負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償.ppt

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第2章負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償 2 1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線2 2計(jì)算負(fù)荷的確定2 3功率損耗與電能損耗計(jì)算2 4企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定2 5無(wú)功功率補(bǔ)償2 6尖峰電流的計(jì)算 2 問(wèn)題的提出 考慮的問(wèn)題 各設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行 設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行 最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn) 電網(wǎng)的供電效率問(wèn)題 所以實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)需用的PA PNi 供電線路上A點(diǎn)處需要提供多少電流或功率 容量 才能保證設(shè)備組的n臺(tái)設(shè)備正常工作時(shí)需用的電能 n臺(tái)用電設(shè)備 確定計(jì)算負(fù)荷的目的 確定電能需要量 選擇導(dǎo)線截面 選擇開(kāi)關(guān)元件 二 電力負(fù)荷的分級(jí) 供電方式 由兩個(gè)獨(dú)立電源供電 1 一級(jí)負(fù)荷 中斷供電將造成人身傷亡 重大設(shè)備損壞 重大產(chǎn)品報(bào)廢 或在政治 經(jīng)濟(jì)上造成重大損失 2 二級(jí)負(fù)荷 中斷供電將造成主要設(shè)備損壞 大量產(chǎn)品報(bào)廢 重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn) 或在政治 經(jīng)濟(jì)上造成較大損失 供電方式 由雙回路供電 2 1電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線 一 負(fù)荷計(jì)算的目的及意義 計(jì)算負(fù)荷是選擇電力變壓器 開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線 電纜等額定參數(shù)的依據(jù) 三 負(fù)荷曲線 1 負(fù)荷曲線的分類 按性質(zhì)分 有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線按負(fù)荷持續(xù)時(shí)間分 日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線 2 負(fù)荷曲線的繪制 日負(fù)荷曲線 圖2 1 逐點(diǎn)描繪法 梯形曲線法 年負(fù)荷曲線 年最大負(fù)荷曲線 圖2 2 或稱運(yùn)行年負(fù)荷曲線 3 三級(jí)負(fù)荷 所有不屬于一 二級(jí)負(fù)荷的電力負(fù)荷 供電方式 對(duì)供電電源無(wú)特殊要求 圖2 1日有功負(fù)荷曲線a 折線圖b 梯形圖 圖2 2年最大負(fù)荷曲線 取冬季為213天 夏季為152天 則圖中功率P1所占時(shí)間為 圖2 3全年時(shí)間負(fù)荷曲線的繪制a 冬季典型日負(fù)荷曲線b 夏季典型日負(fù)荷曲線c 全年時(shí)間負(fù)荷曲線 全年時(shí)間負(fù)荷曲線 圖2 3 或稱年負(fù)荷持續(xù)曲線 四 與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量 1 年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 年最大負(fù)荷Pmax 指全年中消耗電能最多的半小時(shí)的平均功率 即 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 在此時(shí)間內(nèi) 用戶以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能 如圖2 4所示 可見(jiàn) 年負(fù)荷曲線越平坦 Tmax越大 年負(fù)荷曲線越陡 Tmax越小 圖2 4年最大負(fù)荷與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 2 平均負(fù)荷與負(fù)荷系數(shù) 平均負(fù)荷Pav 電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率 即 負(fù)荷系數(shù)KL 平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值 即 年平均負(fù)荷為 圖2 5 KL越大 負(fù)荷曲線越平坦 負(fù)荷波動(dòng)越小 圖2 5年平均負(fù)荷 3 需要系數(shù)和利用系數(shù) 需要系數(shù)Kd 負(fù)荷曲線中的最大有功計(jì)算負(fù)荷Pmax與全部用電設(shè)備額定功率之比值 即 利用系數(shù)Ku 負(fù)荷曲線中的平均計(jì)算負(fù)荷Pav與全部用電設(shè)備額定功率之比值 即 通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的 用以按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷值 稱為計(jì)算負(fù)荷 用Pc 或Qc Sc Ic 表示 通常把根據(jù)半小時(shí)平均負(fù)荷所繪制的負(fù)荷曲線上的 最大負(fù)荷 稱為計(jì)算負(fù)荷 并作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù) 因此 一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù) 為10min以上 而導(dǎo)體通過(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為3 4 即載流導(dǎo)體大約經(jīng)半小時(shí) 30min 后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值 4 計(jì)算負(fù)荷 一 概述 求計(jì)算負(fù)荷的方法有 需要系數(shù)法 二項(xiàng)式系數(shù)法 利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電量法等 2 2計(jì)算負(fù)荷的確定 二 用電設(shè)備的工作制及設(shè)備容量的計(jì)算 暫載率 負(fù)荷持續(xù)率 指設(shè)備工作時(shí)間與工作周期的百分比值 即 連續(xù)運(yùn)行工作制 長(zhǎng)期工作制 短時(shí)運(yùn)行工作制 短時(shí)工作制 斷續(xù)周期工作制 反復(fù)短時(shí)工作制 1 用電設(shè)備的工作制 2 設(shè)備容量Pe的確定 對(duì)長(zhǎng)期工作制的用電設(shè)備 對(duì)反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備 其設(shè)備容量是指換算到統(tǒng)一暫載率下的額定功率 折算方法 按同一周期等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算 吊車 標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15 25 40 和60 四種 電焊機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50 65 75 和100 四種 吊車電動(dòng)機(jī)組 包括電葫蘆 起重機(jī) 行車等 的設(shè)備容量 指統(tǒng)一換算到 25 時(shí)的額定功率 kW 即 電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量 指統(tǒng)一換算到 100 時(shí)的額定功率 kW 即 照明設(shè)備的設(shè)備容量 白熾燈 碘鎢燈的設(shè)備容量 等于燈泡上標(biāo)注的額定功率 熒光燈應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失 約為燈泡功率的20 其設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1 2倍 高壓水銀熒光燈和金屬鹵化物燈也應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器中的功率損失 約為燈泡功率的10 其設(shè)備容量可取燈管額定功率的1 1倍 單相負(fù)荷的設(shè)備容量 當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5 時(shí) 其設(shè)備容量可直接按三相平衡負(fù)荷考慮 當(dāng)超過(guò)15 時(shí) 應(yīng)將其換算為等效的三相設(shè)備容量 再同三相用電設(shè)備一起進(jìn)行三相負(fù)荷計(jì)算 換算方法如下 單相設(shè)備接于相電壓時(shí) 單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí) 式中 為等效三相設(shè)備容量 kW 為最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量 kW 式中 為接于同一線電壓的單相設(shè)備容量 kW 一般情況 應(yīng)先將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量 換算公式如下 A相 B相 C相 然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量 則最大負(fù)荷相的3倍即為總的等效三相設(shè)備容量 三 單臺(tái)用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算 對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)工作的單臺(tái)用電設(shè)備 對(duì)需要計(jì)及效率的單臺(tái)用電設(shè)備 如電動(dòng)機(jī) 四 用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算 1 需要系數(shù)法 確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí) 應(yīng)考慮以下幾種因素 各用電設(shè)備因工作情況不同 可能不同時(shí)工作 因此應(yīng)考慮一個(gè)同時(shí)使用系數(shù) 各用電設(shè)備在工作時(shí) 不一定全部在滿負(fù)荷下運(yùn)行 因此應(yīng)考慮一個(gè)負(fù)荷系數(shù) 各用電設(shè)備的平均效率 線路的供電效率 因此 一個(gè)用電設(shè)備組的需要系數(shù)可表示為 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 說(shuō)明 P30 Q30 S30的單位分別為kW kvar kVA 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 式中 為同時(shí)系數(shù) 一般取0 85 0 95 當(dāng)車間配電干線上有多組用電設(shè)備時(shí) 各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn) 此時(shí)應(yīng)計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù) 電力負(fù)荷計(jì)算表 例2 1 P31 需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有關(guān) 計(jì)算時(shí)一定要正確判斷 否則會(huì)造成錯(cuò)誤 如機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)屬于小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī) 各類鍛造設(shè)備應(yīng)屬熱加工機(jī)床 起重機(jī) 行車或電葫蘆都屬吊車等 需用系數(shù)法評(píng)價(jià) 計(jì)算簡(jiǎn)單 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)完善 適用于用電設(shè)備 低壓干線 適用設(shè)備負(fù)荷平均容量差異不大 設(shè)備臺(tái)數(shù)較多的場(chǎng)合 缺點(diǎn) 未考慮用電設(shè)備組中大容量設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響 2 二項(xiàng)式系數(shù)法 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 由x臺(tái)容量最大用電設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷 用電設(shè)備組的平均負(fù)荷 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 各用電設(shè)備組附加負(fù)荷中的最大值 各用電設(shè)備組平均負(fù)荷的總和 例2 2 P33 電力負(fù)荷計(jì)算表 與例2 1 S30 29 52kVA I30 44 85A 比較可知 按二項(xiàng)式計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果要大 一 功率損耗 1 線路的功率損耗 2 3功率損耗與電能損耗計(jì)算 等邊三角形排列 水平等距離排列 而x1與導(dǎo)線之間的幾何均距有關(guān) 其中 圖2 6三相導(dǎo)線的布置方式a 等邊三角形布置b 水平等距布置 2 變壓器功率損耗 國(guó)際調(diào)查顯示 在英國(guó)電力系統(tǒng)中 配電變壓器的損耗占電網(wǎng)損耗的23 在負(fù)載高峰時(shí)可達(dá)130萬(wàn)千瓦 相當(dāng)于一個(gè)大電站輸出的電力 雖然所有電力變壓器已經(jīng)具有相當(dāng)高的效率 但是其總?cè)萘亢脱b機(jī)臺(tái)數(shù)意味著它們所浪費(fèi)的能量也相當(dāng)大 有關(guān)數(shù)據(jù)顯示 英國(guó)運(yùn)行最大的變壓器在滿負(fù)荷下具有的效率約99 75 滿負(fù)荷可能高達(dá)80萬(wàn)千伏安 損失達(dá)0 2萬(wàn)千瓦 雖然大型變壓器具有很高的效率 但由于一臺(tái)變壓器價(jià)值大約250萬(wàn)英磅 所以采用先進(jìn)技術(shù) 使損耗降到最低水平是經(jīng)濟(jì)的 而在另一方面 小型配電變壓器效率較低 差不多在99 5 因采用先進(jìn)技術(shù)費(fèi)用較高 對(duì)小型低價(jià)變壓器來(lái)說(shuō)不劃算 但是小型配電變壓器比80萬(wàn)千伏安發(fā)電機(jī)用大型變壓器數(shù)量上要多出很多 從這一點(diǎn)上看節(jié)能則是很重要的 變壓器的功率損耗 有功功率損耗 消耗在一 二次線圈電阻上的有功功率損耗 即銅耗 與負(fù)荷電流 或功率 的平方成正比 可變損耗 變壓器的短路損耗可認(rèn)為就是額定負(fù)載下的銅耗 則任意負(fù)載下的銅耗為 所以 無(wú)功功率損耗 所以 式中 為變壓器的負(fù)荷率 S30為變壓器的計(jì)算負(fù)荷 kVA SN為變壓器的額定容量 kVA 用來(lái)產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵(lì)磁電流的無(wú)功功率損耗 只與電網(wǎng)的電壓有關(guān) 與負(fù)荷大小無(wú)關(guān) 可用來(lái)表征 所以 額定負(fù)載下的損耗 近似公式 消耗在一 二次線圈電抗上的無(wú)功功率損耗 與負(fù)荷電流 或功率 的平方成正比 可用來(lái)表征 二 電能損耗 1 線路的電能損耗 的含義 在此時(shí)間內(nèi) 線路持續(xù)通過(guò)計(jì)算電流 I30 所產(chǎn)生的電能損耗與實(shí)際負(fù)荷電流在全年內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗相等 圖2 7 與Tmax關(guān)系曲線 式中 為年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù) 它與Tmax以及cos 有關(guān) 如圖2 7所示 2 變壓器的電能損耗 由變壓器鐵損引起的電能損耗 由變壓器銅損引起的電能損耗 因此 變壓器全年的電能損耗為 三 線損率的計(jì)算 1 線損 發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電能 在電力網(wǎng)輸送 變壓 配電各環(huán)節(jié)所造成的損耗 稱為電力網(wǎng)的電能損耗 簡(jiǎn)稱為線損 包括理論線損和管理線損兩部分 2 線損率 指線損電量占電網(wǎng)供電量的百分?jǐn)?shù) 即 實(shí)際線損率 理論線損率 2 4企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定 一 按逐級(jí)計(jì)算法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 逐級(jí)計(jì)算法是指從企業(yè)的用電端開(kāi)始 逐級(jí)上推 直至求出電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為止 一般工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)圖如圖2 8所示 圖2 8負(fù)荷計(jì)算用供電系統(tǒng) 1 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的1點(diǎn) 2 車間變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的2點(diǎn) 注意 當(dāng)變電所的低壓母線上裝有無(wú)功補(bǔ)償用的靜電電容器組 其容量為 則 3 車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的3點(diǎn) 注意 若求計(jì)算負(fù)荷時(shí)車間變壓器的容量和型號(hào)尚未確定 變壓器的功率損耗可按近似公式進(jìn)行計(jì)算 即 對(duì)SL7 S9 SC9等低損耗變壓器 對(duì)SJL1等變壓器 4 車間變電所高壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的4點(diǎn) 5 總降壓變電所出線上的計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的5點(diǎn) 由于工業(yè)企業(yè)廠區(qū)范圍不大 高壓線路中的功率損耗較小 在負(fù)荷計(jì)算中可以忽略不計(jì) 所以有 6 總降壓變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的6點(diǎn) 注意 如果在總降壓變電所6 10kV二次母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償 其容量為 則 7 企業(yè)總計(jì)算負(fù)荷 圖2 8中的7點(diǎn) 二 按需要系數(shù)法確定企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 式中 Kd為企業(yè)的需要系數(shù) 查表2 4 為全廠用電設(shè)備的總?cè)萘?不包括備用設(shè)備容量 三 按年產(chǎn)量估算企業(yè)的計(jì)算負(fù)荷 將企業(yè)年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品耗電量a 即可得到企業(yè)全年的耗電量 則企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷為 2 5無(wú)功功率補(bǔ)償 一 功率因數(shù)低的不良影響 1 使供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電能損耗增大 2 使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失增大 影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量 3 使供配電設(shè)備的容量不能得到充分利用 降低了供電能力 4 使發(fā)電機(jī)的出力下降 發(fā)電設(shè)備效率降低 發(fā)電成本提高 因?yàn)楣β室驍?shù)越低 在保證輸送同樣的有功功率時(shí) 系統(tǒng)中輸送的總電流越大 從而使輸電線路上的功率損耗和電能損耗增加 由于發(fā)電機(jī) 變壓器都有一定的額定電壓和額定電流 在正常情況下不允許超過(guò)額定值 根據(jù) 功率因數(shù)越低 輸出的有功功率越小 使設(shè)備的容量不能得到充分利用 降低了供電能力 當(dāng)有功功率保持不變時(shí) 功率因數(shù)越低 無(wú)功電流越大 對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)越大 端電壓越低 發(fā)電機(jī)就達(dá)不到預(yù)定的出力 由于 當(dāng)P R X一定時(shí) 功率因數(shù)越低 Q越大 則越大 二 功率因數(shù)的計(jì)算 1 瞬時(shí)功率因數(shù) 可由功率因數(shù)表 相位表 直接讀出 或由電壓表 電流表和功率表在同一時(shí)刻的讀數(shù)按下式求出 指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi) 功率因數(shù)的平均值 其計(jì)算公式為 2 均權(quán)功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無(wú)功功率的變化情況 式中 Wp為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能 kW h Wq為同一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能 kvar h 指在年最大負(fù)荷 即計(jì)算負(fù)荷 時(shí)的功率因數(shù) 其計(jì)算公式為 3 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù) 注意 在供電設(shè)計(jì)中考慮無(wú)功補(bǔ)償時(shí) 嚴(yán)格地講 應(yīng)按均權(quán)功率因數(shù)否滿足要求來(lái)計(jì)算 但為簡(jiǎn)便起見(jiàn) 常按最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)來(lái)計(jì)算補(bǔ)償容量 我國(guó)供電部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi) 就是按月均權(quán)功率因數(shù)的高低來(lái)調(diào)整的 并規(guī)定 高壓供電的用戶 其功率因數(shù)不應(yīng)低于0 9 其他電力用戶的功率因數(shù)不應(yīng)低于0 85 若達(dá)不到以上要求 應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償 否則要加收電費(fèi) 三 提高功率因數(shù)的方法 提高自然功率因數(shù)的方法 不加任何補(bǔ)償設(shè)備 采取措施減少供電系統(tǒng)中無(wú)功功率的需要量 稱為提高自然功率因數(shù) 用小容量的電動(dòng)機(jī)代替負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī) 正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷系數(shù)KL 70 時(shí) 可以不換 當(dāng)KL 40 時(shí) 必須換小電機(jī) 當(dāng)40 KL 70 時(shí) 則需經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再進(jìn)行更換 降低感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓就降低了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率需要量 從而可提高系統(tǒng)的功率因數(shù) 對(duì)負(fù)荷不足的電動(dòng)機(jī)可用降低外加電壓的辦法提高功率因數(shù) 定子繞組的匝數(shù)不能減少 所以 限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 提高感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量 氣隙 不能增加 當(dāng)變壓器的負(fù)荷系數(shù)KL 30 時(shí) 應(yīng)考慮換小容量的變壓器 合理使用變壓器 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行 同步電動(dòng)機(jī)過(guò)勵(lì)磁下可向電網(wǎng)送入無(wú)功功率 從而改善功率因數(shù) 2 提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法 穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備 并聯(lián)電容器 無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置 同步補(bǔ)償機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 與同步補(bǔ)償機(jī)相比 因無(wú)旋轉(zhuǎn)部分 具有安裝簡(jiǎn)單 運(yùn)行維護(hù)方便 有功功率損耗小及組裝靈活 擴(kuò)充方便等優(yōu)點(diǎn) 因此是目前工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備 實(shí)質(zhì)上是空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī) 通過(guò)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流可以起到補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率的作用 由于它為旋轉(zhuǎn)機(jī)械 安裝和運(yùn)行維修都相當(dāng)復(fù)雜 所以在企業(yè)供配電系統(tǒng)中很少應(yīng)用 按晝夜時(shí)間劃分進(jìn)行控制 根據(jù)全天24小時(shí)無(wú)功負(fù)荷的變化曲線 按時(shí)間程序投入或切除補(bǔ)償電容器 其特點(diǎn)是控制設(shè)備簡(jiǎn)單 操作方便 并可以防止無(wú)功功率倒送向電網(wǎng) 適用于負(fù)荷比較穩(wěn)定 無(wú)功負(fù)荷變化有規(guī)律的場(chǎng)合 按母線電壓的高低進(jìn)行控制 按無(wú)功功率的大小進(jìn)行控制 起動(dòng)元件采用低電壓和過(guò)電壓兩個(gè)繼電器 當(dāng)母線電壓低于低電壓繼電器的整定值時(shí) 電容器自動(dòng)投入 當(dāng)母線電壓高于過(guò)電壓繼電器的整定值時(shí) 電容器自動(dòng)切除 起動(dòng)元件是一個(gè)無(wú)功功率檢測(cè)器 當(dāng)無(wú)功檢測(cè)器測(cè)出的無(wú)功功率值大于上限給定值時(shí) 電容器自動(dòng)投入 反之 當(dāng)無(wú)功檢測(cè)器測(cè)出的無(wú)功功率值小于下限給定值時(shí) 電容器自動(dòng)切除 按功率因數(shù)的大小進(jìn)行控制 起動(dòng)元件是一個(gè)相位檢測(cè)器 通過(guò)檢測(cè)一個(gè)線電壓和一個(gè)線電流的相位來(lái)得出系統(tǒng)當(dāng)前的功率因數(shù)值 若此功率因數(shù)值小于下限給定值 電容器自動(dòng)投入 反之 若此功率因數(shù)值大于上限給定值 則電容器自動(dòng)切除 動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備 靜補(bǔ)裝置 SVC 動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備又稱為 靜止型無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置 簡(jiǎn)稱 靜補(bǔ)裝置 SVC 具有響應(yīng)速度快 平滑調(diào)節(jié)性能好 補(bǔ)償效率高 維修方便及諧波 噪聲 損耗均小等優(yōu)點(diǎn) 因此應(yīng)用越來(lái)越廣泛 靜止型無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置由可控的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成 電容器可發(fā)出無(wú)功功率 可控電抗器可吸收無(wú)功功率 它可以迅速地按照負(fù)荷的變動(dòng)情況改變無(wú)功功率的大小和方向 調(diào)節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行電壓 尤其適用于沖擊性負(fù)荷的無(wú)功補(bǔ)償 四 電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?在工業(yè)企業(yè)中 絕大部分電氣設(shè)備的等值電路可視為電阻R和電感L的串聯(lián)電路 其功率因數(shù)可表示為 當(dāng)在R L電路中并聯(lián)接入電容器C后 如圖2 9a 所示 回路電流為 圖2 9電容器無(wú)功補(bǔ)償原理圖 可見(jiàn) 并聯(lián)電容器后與之間的夾角變小了 因此 供電回路的功率因數(shù)提高了 欠補(bǔ)償 補(bǔ)償后電流落后電壓 如圖2 9b 所示 過(guò)補(bǔ)償 補(bǔ)償后電流超前電壓 如圖2 9c 所示 五 電容器的接線方式與裝設(shè)位置 一般都不采用過(guò)補(bǔ)償 因?yàn)檫@將引起變壓器二次側(cè)電壓的升高 會(huì)增大電容器本身的損耗 使溫升增大 電容器壽命降低 同時(shí)還會(huì)使線路上的電能損耗增加 1 電容器的接線方式 低壓電容器一般接成三角形 高壓電容器組宜接成星形 但容量較小 450kvar及以下 時(shí)可接成三角形 由于 而 因此電容器接成三角形時(shí)的容量為采用星形接線時(shí)的3倍 若電容器采用三角形接線 一電容器斷線時(shí) 三相線路仍能得到無(wú)功補(bǔ)償 而采用星形接線時(shí) 一相電容器斷線 該相將失去無(wú)功補(bǔ)償 造成三相負(fù)荷不平衡 但是 電容器采用三角形接線時(shí) 任一電容器擊穿將造成兩相短路 有可能發(fā)生電容器爆炸 而采用星形接線時(shí) 若一相電容器擊穿 短路電流數(shù)值相對(duì)較小 因此星形接線較之三角形接線安全多了 2 電容器的裝設(shè)位置 補(bǔ)償方式 高壓集中補(bǔ)償 將高壓電容器組集中安裝在企業(yè)或地方總降壓變電所6 10kV母線上 圖2 10并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置與補(bǔ)償區(qū) 低壓成組補(bǔ)償 將低壓電容器組分散安裝在各車間變電所低壓母線上 分散就地補(bǔ)償 個(gè)別補(bǔ)償 將電容器組直接安裝在需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備附近 必須指出 電容器從電網(wǎng)上切除后有殘余電壓 其最高可達(dá)電網(wǎng)電壓的峰值 所以電容器組應(yīng)裝設(shè)放電裝置 且其放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開(kāi)關(guān)設(shè)備 以免放電回路斷開(kāi) 危及人身安全 對(duì)高壓電容器 通常利用母線上電壓互感器的一次繞組來(lái)放電 對(duì)分散補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M 通常采用白熾燈的燈絲電阻來(lái)放電 對(duì)就地補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M 通常利用用電設(shè)備本身的繞組來(lái)放電 六 補(bǔ)償容量的計(jì)算 電容器的補(bǔ)償容量可用下式確定 圖2 11 式中 P30為最大有功計(jì)算負(fù)荷 kW 和分別為補(bǔ)償前 后的功率因數(shù)角的正切值 稱為補(bǔ)償率或比補(bǔ)償功率 kvar kW 在計(jì)算補(bǔ)償用電容器的容量和個(gè)數(shù)時(shí) 應(yīng)考慮以下兩個(gè)問(wèn)題 當(dāng)電容器的額定電壓與實(shí)際運(yùn)行電壓不相符時(shí) 電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量應(yīng)按下式進(jìn)行換算 圖2 11功率因數(shù)與無(wú)功功率和視在功率的關(guān)系 在確定了總的補(bǔ)償容量QC時(shí) 就可根據(jù)所選電容器的單個(gè)容量qC來(lái)確定電容器的個(gè)數(shù)n 即 由上式計(jì)算所得的數(shù)值對(duì)三相電容器應(yīng)取相近偏大的整數(shù) 對(duì)單相電容器 則應(yīng)取3的整數(shù)倍 以便三相均衡分配 式中 Q 為電容器的額定容量 kvar 為電容器在實(shí)際運(yùn)行電壓時(shí)的容量 kvar 例2 3 P45 一 單臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流 單臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流就是其起動(dòng)電流 即 二 多臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流 或 式中 和分別為用電設(shè)備中起動(dòng)電流與額定電流之差最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流及其起動(dòng)電流與額定電流之差 2 6尖峰電流的計(jì)算 其它n 1臺(tái)設(shè)備的額定電流之和 例2 4 P46