《电力系统无功功率补偿 (共43页)[共45页]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统无功功率补偿 (共43页)[共45页]（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要随着经济的发展和人们生活水平的提高，各行各业对供电可靠性和 供电质量提出了更高的要求.由于配电网处于电网的末端，用户多为低 压用户，许多用电器的功率因数很低，且不带补偿装置，这给电网带来很 大的功率负担和额外线损，为了维护电力系统稳定，保证电能质量和安 全运行我们必须完善电力系统无功补偿的研究。在电力系统中，存在着消耗大量无功功率的设备，这些设备的使用会 给电力系统电压产生激烈的波动，例如冲击性的无功功率负载：轧钢 机，屯孤炉，电气化铁道等。同时用户中又有对系统电压稳定性有较 高要求的精密设备：如计算机，医用设备等。如果无功功率不能及时 控制，就会对电网电压造成不良影响。另外无功储备的不足
2、会导致电 网电压水平的降低。鉴于以上原因，如何快速有效解决电力系统中的 无功缺额。具有重要的现实意义关键词：电力系统 无功补偿功率因数 无功补偿装置AbstractWith the development of economy and the improvement of peoples living standard, people from all walks of life put forward higher requirements on the reliability and quality of power supply. The distribution network in
3、the network terminal, user for low-voltage users, many power factor of electrical appliances is very low, and without compensation device, the network brought power burden and additional the line loss, in order to maintain the stability of the power system, research on power quality and safety opera
4、tion we must improve the wattless power compensation of power system electrical guarantee.In the power system, there is a device to consume a large amount of no power, the use of these devices will produce the fierce fluctuation of power system voltage, such as the impact of wattless power load: rol
5、ling machine, electric arc furnace, electric railway. At the same time, the user also has the high precision equipment requirements of system voltage stability: such as computers, medical equipment etc. If reactive power can not be controlled in time, will affect the power grid voltage. Problems als
6、o idle reserves will lead to a lower level of power voltage. In view of the above reasons, how to quickly and effectively solve the lack of reactive power in power system. Has the important practical significanceKeywords: power system, wattless power compensation,power factor, no reactive power comp
7、ensation device目录摘要IAbstractII目录Ill前言11无功功率的基本概述21.1功率的基本概念21,2无功功率的产生21.3无功功率在电网中的作用31.4无功功率对电网及用电设备产生的影响42功率因数的概述52.1功率因数的概念52.2影响无功功率的因素52.3功率因数对电气设备的影响62.4功率因数对电力系统的影响63无功补偿的原理83.1无功补偿原理83.2无功补偿的方式123.2.1静态无功功率补偿123.2.2动态无功功率补偿133.3.1从提高功率因数需要确定补偿容量133.3.2从降低线路有功损耗需要来确定补偿容量143.3.3从提高运行电压需要来确定补偿容
8、量144无功功率补装置的设计164.1无功补偿装置简介164.2补偿控制的技术条件164.3测量精度174.4控制其原理174.5控制硬件的选型与设计174.5.1 CPU174.5.2 A/D转换器选型204.5.3微处理器监控芯片MAX813L224.5.4LCD 显示234.5.4.3. 主要技术参数244.5.4.4. 与 8051 接口电路244.5.5模拟信号调理电路254.5.6.输出控制电路284.6软件设计与计算284.6.1 投切原则284.6.2功率因数计算30总结32致谢33参考文献34刖目电力系统中各种电气设备和用电设备都是按其额定电压设计制造 的，只有在额定电压下运
9、行，才能取得最佳的运行效果，并保证使用 寿命。因此，电压时电力系统正常运行的重要指标之一，调整电压， 使其偏移保持在允许范围是电力设备内是电力系统运行调整的基本任 务。无功功率补偿是保持电网高质量运行的一种主要手段，也是当今 电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受 到越来越多的关注。电网中无功不平衡主要有两方面的原因：一方面是输送部门传送 的三相电的质量不高，一方面是用户的电气性能不够好。这两方面的 原因综合起来导致了无功的大量存在。在电力系统中，电压和频率是 衡量电能质量的两个最重要的指标。为确保电力系统的正常运行，供 电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有
10、功功率的控 制密切相关，而电压控制的重要方法之一就是对电力系统的无功功率 进行控制。-1-1无功功率的基本概述1.1功率的基本概念功率一般划分为视在功率，有功功率，无功功率视在功率：是指发电机发出的总功率，功率位：KWA用字母S 表示有功功率：是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电 转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。单位：瓦（W） 或千瓦（KW）用字母P表示无功功率：是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和 维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线 圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。无功功率不做功，但是要保证 有功功
11、率的传导必须先满足电网的无功功率。电动机需要建立和维持旋转磁场， 使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是从电源取得无功功率建 立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次 线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变 压，交流接触器不会吸合。单位：乏（var）或千乏（Kvar）用字母Q表示各种功率之间的关系与计算方法：sZuV+Q?L2无功功率的产生在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率， 它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间 的电容效应也产生部分无功功率，称为线路的充电功率,它和电压的高 低
12、、线路的长短以及线路的结构等因素有关。电能的用户（负荷）在 需要有功功率（P）的同时还需要无功功率（Q）,其大小和负荷的功率因数 有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会 产生有功功率损耗（AP）和无功功率损耗（AQ）,也会产生电压降落（ U）o其中P、Q分别为流入输电线（或变压器）的有功功率和无功功-#-率，U是输电线(或变压器)与P、Q同一点测得的电压,R、X则分 别是输电线(或变压器)的电阻和电抗。1.3无功功率在电网中的作用在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需 要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备 就没有足够的无功功率来建
13、立正常的电磁场，那么，这些用电设备就 不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响 用电设备的正常运行。无功功率的作用具体体现在一下几个方面：(1) 由于电压时衡量供电质量的重要指标之一，无功功率平衡可 以稳定电网的电压，防止因无功不足引起的电网电压波动。无功功率与电压的关系可以有如下解释：在环网中串入一附加电势公，以公表示环网各线路阻抗和，及表 示纵向附加电势，相位与电 压一致，表示横向附加电势，其相位与电压差90。EUn Ex-iEy (ExRz+EvXy) EfXy -EyRxsn=弋=濯赴=釘言Ee由于X远大于汽寻2。 + ju NZL yA. y向量图可见，改变无功功
14、率主要是改变电压的大小。R+jX dFU2(2) 减少电网中无功 功率的流动可以减少因其 而引起的电能损耗。以一输电线路的等值 电路为例；由电力系统知识，电 能在阻抗R+jX的损耗， 近视为所以在输送有功功图1.2无功损耗原理图率一定时，减少输送的无功功率Q可以减少电能损耗。(3) 无功功率可以提高功率因数，不仅有上述节能的作用，还可 避免增大设备的容量。1.4无功功率对电网及用电设备产生的影响电力系统中的无功功率主要用于电路内电场和磁场，并用来在电 气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，不对外做功， 为系统提供电压支撑，在电源和负荷之间提供电压降落所需的势能。 无功功率不直接作为实
15、际消耗之功，但无功功率的交换将引起发电和 输电设备上的电压降和电能损失。-#-2功率因数的概述2.1功率因数的概念功率因数：在交流电路中，电压与电流之间的相位差(中)的余弦叫 做功率因数,用符号cosQ表示，在数值上,功率因数是有功功率和视在 功率的比值，即功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡, 电阻炉等电阻负荷的功率因数为1, 一般具有电感或电容性负载的电路 功率因数都小于1. 0功率因数是电力系统的一个重要的技术数据.功率 因数是衡量电气设备效率 高低的一个系数。功率因数低，说明电路用 于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路 供电损失。2.2影响无功功率的因素(1) 大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等 设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的 全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了 60%70%；而在异步 电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%70%。 所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可 能提高负载率。(2) 变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%15%, 它的空载无功功率约为满载时的1/3O因而，为了改善电力系统和企 业的功率因数，变压器不应
