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1、电力系统的无功补偿技术电力系统的无功补偿技术山东电力技校山东电力技校1无功补偿技术讲功率因数的功率因数的概念概念 有功功率、无功功率与功率因数 电源输电线 M 电力用户降压变压器PG+jQG 有功功率（kW）：用于做功和发热损耗的那部分电能。例如： 转换成机械能、热能、光能等；方向：电源至负载。 一个周期的平均功率大于零。 无功功率（kVar）：用于电路内电场与磁场交换的那部分电能。 方向：上半周期从电源至负载，下半周期从负载至电源。 一个周期的平均功率等于零。 交流发电机 输出的功率 (视在功率：容量) （kVA） 电能形成 （电源） 电能转换 （负载） 升压变压器P+j Q PL+jQL
2、2无功补偿技术讲功功率因数的率因数的概念概念 S j 功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。 cosj =P/S 0cosj1.0 功率三角形 S2P2Q2 j Scos Q j Ssin P P S 或 cos j1.0 节电： Q 0 QSsin j PScos j 3无功补偿技术讲自然功率因数自然功率因数 25% 50% 75% 负荷 空载 满载 0.15以下 0.67 0.73 0.75 0.76 配电变压器 0.2以下 0.5-0.55 0.7-0.75 0.8-0.85 0.85-0.9 感应电动机 0.35-0.60 0.55-0.65 0.5-0.85 电焊设备 锻压设
3、备 工业电热 0.55-0.65 0.65-0.75 0.5-0.8 金属加工 铸钢铸铁 家用电器 0.5-0.75 0.70-0.80 0.3-0.7 提升、皮带 水泵风机 照明电器 负荷自然功率因数：无功补偿前负荷的功率因数 cosj =P/S 典型负荷功率因数表： 4无功补偿技术讲0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-1.0 实际功率因数 0 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 月电费减收% 0.65 0.70 0.74 0.78 0.80 0.84 0.88 实际功率因数 15 10 8.0 6.0 5.0 3.0 1.0 月电费增收% 功率因数功率
4、因数与与电费电费调整调整 以0.9为标准值的功率因数调整电费表 （功率因数自0.64以下每降低0.01电费增加2%） 总电费=（高峰电度电费+ 平段电度电费+ 低谷电度电费+ 基本电费） （功率因数奖惩率）+ 城市建设附加费 5无功补偿技术讲无功补偿原理无功补偿原理 P+jQ PL+jQL 系统 -jQC IC Zl=Rl+jXl ZL V2 Zc 无功补偿原理图： 负载 IL 功率平衡： P + jQ = PL+ jQLjQC=PL+ j(QLQC) P = PL I Q = QLQC Q cos j = cos tg-1( ) 当QL= QC时： PV1 P = PL Q = 0 cos
5、j = 1.0 6无功补偿技术讲无功补偿原理无功补偿原理 功率损耗： 电压损耗： 当Q=0时，P=Pmin 当Q=0时，V=Vmin 7无功补偿技术讲传统无功补偿装置存在的主要问题传统无功补偿装置存在的主要问题 机械型无功补偿装置： 采用交流接触器或空气开关投切电容器。 结构简单、价格便宜。 不能选择投切时刻、不能动态投切、产生过电流和过电压、影响供 电质量、损坏电气设备、降低产品质量。 电力电子型无功补偿装置： 电压过零或固定时刻触发晶闸管投切电容器。 速度比传统装置快、不产生电弧。 补偿装置价格较高、需要充放电回路、不能动态投切、不能避免过电流和过电压、晶闸管易损坏、供电质量下降。 8无功
6、补偿技术讲传统无功补偿装置存在的主要问题传统无功补偿装置存在的主要问题 存在安全性不高、实时性不强、使用寿命短、补偿效果差等问题 安全性不高 传统的无功补偿装置在投、切电容器的过程中产生暂态过电压和过电流， 一般情况下： 最大过电压可达3.0倍额定电压 最大过电流可达20.0倍额定电流。 这种过电压和过电流将冲击电网，破坏电压质量，损坏网上电气设备的绝缘性能、缩短使用寿命，甚至导致继电保护和自动装置误动，电容器组爆炸等事故，危害配电网的安全运行。 实时性不强 为了减少对电容器的损坏，电容器组必须待放电基本完毕后再投入（大 约3分钟），因而不能实时动态投切电容器。 9无功补偿技术讲传统无功补偿装
7、置存在的主要问题传统无功补偿装置存在的主要问题 使用寿命短 电容器损坏的主要原因是过电压和谐波过电流，而过电压危害最大。据资料介绍，电容器长期在过电压1.1倍下运行，其使用寿命缩短五分之三。 连续运行的自动投切电容器装置的电容器一般使用1年左右就开始损坏。补偿效果差 由于投、切电容器产生过电压和过电流，所以无功补偿装置的实际使用 效果不好，运行单位有的要么不投电容器，要么不切，不是过补就是欠 补；有的电容器损坏了，也不及时更换。 10无功补偿技术讲VC 系统 (含源L,C,R网络)Vs 零过渡动态无功补偿的原理零过渡动态无功补偿的原理 原理图： iC K(t=0) Vs系统理想电压源; Zs系
8、统等效内阻; 当t=0时： VC=VC(VS(wt)+VC”(VS(w0, b,t),VS(0),VC(0) w=2 p f；f=50Hz，b：衰减系数 w0=2 p f0，谐振频率, 与Zs,C有关. w0w VC | t=Vc：稳态分量（周期函数） VC ” | t：暂态分量(非周期衰减函数) 零过渡过程投切的基本原理：VC”（0） 0 11无功补偿技术讲零过渡动态无功补偿的零过渡动态无功补偿的特点特点与国内外传统的无功补偿技术相比，该系列装置具有以下五个方面的技术创新：安全性： 零过渡过程投切电容器组，避免电容器投切产生过电压和过电流，使无功补偿装置的使用寿命提高34倍；环保性： 补偿装置工作不产生谐波、不引起电压波形畸变、不产生投切振荡或投切涌流，使电网在无功补偿过程中电能质量不下降；动态性： 电容器组投切无需电阻放电，使电容器组投切间隔响应速度比现有国家和行业标准提高3000倍以上，可快速、动态补偿冲击负荷，抑制电压剧烈波动，改善电压质量，提高工业产品生产的质量和产量，延长用电装置的使用寿命；经济性： 二控三开关控制，降低晶闸管主开关成本三分之一；高效节能性： 高效节能性：以不低于0.98的高瞬时功率因数替代平均功率因 数， 既可高效节能，又可增加供用电装置的出力。 12无功补偿技术讲谢谢大家goodbye强电末端专家13无功补偿技术讲
