电网无功补偿装置.doc

工业企业供电课程报告
电网无功补偿装置
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电网无功补偿装置
一、研究背景、现状和意义

随着我国经济改革的不断深入,国民经济持续快速增长,工业企业的数量不断增加,人们生活水平不断提高,这些都导致电量的需求大大增加。相比较而言,我国发电机的装机容量与输配电能力的增加速度没有需求快,致使我们一些省份出现“电荒”的情况,尤其一些经济相对发达的地区和用电负荷较大的大中城市。更有甚者,部分城市在用电高峰期出现拉闸限电以使电网正常运行的情况,严重制约着国民经济的发展,也给人民群众的生活带来很大不便。电压是电能主要质量指标之一,电压高低反映无功出力与用户无功负荷是否平衡。就我国来说,电力系统的用电负荷主要为感应电动机、变压器、感应电炉与电弧炉、电焊机与电焊变压器、整流设备等感性负载。这些负载在消耗着大量有功功率的同时也在消耗着大量的无功功率,造成电网功率因数偏低。大量感性负载的使用使得必须提供足够的无功容量满足负载要求,否则会造成电网电压降低,电网供电质量下降的不良后果。当电网低电压运行的危害可以归纳为以下6种[1]:
(1) 当电压下降到额定电压65%---70%时,无功静态稳定破坏,发生电压崩溃,造成大面积停电事故;
(2) 发电机因运行电压降低而减少它的有功功率及无功功率的输出,由于定子电流与转子电流受额定值限制,因此发电机的有功出力及无功出力近似与运行电压成正比关系;
(3) 送变电设备因运行降低而增加能耗;
(4) 烧毁用户发动机;
(5) 由于电源电压下降,引起电灯功率下降、光通量减小和照度的降低。
(6)发电机因电压低而影响有功及无功出力。
由上式可见,当负载的功率因数时,发电机的电压和电流又不能超过额定值,显然这时发电机所能发出的有功功率就减小了。功率因数低,发电机所发出的有功功率就愈低,而无功功率却愈大。无功功率愈大即电路中能量互换的规模愈大,即发电机发出的能量就不能充分利用。
感性负载分布的不规律性也要求电网根据负载情况合理分配无功,否则容易形成大量的无功功率在电网中流动,降低电网容量,使得电网线路损耗增加,同时也增加了电网的运行成本,影响电力系统供电的经济性。当前国家要落实科学发展观,大力推行节能降耗,所以研究无功补偿技术,提高电网运行质量,具有很重要的意义。
低压配电系统中,接有大量的感性负载,如感应电动机,电焊机,电弧炉及气体放电灯,这些设备工作时会使低压配电系统的功率因数很低,而《供电营业规则》规定:“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数,应该达到以下规定,。其他电力用户和大、中型电力排灌站、。农业用电,,供电企业可拒绝接电。对已送电的用户,供电企业可终止或限制供电。”[2]
为此,在进行供电配电系统设计时,应考虑功率因数是否达到规定值,否则,应考虑采取措施,提高低压配电系统的功率因数。

静止式电容柜是低压电力配电系统常用的无功功率补偿装置,无功补偿控制器是其核心控制部分。老式的无功补偿控制器多数是以作为投切电力电容的唯一判断依据,即分别设定投入门限和切除门限的值,如果测量出当前的电网功率因数小于投入门限则投入电容器,若大于切除门限则切除电容器。但是作为投切电力电容的唯一判据,有很多不足之处。比如当三相无功不平衡时,电容补偿无法分别满足各相的无功需求;在小电流(负荷较轻)时,容易出现电容器振荡投切等情况。同时近年来,随着电力电子器件的广泛应用,引发电力配电系统的谐波分量增多,也直接造成投运电容柜的损坏。
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(1)补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数,从而提高电工设备的利用率,在电气化铁道等三相负载不平衡的场合,通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载[3];
(2)减少发、供电设备的设计容量,减少投资。例如当功率因数增加到时,;反之,。对原有设备而言,相当于增大了发供电设备容量。因此,对新建,改建工程应充分考虑无功补偿便可以减少设计容量,从而减少投资。
(3)装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等,还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
(4)合理地控制电力系统的无功功率流动,从而提高电力系统的电压水平,改善电能质量,提高了电力系统的抗干扰能力。
(5) 降低功率损耗和电能损耗,当有功负荷不变时,功率因数越高,负荷电流