。特别是在用电高峰时,因为功率因数低,将出现大面积地区电压降低,严重影响工农业生产的正常进行。
故采用补偿电容提高功率因数后,电压损失△U减少,改善了电压质量。
(3) 提高功率因数可以减少线路损失
据有关资料,目前全国有近20GA的高耗能变压器在运行,一些城网高耗能配变变压器占配变变压器总数的50%。许多城网无功功率不足,调节手段落后,造成电压偏低,损耗增大。1995年全国线损率高达7.8%。通过多方面的努力,1997年全国线损率才达到8.2%。与一些发达国家相比,我国线损率约高出2~3个百分点。据统计,电力网中65%以上的电能损耗在10kV以下的配电网中损耗的,因此配电网中的减少线路损失非常重要。
当线路通过电流I时,其有功损耗为:
△P=3I2R×10-3(kW)
或 △P=3( R×10-3=3 ( )×10-3(kW)
有以上公式可见,线路有功损失△P与cos2φ成反比,cosφ越高,△P越小。
(4) 提高电力网的传输能力
视在功率与有功功率成下述关系:
P=Scosφ
可见,在传送一定功率P的条件下,cosφ越高,所需视在功率越小。
综上所述,提高功率因数是必须的。但是功率因数的提高是整个网络的事,必须提高电网各个组成部分的功率因数,才能充分利用发电、变电设备的容量,减少网损,降低线路的电压损耗,以达到节约电能和提高功率因数的目的。
(插入讲解功率因数的目标及力率收费)
1、对功率因数的要求
除电网有特殊要求的用户外,用户在当地供电企业规定的电网高峰时负荷的功率因数应达到下列规定:
100KVA及以上高压供电用户的功率因数为0.9以上。
其它电力用户和大、中型电力排灌站、泵购转售电企业,功率因数为0.85以上。
农业用电,功率因数为0.80以上。
2、功率因数调整电费
我国执行得电价结构为两价结构,但实际上是包括基本电费、电量电费和按功率因数调整电费三部分。发、供电部门,除了供给用户得有功负荷之外,还要供给用户以无功负荷。鉴于电力生产得特点,用户功率因数得高低,对电力系统发、供、用电设备得充分利用,有着显者得影响。为了合理地使国家地能量资源,充分发挥发、供电设备地生产能力,我国专门制定了《力率调整电费办法》,按照功率因数调整电费。《力率调整电费办法》适用于实行两部电价制大工业用户地生产用电。按功率因数调整电费地收取办法是:
(1) 按照规定地电价计算出当月地基本电费和电量电费。
(2) 再按照功率因数调整电费表所订地百分数增减计算。如下表1和2所示。
(3) 计算用户功率因数采用加数平均值,即以用户在一个月内所消耗的有功电量W和无功电量Q进行计算,即:
cosφ=
如果用户的平均功率因数在功率因数调整电费表所列数字之间,以四舍五入计算,如0.855为0.86,0.754为0.75。
表1 减免功率因数电费表
月平均功率
因数 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
全部电费地减少( %) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.2 2.5 2.7 3.0
表2 增收功率因数电费表
平均功率因数 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72
增收( %) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
平均功率因数 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.60
增收( %) 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10 11 12 13 14 15
备注 自0.59以下,每降低0.01,增收全部电费地2%
3、举例说明改善cosφ能给用户带来经济效益。
【例1】 某10kV煤矿企业电力用户原来功率因数为cosφ1=0.75,视在功率为3150kVA,年用电时间T=3000h,收费按两部电价,试确定:
(1) 该用户得年支付电费。
(2) 欲使功率因数提高到0.95,需装设得补偿容量。
(3) 按许继目前的电容器补偿装置,分情况做出方案,并计算出投资费用(投资按每年10%回收)。求安装补偿装置后,企业所获得的年效益。
解:
(1) 补偿前用户年支付电费:
1) 基本电费。按最大负荷收取,每kVA负荷收取值为180元/年,故:
FJ1=180×3150=567000(元)
2) 电量电费。每kW.h为0.209元,故
FD1=0.209×2362.5×3000=1481287.5 (元)
3) 用户的总支付电费为:
FZ2=567000+1481287.5=2048287(元)
4)当功率因数为0.75时,增收功率因数电费为全部电费的5%,则增收的电费为:
FZZ=2048287×0.05=102414 (元)
5)用户实际缴纳电费为:
FZ1总= FZ2+FZZ=2150701(元)
(2) 补偿容量计算:
已知cosφ1=0.75,cosφ2=0.95,S=3150kVA,则
P1=Scosφ1=3150×0.75=2362.5(kW)
Q=P( - )
=2362.5( - )
=1307(kvar)
需补偿1307kvar,考虑各方面因素,总补偿容量按1500kvar考虑。
(3)按许继目前的产品做出配置方案并计算补偿后年支出费用:
方案:一次性投投切方案。此方案用于整体系统负荷变化不大的情况。
主要配置元件为:(此方案仅考虑系统存在5次7次谐波情况,用6%串联电抗器抑制系统谐波)
TBB10-1500kvar配置如下:
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 隔离接地开关 GN24-12D1/630 1 只
2 铁心串联电抗器 CKSC-90/10-6 1 台
3 高压并联电容器 BFM11/ -250-1W
6 台
4 熔断器 BRW-12/60P 6
5 氧化锌避雷器 HY5WR-17/45 3 只
6 放电线圈 FDGE8-11/ -1. 7-1W
3 只
7 带电显示器 DXN-12T 1 只
8 放电指示灯 AD11-22/21 3 只
9 电磁锁 DSN3 3 只
10 铝母线、绝缘子等附件 1 套
11 电容器柜体骨架 1 套
按此种方案预计投入资金约为:10万元。
1) 补偿后的视在功率和基本电费为:
SB = =2487(kVA)
FJ2=180×2487=447660 (元)
2) 电量电费。每kW.h为0.209元,故
FD2=0.209×2362.5×3000=1481287.5(元)
3)支付资产折旧费用:
Ff=100000×0.1=10000(元)
4) 用户的总支付电费为:
FZ2=447660+1481287.5+10000=1938947(元)
5)当功率因数为0.95时,减免功率因数电费为全部电费的2.5%,则减免的电费为:
FZZ=1938947×0.025=48473 (元)
6)用户实际缴纳电费为:
FZ2总= FZ2-FZZ=1890474(元)
7)补偿后的经济效益分析:
△F=FZ1总-FZ2总=2150701-1890474=260227(元)
结论:有以上分析得在装设无功补偿装置后,一年少交电费约为26万元,节省的费用完全可以上购买以上方案中的补偿设备,并且大有结余。
【例2】 配电网无功补偿算例。
(1) 无功补偿的原理。在电网中,线路或变压器的可变功率损耗为:
P=3I2R×10-3= R×10-3
当负荷功率因数由1降至cosφ时,有功损耗将增加的百分数为:
δP%=( -1) ×100%
因此,提高负荷的功率因数与降低线损的关系为:
δP%=(1- )×100%
下图表示一个主变容量为15000kVA的35kV变电所,单回路供电的电力网,单回35kV供电线路至35 kV变电所,期间T接一个电力排灌站,根据有关负荷数据如下:
Ⅰ段视在功率Sjf1=9.2MVA.
Ⅱ段视在功率Sjf2=11.7MVA.
在未装补偿前,该变电所主变功率因数为0.75,此种情况:
Ⅰ段线路的全年损失电量为:
△A1= ×R1×24×365=570×103(kW.h)
Ⅱ段线路的全年损失电量为:
△A1= ×R2×24×365=1440×103(kW.h)
整条线路的全年损失电量为:
△A=△A1+△A2=570×103+1440×103=2010×103(kW.h)
若在该变电所10kV侧加装3000kvar的补偿后电容器,主变的功率因数将由0.75提高0.91,可使线损降低值为:
δP%=(1- )×100%=(1- )×100%=32%
即加装3000kvar的补偿后,可使线损下降32%,即减少损失电量为
△ A,=δP%△A=32%×2010×103=64.32(万kW.h)
(2) 经济效益分析。从前面的计算中可知,每年可减少损失电量64.32万kW.h,其效益究竟有多大,可参考现行电价估算如下:
1) 全年直接减少损失,增加纯利润
M=64.32×0.50=32.16(万元)
2) 力率调整由罚到奖,增加纯收入.补偿前该线路全年总电量
A1=1.17×106×8760×0.75×10-3=7686.9(万kW.h)
由于功率因数为0.75,低于0.85,故应罚力率调整款
0.5%×8760×0.35=13.5(万元)
补偿后
A2=1.17×106×8760×0.91×10-3=9326.7(万kW.h)
由于功率因数为0.91,大于规定的0.85,故奖励21.3万元.
实际增加纯收入A= A1+A2=34.8(万元)
合计增收:M+A=66.96(万元)
综上所述:投资20多万元,一年就能获得66.96万元的收入.不仅4个月就能收回投资,而且取得长久的明显的经济效果.所以说,无功补偿,功在电网,利在自己.
三、无功补偿方式
无功补偿原则
全面规划、合理布局、
分级补偿、就地平衡
无功补偿方法
集中补偿与分散补偿相结合
高压补偿与低压补偿相结合
调压与降损相结合
配电网中常用的无功补偿方式为:
1、分组补偿
在系统的部分变、配电所中,在各个用户中安装无功补偿装置;
2、分散补偿
在高低压配电线路中分散安装并联电容机组;
3、就地补偿
在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器,进行集中或分散的就地补偿。
四、补偿容量的选择
(1)按公司计算:Qc=P )
其中:Qc-所需安装的并联电容器容量kvar;
P-最大负荷月的平均有功功率kW;
cosψ1-补偿前功率因数;
cosψ2-补偿前功率因数;
(2)在不具备计算条件时,电容器的安装容量按变压器容量的10%~30%确定。
(3)单台感应电动机的就地补偿;
在进行无功补偿时,有时采取对单台感应电动机进行个别补偿,这时不能用上面介绍的方法选择电容器,也不能简单以负荷作为计算的依据,因为如果按照电动机在负荷情况下选择电容器,则在空载时就会出现过补偿,即功率因数超前,而且当电动机停机切断电源时,电容器就会对电动机放电,使仍在旋转着的电动机变为感应发电机,感应电势可能超出电动机额定电压的好多倍,对电动机和电容器的绝缘都不利。因此单台电机个别补偿时电容器的容量应按照不超过空载电流的0.9倍进行选择,即:
QC1≤0.9 UeI0
其中:Qc-所需安装的并联电容器容量kvar;
Ue-电动机额定电压kV;
Io-电动机空载电流A ;
(4)安装容量与输出容量的关系
为保证补偿电容器安全、稳定、可靠运行,我们必须在补偿电容器前加串调谐电抗器,而补偿电容器在串接电抗器后,输出容量和安装容量的关系应依下式计算:
五、功率因数cosφ与效率η得区别:
电动机和变压器得效率η是指其输出有功功率与输入的有功功率的比值。用效率的概念来说明电动机或变压器的有功损耗。
功率因数cosφ是用来说明在电网和设备之间往复振荡的电场或磁场能量有多少,功率因数越高说明在电网和设备之间往复振荡的能量越少。
第二讲:设计基础
目录
第一节:元件的设计选型
第二节:电气接线
第三节:成套设备的保护
第四节:电容器组投切方式的选择
第一节:元件的设计选型
1 电容器
电容器做为无功补偿的重要元器件,应用于1kV以上的工频电力系统中,用来提高系统的功率因数,改善电压质量,降低线路损耗,充分发挥发电、供电设备的效率。产品以铝箔为极板,烷基苯浸膜纸(WF)、二芳基乙烷浸膜纸(FF)复合,二芳基乙烷浸全膜(FM)、苄基甲苯全膜为介质,采用卷绕式元件经串、并联后压制制成,电容器箱体内充满浸渍济。一般有单相、三相、集合式等多种分类。
单相电容器:
BAM11/ —200—1WR
内置放电电阻
户外
单相
额定容量
额定电压
苄基甲苯浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质
并联
集合式电容器:
BAMH11/ —1200—1×3W
三相
集合式,采用内熔丝保护
(BFM表示二芳基乙烷浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质)
了解集合式电容器及全膜电容器:
集合式电容器是将单台壳式电容器经串并联后装入大油箱内并充以绝缘油制成。1996年已占到高压并联电容器年产量的20%。其优点是结构紧凑占地面积小,接头少,安装和运行维护工作量很小。为克服容量不能调整的缺点,后来又开发了可调容量的集合式电容器,按照容量调整范围划分有50%/100%和33.3%/66.7%/100%两类产品。由于单元壳式电容器完全浸入绝缘油中,防止了单元壳式电容器的外绝缘发生故障。单元壳式电容器内部配有内熔丝,少量元件损坏后由熔丝切除,整台电容器仍可继续运行。缺点是含油量大,外壳大油箱易存在渗漏油,故障损坏后需返厂修理所用时间较长,单位容量造价较高。关于集合式电容器有两个问题需要注意:
(1)为避免大容量集合式电容器发生相间短路故障时造成严重后果,容量超过5000kvar的集合式电容器必须做成三相分体结构,即一相一台。
(2)集合式电容器的引出套管外绝缘爬电比距必须≥3.5cm/kV(相对于系统最高运行电压),以保证其绝缘强度。
箱式电容器是在集合式电容器基础上发展起来的一种电容器,与集合式电容器的不同之处是内部单元电容器没有外壳,直接浸入绝缘油中,外壳大油箱采用波纹油箱或带金属膨胀器,与外部大气完全隔离。同集合式电容器相比,外壳体积和内部含油量进一步减少,以西安电力电容器厂3000kvar产品为例,箱式电容器比集合式电容器外壳体积减少59.1%,重量减少60.6%。由于材料用量减少,价格比集合式电容器要低。缺点是内部元件发生故障由内熔丝切除后,会对大油箱内的绝缘油造成污染。
全膜电容器具有损耗低、发热量小、温升低、体积小、重量轻的优点。国产全膜电容器自1986年开始生产以来,经过不断改进完善,质量已趋于稳定,在可靠性方面已经好于部分进口产品。自1995年以来产量逐年大幅度增长,已有多家产品通过了两部鉴定。同国外先进产品相比,差距主要表现在比特性上,材料消耗是国外先进产品的两倍。既便如此,同膜纸复合介质产品相比体积、重量均大幅度下降。以桂林电容器厂100kvar产品为例:全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降31.2%,重量下降44.4%。集合式产品以锦州电容器厂3000kvar产品为例:全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降55%,重量下降47.9%。箱式电容器采用全膜产品后可取消散热器。最近,电容器制造业制订了关于加速发展国产高压全膜电容器的若干措施,必将进一步提高国产高压全膜电容器的质量。因此,新增电容器应全部采用全膜产品,浸渍剂优先选用苄基甲苯(M/DBT)和SAS—40。
2. 无功补偿装置投运率计算
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3. 光伏电站运行时SVG未投入运行考核多少
当前,光伏发电正迅猛发展,带来了更加多元化和清洁化的电力来源,但是同时也给电力系统带来了无功潮流、电压波动等许多新问题。光照强度、温度变化等通过影响电池板发电量而引起电网电压波动,光伏电站的容量逐渐增大,会影响到电网运行的稳定性,大型光伏电站必须具备一定的低电压穿越能力。
SVG是一种静止型动态无功补偿装置。通过调节电压的幅值和相位,或者控制交流侧电流,迅速吸收或者发出所需的无功功率,实现快速动态调节无功的目的,保障电力系统稳定、高效、优质地运行,而且可以进行跟踪补偿。
一:FGSVG如何构成的?
新风光高压动态无功补偿装置,简称FGSVG。
光伏行业为什么需要SVG?电站利用SVG可以实现快速响应等多种功能。恒电压控制功能,可以把电压控制在范围之内;恒功率因数控制功能,能实现恒无功功率控制;AVC控制,具有与后台通讯的功能。
光伏电站需要多大的SVG?在国标中有具体要求,一般光伏电站配置的无功容量为电站容量的25%,再加上5%的浮动,就是20%-30%。
FGSVG整机电路拓扑结构为级联H桥结构,不同电压等级和主电路拓扑级联不同的单元个数。
目前产品示意图
o功率单元的组成
功率单元是SVG当中最重要的一个部件,一般分四部分。
1.FGSVG的核心是基于IGBT的链式逆变器,每相由多个功率单元串联组成;
2.单元控制采用多电平空间矢量PWM技术,抗干扰能力强,可靠性高;
3.每个功率单元的结构、电气性能一致,可以互换 ;
4.单元故障时,可以将故障单元旁路,保证装置连续运行;
oSVG结构组成
SVG产品结构组成一般是三部分:控制柜,功率柜,电抗柜。
整体三部分
控制柜
控制柜内部上部分示意图
上边是控制箱,控制箱主要采用的挡板设计,主控制板和分相控制板,相互配合控制SVG承启的性能,响应时间达到五毫秒之内。
控制柜内部下部分示意图
控制柜下部主要有西门子PLC,高精度传感器采集现场模拟量,优质开关电源等。
功率柜
功率柜,主要是功率单元,里面是IGBT,采用的是国际知名品牌,使用寿命比以前延长了五倍以上。优质电容通过了TUV认证。
电抗柜
电抗柜在SVG当中,一个是滤波的控制,一个是通过控制两端的电压实现SVG的控制。
o系列产品规格型号
有三个产品,可以选择功率、电压等级以及SVG容量。有6千伏,10千伏,35千伏的产品。且35千伏的产品进入了国家火炬计划。380V、6kV、 10kV、35kV户内以及户外全系列安全可靠的外壳可接地设计, 可以保障现场操作人员的人身安全。
二、FGSVG的特性及技术优势如何?
1、响应快。第三方评估报告是3.5毫秒左右的响应时间。
2、可并机扩展容量。采用高速石英光线,可实现多台整机并联主从运行。公司内部测试,并联五台以内没有问题。
3、外形小,结构紧凑。所有功率单元的电气、结构、软件完全相同,安装与维护简单,工作量小。高强度、高性能绝缘模具件一次成型,在满足爬电距离与电气间隙的基础上,尽量压缩体积,为客户节省大量空间。采用双链接级联共单元结构,大幅度降低功率单元总体体积。采用背挂电容方式,提高单元安装灵活度。
4、低载波设计,运行效率高。载波频率降至500Hz,在保证电流质量的基础上,大幅度降低损耗。测量装置最大损耗不超过0.8%,经过第三方认证。可滤波,可平衡补偿。有母线电压,系统电流,负荷电流,SVG的补偿电流,丰富通信接口,RS485、CAN、以太网、GPRS。支持电力系统常用通信协议,Modbus-RTU、Profibus、CDT91、IEC104等,可实现上级AVC控制。
5、互联网+技术。通过这个接口可以和互联网连在一起。高速光纤通信连接(AVAGO光纤座+高速石英光纤)。可实现多台整机并联主从运行,便于达到应用业主无功补偿扩容的需求,真正解决客户的后顾之忧。
6、彩色屏中英文人机交互界面。有中英文两种语言显示,采用台湾知名品牌威纶通人机界面,采用先进的人机交互技巧,实现设备启停等操作的自由控制。
7、级联载波移相技术,提高输送波形质量。随着级联单元数增多,电压台阶数回增大,波形与正弦波的拟合度越高,波形质量会越好。
8、扩快化设计,可实现单元通用。所有的功率单元的电器,结构,软件完全相同,安装与维护简单,工作量小。产品种类达到180多种,即用四种单元可组合出180多种产品。
9、开机自检功能,提高电站一次并网率。光伏电站并网一般需要业主在电力公司的监督下进行,并网调试过程越短越能够体现出产品的稳定性和对现场的适应性,FGSVG特有的开机自检功能大幅度降低了调试难度,提高了整机调试进度。
10、SVG的工作模式有绿色光伏电站模式、恒考核点功率因数模式等。
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4. 如何提高低压无功补偿设备可用率
无功补偿的利用率和你系统负载有很大的关系,首先无功补偿用不用,用多少是根据你系统的变化来变化的,
当然在选择无功补偿的时候也应该合理配置每个回路的补偿容量,我觉得小配大的方案比较好,负荷低时,可以选择补偿容量小的回路投切,负荷大时可以配置大容量的回路投切,如果都是同样容量的补偿回路,有可能会出现低负荷不投切的现象,同时容量配置较大,会影响到投切的精度。
做好维护和保养工作,保证各个元器件正常运行,这样也可以提高可用率!
5. 无功补偿装置设的功率因数是0.95,功率因数达到多少能自动补偿投入
亲你好!
无功补偿装置设的功率因数是0.95,表示为电容柜的最高补偿为0.95,如果你的无专功补偿控制器设定为自动属状态,那电容柜补偿低于0.95就会自动投,高于0.95就会自动切,另外补偿控制器里面还有以下数据也要设定好:互感器变比、过电压、低电压、补偿功率因数、投切延时时间、投切路数、总电容容量、单投切电容量、手动运行、自动运行。你要这些设置全部设置正确后,无功补偿装置才能正确使用工作。。。希望亲能有用。。。
6. 无功补偿电容在什么条件下自动投入使用
这个一般都是用有功功率/视在功率=cosφ 无功补偿电容器的作用要先从无功说起话说那无功是这样的:功率的一部分能量用来建立磁场,作为交换能量使用,对外部电路并未做功,它们由电能转换为磁场能,再由磁场能转换为电能,周而复始,并未消耗,这部分能量称为无功功率。无功功率并不是无用之功,没有这部分功率,就不能建立感应磁场,电动机、变压器等设备就不能运行。除负荷需要无功外,线路电感、变压器电感等也需要。具体的好处就是很多很多:随便举几个!补偿无功后可以提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率、 7
7. 城乡电网无功补偿装置运行现状分析
县级电网无功补偿探讨
农网改造后,县级电网有了根本的改善,无功补偿在技术降损中显得尤为重要。�1无功补偿的原则�负荷中的无功功率影响着电网的电压和系统的电能损耗,而补偿电容器的容量和装设位置的不同,对无功补偿的降损效果、调压程度以及装设电容器本身的经济效果也各不相同。�每补偿1kvar无功功率,可减少的有功功率损耗值称为无功补偿经济当量,可用C表示:�C-无功补偿经济当量kW/kvar。�无功补偿经济当量C值越大则补偿效果就越好,因此我们不论选用哪种补偿方式,C值以大为好。2农网无功补偿的几种方式�(1)二次变电所集中补偿。�这种补偿方式是在变电所10kV母线上集中安装电容器,补偿容量按主变容量的15~30配备,但这种补偿方式对于农网有以下缺点:�①农网负荷季节性强,设备负载率低,变电所的无功补偿容量的选择很难适应季节性和昼夜大幅度变化的无功负荷的需要。�②为了使其功率因数达到上级电网规定值,并防止过补偿和电压升高的问题,就必须采用大容量无功补偿装置自动投切,在运行上势必出现频繁的操作。�③这种补偿方式电容器都集中安装在变电所的二次母线上,对每条配电出线并不减少线损。�(2)在10kV配电线路上集中补偿。�这种补偿方式是在线路负荷集中点(配电线主干线2/3处),每点集中装置10kV电容器100kvar~300kvar,比起变电所集中补偿有优点,但也存在着缺点:�①补偿设备装在线路上,长久运行在室外,风吹雨打,设备损坏率高。�②由于运行在野外,电容器发生事故时不易及时发现,往往形成长期停运状态,失去补偿作用。�因此,应该建立严格的定期巡视、检修制度,努力提高运行率。�(3)集中在100kVA以上大用户补偿。�这种补偿方式是在变压器低压母线上,集中安装一定数量的电容器,按照无功经济当量分析,低压无功补偿可以就地平衡无功,降损效果好于高压,但乡镇企业多数是非三班制连续工作,如不搞自动投切,也常常出现过补偿和二次侧电压升高现象。因此,凡此种补偿方式都应装设无功自动投切装置。另外,当这种用户无负荷时,自动投切装置全部切除电容器,而变压器的无功损耗得不到补偿,为了避免此种情况发生,应按变压器容载时消耗的无功容量,在变压器二次侧安装固定补偿容量,其容量按Q=Se·10的值配备。
90年代以前,农村低压用电以居民生活用电为主,其负荷主要是照明用白炽灯,不仅用电量少而且负荷性质基本是纯电阻性(COSφ≈1),而低压动力用户的负荷功率因数虽然较低,但其用电量占总售电量的比例较小,故影响不大。近些年来,由于各种现代家用电器的迅速普及和大量使用,居民生活用电不仅用电量有了较大的增长,更重要的是其负荷性质有了很大的改变。与此同时,低压动力客户电量增长迅速,近几年已经占到了农村总用电量比重的60%~70%,主要以纺织行业、机械加工为主,而且动力客户的用电量明显呈现出继续增长趋势。这些动力客户,其设备自然功率因数较低(COSφ=0.6~0.7),且经常处于低功率因数运行状况。
目前,纯居民生活用电的农村综合变已经不存在了,绝大多数农村综合变的非普工业用电占到60%以上(小集镇公用变和排灌变除外)。由于低压动力客户都没有进行无功就地补偿,网改时由于资金不足等原因也未考虑低压无功补偿问题,导致农村综合变的功率因数很低,基本上在0.6~0.7之间,即无功功率在配电线路上引起的有功损耗实际上超过了有功功率在配电线路上引起的有功损耗。因此,从技术面分析,无功功率引起的有功损耗已经成为影响整个低压配电系统线损率最主要的技术因素。
经过实践,无功补偿技术的应用为电力企业和客户带来了双赢的局面。对客户来讲,合理进行随机补偿,可以降低电流,减少内线损耗,提高设备出力;对供电企业来说,无功补偿技术改造后,配变可以降低损耗,使得配变利用率提高,满足了更多动力客户的供电需求。从一定程度上缓解农村综合变容量不足的矛盾,可以将有限的电网建设资金用得更为合理。
无功补偿的对象主要是需用动力设备容量在10千瓦以上的客户;补偿的方法应以随机补偿为主,实现无功就地平衡。从补偿数量上来讲,理论上讲可以考虑按现有动力设备容量1:1~1:1.2来进行就地补偿。考虑到农村动力客户单台设备容量都较小,生产情况随着经济形势经常变化,可以考虑采用小容量的电容器(如2千乏、4千乏)等合理进行分组配置或者按现有动力设备容量1:0.6~1:0.8进行补偿以避免过补偿。从补偿后效果来看,补偿后动力电流可以下降1/3以上,有些甚至能下降一半电流,台区线损基本上可以降低2~4个百分点,可以起到较好的降损效果。
8. 装设无功补偿自动投切装置的目的是什么
如果不装抄设无功补偿装置,那么功率袭因数就会很低,现场的设备损耗加大,噪声、震动,输电线路也会因为要输送无功电流而加大负荷而减少了对有功电流的输送;其次就是谐波的问题,谐波对设备的干扰危害非常大;
所以装设无功补偿设备的目的就是减少以上情况的发生,采用就地补偿而提高线路的利用率,有效的治理谐波对设备的危害。
9. 无功补偿
http://ke..com/view/605158.html?wtp=tt
无功补偿 无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统,电压波动,谐波增大等诸多因素。
一、按投切方式分类:
1. 延时投切方式
延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作,当然用于投切电容的接触器专用的,它具有抑制电容的涌流作用,延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时,电容器造成损坏,更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡,这是很危险的。当电网的负荷呈感性时,如电动机、电焊机等负载,这时电网的电流滞带后电压一个角度,当负荷呈容性时,如过量的补偿装置的控制器,这是电网的电流超前于电压的一个角度,即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量,来决定电容器的投切,这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时,如cosΦ超前且>0.98,滞后且>0.95,在这个范围内,此时控制器没有控制信号发出,这时已投入的电容器组不退出,没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时,如cosΦ滞后且<0.95,那么将一组电容器投入,并继续监测cosΦ如还不满足要求,控制器则延时一段时间(延时时间可整定),再投入一组电容器,直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时,那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是:先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300s,而这套补偿装置有十路电容器组,那么全部投入的时间就为30分钟,切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短,或没有设定延时时间,就可能会出现这样的情况。当控制器监测到cosΦ〈0.95,迅速将电容器组逐一投入,而在投入期间,此时电网可能已是容性负载即过补偿了,控制器则控制电容器组逐一切除,周而复始,形成震荡,导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系,所以说这个参数需要根据现场情况整定,要在保证系统安全的情况下,再考虑补偿效果。
2. 瞬时投切方式
瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式,应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶,实际就是一套快速随动系统,控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算,在2个周期到来时,控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通,投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作,这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。
动态补偿的线路方式
(1)LC串接法原理如图1所示
这种方式采用电感与电容的串联接法,调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。从原理上分析,这种方式响应速度快,闭环使用时,可做到无差调节,使无功损耗降为零。从元件的选择上来说,根据补偿量选择1组电容器即可,不需要再分成多路。既然有这么多的优点,应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用的电感量值大,要在很大的动态范围内调节,所以体积也相对较大,价格也要高一些,再加一些技术的原因,这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用者很少。
(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关,较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件,C1为电容器组。这种接线方式采用2组开关,另一相直接接电网省去一组开关,有很多优越性。
作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管,其优点是选材方便,电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断,在意外情况下容易烧毁,所以保护措施要完善。当解决了保护问题,作为电容器组投切开关应该是较理想的器件。动态补偿的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间,准确的投切功率,还要有较高的自识别能力,这样才能达到最佳的补偿效果。
当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令(投入一组或多组电容器的指令),此时由触发脉冲去触发晶闸管导通,相应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零,以避免涌流造成元件的损坏,半导体器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时,触发脉冲随即消失,晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值,必须由放电电阻尽快放电,以备电容器再次投入。
元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶闸管,也可选适合容性负载的固态接触器,这样可以省去过零触发的脉冲电路,从而简化线路,元件的耐压及电流要合理选择,散热器及冷却方式也要考虑周全。
3.混合投切方式
实际上就是静态与动态补偿的混合,一部分电容器组使用接触器投切,而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补,但就其控制技术,目前还见到完善的控制软件,该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造,比起单一的投切方式拓宽了应用范围,节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组,这种方式补偿效果更加细致,更为理想。还可采用分相补偿方式,可以解决由于线路三相不平行造成的损失。
4. 在无功功率补偿装置的应用方面,选择那一种补偿方式,还要依电网的状况而定,首先对所补偿的线路要有所了解,对于负荷较大且变化较快的工况,电焊机、电动机的线路采用动态补偿,节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式,也可使用动态补偿装置。一般电焊工作时间均在几秒钟以上,电动机启动也在几秒钟以上,而动态补偿的响应时间在几十毫秒,按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态过程,动态补偿装置能完成这个过程。
二、无功功率补偿控制器
无功功率补偿控制器有三种采样方式,功率因数型、无功功率型、无功电流型。选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器是无功补偿装置的指挥系统,采样、运算、发出投切信号,参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。十几年来经历了由分立元件--集成线路--单片机--DSP芯片一个快速发展的过程,其功能也愈加完善。就国内的总体状况,由于市场的需求量很大,生产厂家也愈来愈多,其性能及内在质量差异很大,很多产品名不符实,在选用时需认真对待。在选用时需要注意的另一个问题就是国内生产的控制器其名称均为"XXX无功功率补偿控制器",名称里出现的"无功功率"的含义不是这台控制器的采样物理量。采样物理量取决于产品的型号,而不是产品的名称。
1.功率因数型控制器
功率因数用cosΦ表示,它表示有功功率在线路中所占的比例。当cosΦ=1时,线路中没有无功损耗。提高功率因数以减少无功损耗是这类控制器的最终目标。这种控制方式也是很传统的方式,采样、控制也都较容易实现。
* "延时"整定,投切的延时时间,应在10s-120s范围内调节 "灵敏度"整定,电流灵敏度,不大于0-2A 。
* 投入及切除门限整定,其功率因数应能在0.85(滞后)-0.95(超前)范围内整定。
* 过压保护设量
* 显示设置、循环投切等功能
这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现,又要兼顾补偿效果,这是一对矛盾,只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整的较好,也无法祢补这种方式本身的缺陷,尤其是在线路重负荷时。举例说明:设定投入门限;cosΦ=0.95(滞后)此时线路重载荷,即使此时的无功损耗已很大,再投电容器组也不会出现过补偿,但cosΦ只要不小于0.95,控制器就不会再有补偿指令,也就不会有电容器组投入,所以这种控制方式建议不做为推荐的方式。
2. 无功功率(无功电流)型控制器
无功功率(无功电流)型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计良好的无功型控制器是智能化的,有很强的适应能力,能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果,并能对补偿装置进行完善的保护及检测,这类控制器一般都具有以下功能:
* 四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosΦ、U、I、S、P、Q及频率。
由以上功能就可以看出其控制功能的完备,由于是无功型的控制器,也就将补偿装置的效果发挥得淋漓尽致。如线路在重负荷时,那怕cosΦ已达到0.99(滞后),只要再投一组电容器不发生过补,也还会再投入一组电容器,使补偿效果达到最佳的状态。采用DSP芯片的控制器,运算速度大幅度提高,使得富里叶变换得到实现。当然,不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品相对于国外的产品还存在一定的差距。
3. 用于动态补偿的控制器
对于这种控制器要求就更高了,一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的,要求控制器抗干扰能力强,运算速度快,更重要的是有很好的完成动态补偿功能。由于这类控制器也都基于无功型,所以它具备静态无功型的特点。
目前,国内用于动态补偿的控制器,与国外同类产品相比有较大的差距,一是在动态响应时间上较慢,动态响应时间重复性不好;二是补偿功率不能一步到位,冲击电流过大,系统特性容易漂移,维护成本高、造成设备整体投资费用高。另外,相应的国家标准也尚未见到,这方面落后于发展。
三、滤波补偿系统
由于现代半导体器件应用愈来愈普遍,功率也更大,但它的负面影响就是产生很大的非正弦电流。使电网的谐波电压升高,畸变率增大,电网供电质量变坏。
如果供电线路上有较大的谐波电压,尤其5次以上,这些谐波将被补偿装置放大。电容器组与线路串联谐振,使线路上的电压、电流畸变率增大,还有可能造成设备损坏,再这种情况下补偿装置是不可使用的。最好的解决方法就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性,以对线路进行无功补偿,对于谐波则为感性负载,以吸收部分谐波电流,改善线路的畸变率。增加电抗器后,要考虑电容端电压升高的问题。
滤波补偿装置即补偿了无功损耗又改善了线路质量,虽然成本提高较多,但对于谐波成分较大的线路还是应尽量考虑采用,不能认为装置一时不出问题就认为没有问题存在。很多情况下,采用五次、七次、十一次或高通滤波器可以在补偿无功功率的同时,对系统中的谐波进行消除。
无功动态补偿装置工作原理与结构特点
无功动态补偿装置由控制器、晶闸管、并联电容器、电抗器、过零触发模块、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率和功率因数,通过微机进行分析,计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较,自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令,由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻,实现快速、无冲击地投入并联电容器组。
例子:
一、SLTF型低压无功动态补偿装置:适用于交流50 Hz、额定电压在660 V以下,负载功率变化较大,对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。
基本技术参数及工作环境:
环境温度:-25oC~+40oC(户外型);-5oC~+40oC (户内型),最大日平均温度30oC
海拔高度:1000 m
相对湿度:< 85% (+25oC)
最大降雨:50 mm/10 min
安装环境:周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸,安装倾斜度<5%。
技术指标:额定电压:220 V、380 V(50 Hz)
判断依据:无功功率、电压
响应时间:< 20 ms
补偿容量:90 kvar~900 kvar
允许误差:0~10%
二、SHFC型高压无功自动补偿装置:适用于6kV~10kV变电站,可在I段和II段母线上任意配置1~4组电容器,适应变电站的各种运行方式。
基本技术参数及工作环境:
正常工作温度:-15~+50oC,相对湿度<85%,海拔高度:2000 m
技术指标:额定电压:6 kV~10 kV
交流电压取样:100 V (PT二次线电压)
交流电流取样:0~5 A(若 PT 取 10 kV 侧二次 A、C 线电压时,CT 应取 B 相电流)
电压整定值:6~6.6 kV 10~11 kV 可调
电流互感器变比:200~5000 /5 A 可调
动作间隔时间;1~60 min可调
动作需系统稳定时间:2~10 min可调
功率因数整定:0.8~0.99 可调
技术特征:电压优先:按电压质量要求自动投切电容器,使母线电压始终处于规定范围。
自动补偿:依据无功大小自动投切电容器组,使系统不过压、不过补、无功损耗始终处于最小的状态。
记录监测:可自动或随时调出监测数据、运行记录、电压合格率统计表等 (选配)。
智能控制:在自动发出各动作控制指令之前,首先探询动作后可能出现的所有超限定值,减少动作次数。
异常报警闭锁:当电容器控制回路继保动作、拒动和控制器失电时发出声光报警,显示故障部位和闭锁出口。
安全防护:手动可退出任一电容器组的自投状态,控制器自动闭锁并退出控制。
模糊控制:当系统处于电压合格范围的高端且在特定环境时如何实施综控原则是该系列产品设计的难点。由于现场诸多因素,如配置环境、受电状况、动作时间、用户对动作次数的限制等 而引起频繁动作是用户最为担扰的。应用模糊控制正是考虑了以上诸多因素而使这一“盲区”得到合理解决。
无功补偿常出现的问题
1、电容器损坏频繁。
2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。
3、电容器组经常投入使用率低。
针对以上问题,我们认为有必要进行专题研究,对无功补偿设备进行综合整治,以达到无功补偿设备使用化运行,提高电网电压无功质量和电能合格率。针对上述情况我们分析可能存在的原因如下:
1、电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响,造成所选择的电压等级偏低,长期运行电容器将容易损坏。
2、电容器外熔断器经常发生熔断,主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的,或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。
电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。
10. 无功补偿装置自动投切范围指的是什么
无功补偿控制器中,“投切门限”是两个名词,即投入门限和切除门限。
1 投入门限指的是在无功补偿控制器中,设定的投入电容的门限值,比如0.95,当实际功率因数小于0.95这个数值时,控制器就要投入一组电容,还不足0.95时还要再次投入电容,直至达到或大于0.95,所以这个0.95就叫投入门限。
2 切除门限就是当实际功率因数大于这个设定的数值时,如1.0,控制器就切除电容,直至小于设定值。1.0这个数值就是切除门限的设定值。