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无功补偿装置的作用与发展现状是什么
无功功率决不是无用功率,它的用处很大。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靠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。
(打个比方,农村修水利需要开挖土方运土,运土时用竹筐装满土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是无功功率,竹筐并不是没用,没有竹筐泥土怎么能运到堤上?)
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立正常的电磁场,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。
但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。
无功补偿是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,能量在两种负荷之间相互交换。这样,感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
采用无功补偿装置可以收到以下效果:
1)根据用电设备的功率因数,可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造,可使低于标准要求的功率因数达标,实现节电目的。
2)采用无功补偿技术,提高低压电网和用电设备的功率因数,已成为节电工作的一项重要措施。
3)无功补偿,它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率,以提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量,稳定设备运行。
在10kV以上的电网中,出于注重安全的原因,很少使用自动无功补偿装置。另外,由于无功尽量就地补偿的原则,低压自动无功补偿装置(以下简称补偿装置)获得了广泛的应用,并不断的有新技术涌现出来,是一个百花齐放的局面。鉴于这样的局面,本文不可能面面俱到,只能略述梗概。
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除了极少数试验型的STATCOM装置外,补偿装置绝大部分都是使用并联电容器进行补偿的。因此,本文只讨论使用并联电容器的补偿装置。 信息来源:
一,以电容器连接方式为出发点的补偿装置分类:
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1,三相电容器同时投切型补偿装置。这类补偿装置中使用三相电力电容器,通过检测某一相的电流来进行计算并控制电容器的投入数量来达到补偿目的。由于电容器对三相提供的无功电流相等,因此这类补偿装置只适用于三相电流基本平衡的负荷情况。当负荷的三相电流不平衡时,不能够使三相均得到良好的补偿,可能有某一相过补偿,有某一相欠补偿。此类补偿装置由于结构简单价格低廉而用量最大。
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2,单相电容器分相投切型补偿装置。这类补偿装置中使用单相电力电容器,通过检测三相电流来进行分别计算并控制各相电容器的投入数量来达到补偿目的,相当于3台单相补偿装置。这类补偿装置可以使各相的无功电流均获得良好的补偿,但是对不平衡有功电流无能为力。用于三相电流不平衡的负荷情况时,比三相电容器同时投切型补偿装置的效果好。此类补偿装置由于结构比较复杂,价格较高,使用量较少。 信息请登陆:输配电设备网
3,调整不平衡电流型补偿装置。这类装置中使用单相电力电容器,通过检测三相电流来进行综合计算并控制各相电容器的投入方式和数量来达到补偿和调整不平衡电流的目的。与分相补偿装置不同的是,这类补偿装置利用了在相间跨接的电容器可以在相间转移有功电流的原理,通过在各相与相之间及各相与零线之间接入不同数量电容器的方法,不但可以使各相的无功电流均获得良好的补偿,还可以将三相间的不平衡有功电流调整至平衡。这类补偿装置用于三相电流不平衡的负荷情况时,具有无与伦比的使用效果。 信息来自:
此类补偿装置结构比较复杂,价格较高,由于是新技术所以使用量较少,但是必然会替代单相电容器分相投切型补偿装置。
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二,以电容器的控制投入方式为出发点的补偿装置分类: 信息来源:
1,交流接触器控制投入型补偿装置。由于电容器是电压不能瞬变的器件,因此电容器投入时会形成很大的涌流,涌流最大时可能超过100倍电容器额定电流。涌流会对电网产生不利的干扰,也会降低电容器的使用寿命。为了降低涌流,现在大部分补偿装置使用电容器投切专用接触器,这种接触器有1组串联限流电阻与主触头并联的辅助触头,在接触器吸合的过程中,辅助触头首先接通,使电容器通过限流电阻接入电路进行预充电,然后主触头接通将电容器正常接入电路,通过这种方式可以将涌流限制在电容器额定电流的20倍以下。
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此类补偿装置价格低廉,可靠性较高,应用最为普遍。由于交流接触器的触头寿命有限,不适合频繁投 切,因此这类补偿装置不适用频繁变化的负荷情况。 信息来自:
2,晶闸管控制投入型补偿装置。这类补偿装置就是SVC分类中的TSC子类。由于晶闸管很容易受涌流的冲击而损坏,因此晶闸管必须过零触发,就是当晶闸管两端电压为零的瞬间发出触发信号。过零触发技术可以实现无涌流投入电容器,另外由于晶闸管的触发次数没有限制,可以实现准动态补偿(响应时间在毫秒级),因此适用于电容器的频繁投切,非常适用于频繁变化的负荷情况。晶闸管导通电压降约为1V左右,损耗很大(以额定容量100Kvar的补偿装置为例,每相额定电流约为145A,则晶闸管额定导通损耗为 145×1×3=435W),必须使用大面积的散热片并使用通风扇。晶闸管对电压变化率(dv/dt)非常敏感,遇到操作过电压及雷击等电压突变的情况很容易误导通而被涌流损坏,即使安装避雷器也无济于事,因为避雷器只能限制电压的峰值,并不能降低电压变化率。 信息来自:输配电设备网
此类补偿装置结构复杂,价格高,可靠性差,损耗大,除了负荷频繁变化的场合,在其余场合几乎没有使用价值。
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