无功补偿及谐波治理基础知识讲解课件.ppt
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1、无功补偿和治理基础知识介绍,无功补偿(滤波),1、什么是功率、功率因数,2、提高功率因数的意义,3、无功补偿的基本原理和方法,4、无功补偿在系统中的作用,5、无功补偿设备的种类,一 无功补偿基础知识,谐波治理(滤波),1、谐波的含义,2、谐波的产生,3、谐波的危害,4、谐波治理的必要性,5、谐波治理的方法,二 谐波治理(滤波),无功补偿基础知识,1、功率、功率因数 在电网中,功率分为有功功率、无功功率和视在功率。交流电网中,由于有阻抗和电抗(感抗和容抗)的同时存在,所以电源输送到电器的电功率并不完全做功。因为,其中有一部分电功率(电感和电容所储的电能)仍能回输到电网,因此,凡实际为电器(电阻性
2、质)所吸收的电功率叫有功功率。电感和电容所储的电能仍能回输到电网,这部分功率在电源与电抗之间进行交换,交换而不消耗,称为无功功率。,无功补偿基础知识,当电网电压为正弦波形,并且电压和电流同相位时,电阻性电气设备从电网吸收的功率P等于电压U和电流I的乘积,即:P=UI 电阻性电气设备包括白炽灯、电热器等。电动机和变压器运行时需要建立磁场,这部分能量不能转化为有功功率,因此称之为无功率Q。此时电流滞后电压一个角度。在选择变配电设备时应按视在功率S,即有功功率和无功功率的几何和:,无功功率的传输加重电网的负担,使电网损耗增加,因此需要对其进行就近和就地补偿。并联电容器可以补偿或平衡电气设备的感性无功
3、功率。当容性无功功率Qc等于感性无功功率QL时,电网只传输有功功率P。,无功补偿基础知识,无功补偿基础知识,在交流电网中,如负载是纯电阻,电压和电流是同相位,那么电压和电流的乘积就是有功功率,但在有电感或电容的电路中,电压和电流有着相位差,所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率,而是表面上的数值,叫做视在功率,用字母S表示。通常视在功率的单位用千伏安,用字母kVA表示。有功功率与视在功率的比值就是功率因数,用COS表示,它是没有单位的。(%),无功补偿基础知识,功率因数,有功功率出力在设备容量中所占的比重。功率三角形 Q S P 节电:,电阻丝、加热、发光装置,电动机、变压器等,电
4、容器、电缆等,电网基本元件,电阻性质的电器,电感性质的电器,电容性质的电器,无功补偿基础知识,2、提高功率因数的意义:在一定的有功功率下,当用户的cos比较小,视在功率比较大,为了满足用电的需要,供电线路和变压器的容量需要大,这样,增加了供电投资、降低设备利用率,也增加线路网损。负载的功率因数过低,供电设备的容量不能充分利用,在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时,通过输电线路的电流增大,导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降。所以,功率因数是电力系统中的一个重要指标。,无功补偿基础知识,根据全国用电规定,在电网高峰负荷时,用户的功率因数应达到的标准:高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷
5、调整电压装置的电力用户,功率因数为0.9以上,其它用户,100kVA及以上电力用户和大中型电力排灌站,功率因数为0.85以上;农业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户,供电部门会在其用户使用电费的基础上,按一定比例对其进行罚款。所以,需要提高用户的功率因数,必须进行无功补偿。,无功补偿基础知识,3、无功补偿的原理和方法 把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷,并联接在同一电路;当容性负载释放能量时,感性负荷吸收能量;而当感性负荷释放能量时,容性负荷却在吸收能量;能量在两种负荷之间交换。这样,感性负荷所吸收的无功功率,可以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是无功功率补
6、偿的基本。,无功补偿基础知识,无功补偿基础知识,电力系统中网络元件的阻抗主要是感性的,需要容性无功来补偿感性无功。,将电容并入RL电路之后,电路如图(a)所示。该电路电流方程为 由图(b)的向量图可知,并联电容后U与I的相位差变小了,即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压,这种情况称为欠补偿。若电容C的容量过大,使得供电电流的相位超前于电压,这种情况称为过补偿。其向量图如(c)所示。通常不希望出现过补偿的情况,因为这样会:(1)引起变压器二次侧电压的升高(2)容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗(3)如果供电线路电压因而升高,还会增大电容器本身的功率损耗,使温升增大
7、,影响电容器使用寿命。,无功补偿基础知识,4、无功补偿在系统中的作用:补偿无功功率,提高功率因数 增加电网的传输能力,提高设备利用率 降低线路损失和变压器有功损失 减少设备容量 改善电压质量,无功补偿基础知识,5、无功补偿装置的种类:分组投切型变电站无功自动补偿设备高压静止无功补偿设备(SVC)静止无功发生器(SVG),无功补偿基础知识,分组投切型变电站无功自动补偿设备:1、组成结构:控制单元、真空接触器、干式铁心电抗器、高压并联电容器、放电线圈、避雷器、喷逐式熔断器、隔离刀闸等。2、工作原理:设备控制单元根据变电站PTCT采集的电压和电流,经过控制运算处理,由微机控制器发出投或切的指令,控制
8、真空接触器的分合,从而实现对电容器组的等容或不等容投切。,无功补偿基础知识,3、产品特点:实时跟踪、动态补偿 编码投切、分级补偿 控制方式灵活 真空接触器投切电容器 智能监控,无功补偿基础知识,4、工作原理图,5、安装方式:户内柜式 户外箱变式,无功补偿基础知识,无功补偿基础知识,高压静止无功补偿设备(SVC)工作原理 是通过控制晶闸管的导通角和导通时间,以控制流过电抗器电流的大小和相位,实现感性无功的连续可调,从而实现容性无功的动态补偿。,无功补偿基础知识,类型晶闸管控制电抗器(TCR)+固定电容器组(FC)晶闸管控制变压器(TCT)+固定电容器组(FC)磁控电抗器(MCR)+固定电容器组(
9、FC)应用领域 为电弧炉、轧机、感应炉、电力机车、提升机、风力发电等,无功补偿基础知识,静止无功发生器(SVG)工作原理 将电压源型逆变器,经过电抗器并联在电网上。电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分,其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。工作中,通过调节逆变桥中IGBT器件的开关,可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位,因此,整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功,可以快速发出大小相等、相位相反的无功,实现无功的就地平衡,保持系统实事高高率因数运行。,无功补偿基础知识,原理图 将系统看作一个电压源,SVG可以看作一个可控电压源,连接电抗器或者可以等效成一个线形阻抗
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