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無功功率補償范文1
摘要：無功率補償裝置在礦山企業應用非常廣泛，筆者首先分析了影響供配電系統的功率因數以及電網的無功補償方式，闡述了無功功率補償容量的確定以及礦山企業中無功功率補償設備的選用。
0引言
隨著采掘機械化的發展，礦山開采的產量大幅度提高，使得工作面電氣設備總容量、單機功率明顯加大，供電距離加長，用電設備自身無功功率損耗的存在造成井下電網功率因數較低。因此，在礦山開采供電系統中提高功率因數，補償無功功率以降低電能消耗是十分重要的，采用無功功率自動補償裝置的目的，就是減少井下供配電系統的線路損耗和變壓器的有功損耗。提高供配電系統的功率因數，降低采礦的電力成本。
1影響功率因數的主要因素
1.1電感性設備和電力變壓器按負載性質分，所有用電設備可以抽象為電阻性、電感性和電容性3種，正是由于電感性和電容性用電設備的存在，才使得功率因數發生變化。實際礦山企業中，電容性設備并不多見，大量的電感性設備，例如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％。而異步電動機空載運行時所消耗的無功功率又占到電動機總無功消耗的60％～70％。因此，要改善異步電動機的功率因數就要盡量防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。一般而言，電力變壓器消耗的無功功率約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的35％左右。所以，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器同樣不應空載運行或長期處于低負載率運行狀態。
1.2供電電壓的影響當供電電壓高于額定值的10％時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長很快，據分析統計，供電電壓為額定值的110％時，無功功率將增加35％左右。而供電電壓低于額定值時，無功功率反而相喧減少而使功率因數有所提高。當然，電壓降低會影響電氣設備的正常工作，所以，應采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
1.3電網頻率波動的影響電網頻率的波動也會影響異步電動機和電力變壓器的正常工作狀態，從而改變無功功率的大小，影響電力系統的功率因數。一般說來，當系統頻率下降時，發電機發出的無功功率將會減少，變壓器和異步電動機所需的無功功率將會增加，整個系統的無功功率將會略有增加。但頻率穩定和調整措施主要在發電廠內部進行，與一般礦山企業關系不大。
2電網的無功補償
2.1集中補償集中補償分為高壓集中補償和低壓集中補償兩種方式。高壓集中補償是將電容器組裝沒在工廠變配電所的6～10kV母線上，這種補償方式只能補償6～10kV母線以前線路的無功功率，而母線后廠內線路的無功功率得不到補償，所以補償效果較差，優點是投資少、便于集中運行維護，這種補償方式在大中型企業應用較為普遍。
2.2隨機補償隨機補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散的與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制裝置與電動機同時投切。隨機補償適用于補償個別容量大且連續運行的異步電動機，其優點是用電設備運行時無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，不會造成無功倒送，而且不需要頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、使用維護方便、事故率低等優點。
2.3隨器補償隨器補償是指將低壓電容器通過開關接在變壓器二次側，以補償變壓器空載運行時無功功率的補償方式。變壓器空載或輕載運行時，由于勵磁引起的無功損耗所占比重很大，此種方式的優點是能有效地補償變壓器的無功損耗，且接線簡單，維護管理方便，在小型礦山企業應用較多。
3無功功率補償容量的確定
3.1集中補償容量的計算用戶功率因數低的原因主要是電感性負荷過大所致，因此需要并聯電容器或同步補償機進行補償。設某礦山企業負荷情況為有功功率Py、無功功率Pw1、視在功率Ps1、功率因數為cosφ1，現要求在有功功率Py不變的條件下，將功率因數由cosφ1提高到cosφ2，功率因數提高后，負荷情況變為：有功功率Py、無功功率Pw2、視在功率PR2最大負荷時，系統需要的無功補償容量Pb按式(1)計算：
Pb=Pwl-Pw2=Py(tanφ1-tanφ2)(1)
式中：Py為有功功率(kW)；Pb為無功補償容量(kvar)。
3.2單負荷就地補償容量的選擇據國外相關資料介紹，如果考慮異步電動機的負荷率、極對數等因素的影響，補償容量可估算如下：設異步電動機額定容量為Pe則補償容量取Pb=(1/4～1/2)P，為宜。按此選取補償容量，一般不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上，特別是對于空載電流較大和負載率較低的電動機效果更佳，因而在節能技術上應用較為廣泛。對于空載電流較小和負載率較高的電動機，可根據電動機極數不同，選取不同的補償容量，一般而言，極數越多，需要的補償容量越大，亦可按式(2)計算：
Pb≤UeIO×10-3(2)
式中：Pb為無功補償容量(kvar)；Ue為電動機額定電壓(V)；IO為電動機空載電流(A)。
4礦山企業中無功功率補償設備的選用
由前面無功功率和電壓的關系可以看出系統中選擇無功功率補償設備最終調整的是系統電壓，合理地配置系統的無功功率可以將系統的電壓偏移控制在要求的范圍內。
4.1發電機發動機是唯一的有功功率電源，是最基本的無功功率電源。發電機在額定狀態下運行時，可發出無功功率。
QGN=SGNsimφN=PGNtanφN
式中SGN、PGN、φGN分別為發電機的額定視在功率，額定有功功率和額定功率因數。發電機不但可向系統提供一定的無功功率，在進相運行時有可能吸收系統一定的過剩無功功率。但發電機進相運行時，定子端部漏磁增加，定子端部溫升會限制發電機的功率輸出，不同類型、結構、容量和冷卻方式的發電機要根據現場試驗來確定進相運行的容許范圍。此外在并列運行的發電廠中調整個別發電機的無功出力，這還可能同無功功率的經濟分配相矛盾。所以大型系統中發電機一般只作輔助調壓措施。
4.2同步調相機它相當于空載運行的同步電動機。在過勵磁狀態下向系統供給感性功率，欠勵磁狀態吸收系統感性功率，但在欠勵磁狀態時的容量只有過勵磁容量的50％～65％，它的有功功率損耗較大，在滿負荷時約為額定容量的1.5％～5％，容量越小百分值越大。小容量投資費用較大，另外其為旋轉設備不易維護。
4.3并聯電容器并聯電容器供給的無功功率Qc與所在節點電壓U的平方成正比，即
QC=U2/Xc
式中，XC=1/ωC為并聯電容器的容抗。因節點電壓下降時，它供給系統的無功功率將減少。因此當系統發生故障或其它原因電壓下降時，電容器無功輸出的減少將導致電壓繼續下降。換言之，電容器的無功功率調節性能比較差。但他的投資費用小，運行時功率損耗亦小，約為額定容量的0.02％以下。另外它無旋轉部分維護方便又可集中或分散裝設，還可連結成若干組，配以功率因數測量控制裝置，實現分組投入或切除，可進行無功功率的不連續調節。
無功功率補償范文2
關鍵詞：電網；無功補償；方法
中圖分類號：F407.6文獻標識碼： A
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功”并不是“無用”的電功率，只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。 在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數cosφ，其計算公式為：cosφ=P/S。在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
1影響功率因數的主要原因
（1）大量的感性設備，如異步電動機等設備是無功功率的主要消耗者。異步電動機的無功消耗占了60%～70%；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%～70%。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
（2）變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
（3）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
2無功補償的一般方法
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。
（1）低壓個別補償。低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
（2）低壓集中補償。低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
（3）高壓集中補償。高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。
3采取適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。
（1）合理使用電動機。
（2）提高異步電動機的檢修質量。
（3）采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態時，定子繞組向電網"吸取"無功，在過勵狀態時，定子繞組向電網"送出"無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是"異步電動機同步化"。
（4）合理選擇配電變壓器容量，改善配電變壓器的運行方式：對負載率比較低的配電變壓器，將其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。
4無功電源
電力系統的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發生器，這4種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。同步電機。同步電機中有發電機、電動機及調相機3種。
（1）同步發電機。同步發電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當其在額定狀態下運行時，可以發出無功功率： Q＝S×sinφ＝P×tgφ
其中：Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數角。
發電機正常運行時，以滯后功率因數運行為主，向系統提供無功，但必要時，也可以減小勵磁電流，使功率因數超前，以吸收系統多余的無功。
（2）同步調相機。同步調相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵或過勵的情況下向系統吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據電壓平滑地調節輸入或輸出的無功功率，這是其優點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢，近來已逐漸退出電網運行。
（3）并聯電容器。并聯電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容電壓，滯后于電感電壓，由此可視為向電網提供無功功率： Q=U/Xc其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
并聯電容器本身功耗很小，裝設靈活，節省投資；由它向系統提供無功可以改善功率因數，減少由發電機提供的無功功率。
（4）靜止無功補償器。靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應極為迅速，而且通斷次數也可以不受限制。當電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調節，以滿足動態無功補償的需要，同時還能做到分相補償；對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產生高次諧波，為此需加裝專門的濾波器。
（5）靜止無功發生器。它的主體是一個電壓源型逆變器，由可關斷晶閘管適當的通斷，將電容上的直流電壓轉換成為與電力系統電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯接入電網。適當控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運行工況，使其處于容性、感性或零負荷狀態。 與靜止無功補償器相比，靜止無功發生器響應速度更快，諧波電流更少，而且在系統電壓較低時仍能向系統注入較大的無功。
5結束語
分析了影響功率因數的主要因素，并提出了提高功率因數的幾種方法，討論了目前所通用的幾種無功電源及其特點。探討了功率因數對廣大供電企業的影響以及提高功率因數所帶來的經濟效益和社會效益。
無功功率補償范文3
關鍵詞： 無功功率補償； 控制方式選擇； 經濟效益
中圖分類號： TM761+.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）02-0047-02
1 無功功率補償控制概述
1.1無功功率的產生和影響
在交流電力系統中，發電機在發有功功率的同時也發無功功率，它是主要的無功功率電源；運行中的輸電線路，由于線間和線對地間的電容效應也產生部分無功功率，稱為線路的充電功率，它和電壓的高低、線路的長短以及線路的結構等因素有關。電能的用戶（負荷）在需要有功功率（P）的同時還需要無功功率（Q），其大小和負荷的功率因數有關；有功功率和無功功率在電力系統的輸電線路和變壓器中流動會產生有功功率損耗（ΔP）和無功功率損耗（ΔQ），也會產生電壓降落（ΔU）。無功功率在輸電線、變壓器中的流動會增加有功功率損耗和無功功率損耗以及電壓降落；由于變壓器、高壓架空線路中電抗值遠遠大于電阻值，所以無功功率的損耗比有功功率的損耗大，并且引起電壓降落的主要因素是無功功率的流動。
1.2無功補償的作用
無功補償可以收到下列的效益：①提高用戶的功率因數，從而提高電工設備的利用率;②減少電力網絡的有功損耗；③合理地控制電力系統的無功功率流動，從而提高電力系統的電壓水平，改善電能質量，提高了電力系統的抗干擾能力；④在動態的無功補償裝置上，配置適當的調節器，可以改善電力系統的動態性能，提高輸電線的輸送能力和穩定性；⑤裝設靜止無功補償器(SVS)還能改善電網的電壓波形，減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。
1.3無功補償裝置
除發電機和輸電線外的無功電源主要有：①并聯電容器組是一種靜態的無功補償裝置。用它進行的補償稱為并聯電容補償。②同步調相機；③靜止無功補償器。后兩者屬于動態的無功補償裝置。
另外，在遠方水電站和坑口火電廠等的出線母線上，長距離輸電線的兩側線路上，以及長距離輸電線的開關站等地方接有并聯電抗器，也是一種無功補償裝置。用其進行的補償稱為并聯電抗補償。遠方電站出口母線上的并聯電抗器主要是吸收發電機所發的無功功率，以使發電機能運行在合理的功率因數下而又避免無功的長距離輸送。長距輸電級上配置的并聯電抗器，主要是吸收線路空載和輕載時的充電功率，使沿線電壓分布合理并降低工頻穩態和暫態過電壓。
鑒于電力生產的特點，用戶用電功率因數的高低對發、供、用電設備的充分利用、節約電能和改善電壓質量有著重要影響。為了提高用戶的功率因數并保持其均衡，以提高供電用雙方和社會的經濟效益，特制定功率因數的標準值與功率因數調整電費。如表一。
2 補償方式的選擇
2.1 個別補償
即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。
適合用于低壓網絡，優點是補償效果好，缺點是電容器利用率低。
2.2分組補償
即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。
優點是電容器利用率較高且補償效果也較理想（比較折中）。
2.3集中補償
即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。
優點：是電容器利用率高，能減少電網和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。
缺點：不能減少用戶內部配電網絡的無功負荷。實際中上述方法可同時使用。對較大容量機組進行就地無功補償。
3 控制方式的選擇
3.1個別補償的控制方式
3.1.1 啟動不頻繁的設備
啟動不頻繁的設備可選擇空氣自動開關、熔斷器作為保護設備
3.1.2啟動較頻繁的設備
啟動較頻繁的設備可選擇FKA系列智能復合開關(投切間隔時間大于30s)、TSC動態投切開關。選型如表2、表3.
3.2分組補償、集中補償的電力電容器柜
裝置中使用了交流接觸器、投切專用交流接觸器、可控硅功率模塊、固態繼電器、復合固態繼電器等作為并聯電容器的投切開關，由于并聯電容器的投切開關對裝置的性能具有決定性的影響，因而合理的選擇投切開關就顯得十分重要。
3.2.1交流接觸器和投切專用交流接觸器
交流接觸器是傳統的低壓補償并聯電容器的投切開關，優點是成本低、控制簡單、使用方便，缺點是投切時會產生較大的涌流和過電壓，其大小與感性負載的大小(如變壓器的短路容量)、阻抗、電容器的容量，交流接觸器的性能有關。切除時易產生電弧，觸點易于燒毀、壽命較短，不適用于頻繁投切的場合。
電容器投切專用交流接觸器是為了減輕涌流對交流接觸器的影響而設計的，其與普通交流接觸器的不同之處是將普通接觸器觸點加以改善，配上抑制投切電流的電阻，采用并聯開關分步投切的方法，先合上帶電阻的開關再合上不帶電阻的開關來減少投切過程中產生的涌流和過電壓。由于其只能降低投切過程中產生的涌流和過電壓，并不能從根本上解決問題，在電容器容量相對較大時，仍然會產生很大的涌流，因而其應用仍然受到一定的限制。
由于上述兩種交流接觸器在應用于低壓并聯電容器投切時存在著不可克服的涌流問題和觸點的燒蝕問題，對電容器和裝置的壽命有較大的影響，所以其在電容器投切領域的應用越來越少，正逐步被功率電子開關所替代。但由于其價格低廉，在某些技術要求較低、電網波形畸變嚴重不適于應用電力電子開關的場合仍有使用，需安排人巡查、定時更換。
3.2.2 可控硅開關、固態繼電器
反并聯可控硅開關加上具有過零檢測功能的驅動電路，即成為一個典型的具有“零壓差”投入，零電流退出功能的電力電子投切開關，具有較高的dV/dt和dI/dt承受能力，可有效的抑制電容器投入時的浪涌電流和過電壓的產生及退出時的拉弧電流。常規的做法是將反并聯的可控硅模塊外部配裝專用的觸發線路板。
投切專用的固態繼電器是將上述開關的反并聯的可控硅模塊及外部配裝專用的觸發線路板的全部器件以固態繼電器的標準封裝形式封裝在一個殼體內，內置阻容吸收，故結構緊湊，綜合成本較低，外形上有方型或長條型以適合不同用戶的聯接需要。具有體積小、耐蝕防潮、安裝使用方便等特點，是目前可控硅開關的常用封裝形式。
上述兩種電力電子投切開關的工作原理完全相同，都是以具有零檢測功能的觸發電路控制反并聯的可控硅無觸點開關。優點是投切電容器時“零壓差"投入、零電流切除，實現無涌流或小涌流投切，提高了電容器壽命，無觸點無拉弧，開關速度高、反應時間快，干擾小、體積小、耐腐蝕，壽命長、可靠性高，易于與計算機接口、適用于智能型無功控制器或配電綜測儀對電網進行動態無功補償和遠程控制。另外可方便地實現單相分相補償或三相共補。缺點是工作中功耗較大，使用時需加裝散熱器，成本也比適用交流接觸器高許多。但由于其性能優越，應用者眾多。
3.2.3復合投切開關、復合固態繼電器
交流接觸器投切開關壓降小、發熱少，但涌流大、壽命短，電力電子投切開關涌流小、壽命長，但壓降高、功耗大、需要散熱，各有優缺點。能否整合它們的優點，優勢互補，制造出具有“零壓差”投入、零電流切除、低壓降保持特性的投切開關，科技人員采用電力電子開關負責控制電容器的投入和切除，交流接觸器負責保持電容器投入后的接通的方法制造出了復合投切開關。這種投切開關同時具備了交流接觸器和電力電子投切開關的優點，不但抑制了涌流，避免了拉弧，而且功耗較低，不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風扇。尤其是復合固態繼電器將復合投切開關集成一體，體積小、重量輕、性能優良，是低壓無功自動補償裝置中并聯補償電容器的理想投切開關。
4補償容量測量與計算
4.1測量方法
采用雙鉗相位表測量（以單相為例）A相電流、電壓值以及電流電壓角，譬如電流53A、電壓224V、電壓超前45°，則：
總功率S=I*U=53*224=11.87(kW)
有功功率P=I*U*COSΦ=53*224*COS45°=8.393(kW)
無功功率Q=I*U*SINΦ=53*224*SIN45°=8.393 (kva)
若將功率因數由目前的0.707分別提高到0.9和1需要并聯多少千乏電容器， Q1=P*SINΦ/ COSΦ=8.393*0.43/.09=4.06(kva)
ΔQ=8.393-4.06=4.333(kva)
故：提高到0.9和1需要并聯4.333和8.393千乏電容器，由上式可知功率因數由0.707提高到0.9需要4.333千乏功率因數由0.9提高到1需要4.06千乏。這說明功率因數由低提高到高投入容量較小，而由較高水平提高到更高則投入容量大。所以，要合理選擇功率因數提高的水平。
4.2 根據電度表及負荷工作時間計算方法
已知：某工廠有功功率月耗電量15000kWh，月平均功率因數為0.65，30天日平均負荷工作時間為6小時。欲把功率因數提高到0.95，需配多大容量電容器。
平均有功功率P=15000/30*6=83.33kW
無功功率Q=P*tgφ=83.33*1.169=97.42(kav)
功率因數提高到0.95時，S=P/COSφ=83.33/0.95=87.72KVA
Q=S*SINφ=87.72*0.31=27.2(kva)
故補償電容量ΔQ=97.42-27.2=70.22（kva）
5 無功補償投資與經濟效益
以上述為例，選擇20kva，380V，50Hz電容器6只（每千乏10元），控制器一只（約700元），FKA系列智能復合開關6只（每只300元），控制屏一個（約1200元），共計4900元，每月無功功率調整電費15000*0.6*0.15=1350（元）
投資回收期（月）=4900/1350=4（月）
一般來說無功補償投資回收期應小于2年為宜。
結語
隨著電力電子技術的迅猛發展，造價低廉，控制精度高，穩定性好的可控硅開關、固態繼電器、復合固態繼電器將不斷面世，為無功功率補償的應用提供了更好的前景。大力推廣無功功率補償技術必將為企業帶來良好的經濟效益和創建節約型社會做出貢獻。
參考文獻：
[1] 錢平主編.交直流傳動控制系統[M].北京:高等教育出版社，2007.
[2] 黃堅主編.自動控制原理極其應用[M].北京:高等教育出版社，2001.
[3] 劉春華主編.工業企業電器調整手冊[M].北京：冶金工業出版社，2001.
無功功率補償范文4
關鍵詞：無功功率補償，原理，功能，效果
0.概述
CJK型低壓無觸點無功功率補償裝置是改善供電系統功率因數及電能質量的動態無功功率補償及諧波濾除治理設備，采用大功率電力半導體模塊和熱管散熱器、高次諧波濾波器、自愈式低壓電容器，配以先進的投切技術，分相實時過零觸發，無觸點切換，具有無涌流、無振蕩、快速動態響應，具有投切無涌流、無振蕩、無火花、無噪聲、自動動態跟蹤補償，補償精度高，使用壽命長等一系列優點，是傳統的接觸器型補償裝置的理想升級換代產品，廣泛適用于冶金、造船、汽車制造、建材、機械制造、電力、化工、石油、造紙、煤炭、市政設施以及其他用電負荷大、網壓波動大，無功電流大，諧波嚴重以及三相電流不平衡等行業的配網系統。論文參考網。
1.工作原理
1.1監測終端工作原理
此裝置由測量、顯示、控制、接口和電源等部分組成。
如圖所示：
測量部分由精密小型互感器（輸入：0~600V、0~5A）及前置信號處理電路構成，從中獲取電壓、電流、頻率、相位等多種實時數據；顯示部分采用高品質的液晶（LCD）顯示模塊，每屏可以顯示8*16個漢字（16*16）或128*64個像素的圖形；控制部分以16位單片微機為核心，配以多路A/D，實時時鐘，以及容錯電路等外圍芯片；接口部分采用半雙工的RS-485接口，用于向下位機實時傳遞測量數據、可編程參數、最大（小）值及其時間標簽。電源部分采用高頻開關電源，使得儀器更加節能，更能適應各種不同的電源電壓環境。
軟件主要實現測量數據計算、內部參數計算、電能累加、人機界面等功能。由于軟件量較大、功能復雜，因此程序采用了先進的編程理念：功能模塊化，結構格式化，任務簡單化，時間多元化。具有多種優點：程序維護簡單，流程式清晰明了，事件并行處理，響應快速有效。
為了提高系統的可靠性、穩定性，內部裝有高穩定度基準源，溫度監測及軟硬件冗余等容錯技術；為了提高整機的抗干擾能力，采用了多項電磁兼容保護措施，確保了在惡劣的工作環境下也能安全工作。
2、電容投切方式
采用“循環+靈活編碼”投切方式，根據當前無功需量，一次性動態精準選組投切電容器，使補償容量與系統的需要容量始終保持靠近動態持平點，提高了補償清度，徹底解決了欠補及無功倒送的問題，補償精度可達0.95以上。
2.功能特點
2.1使用功能
保護：裝置具備上電保護、掉電保護、過壓保護、欠壓保護、過流保護等多種保護功能。時鐘：準確的時鐘功能為系統事件的發生和各種統計量提供時間坐標。開關次數統計：統計并顯示每只開關的當月動作次數和總動作次數。電壓統計：統計包括電壓合格率、超上限時間、超下限時間、最大值、量小值等。諧波測量：裝置可測量至15次諧波并顯示。多項監測：CJK型裝置功能強大，它集合了電量變送器、數字式電度表、數顯表、數據采集器、記錄分析儀、RTU等儀器的部分或合部功能。測量功能包括：一條三相四線制回路或全部相電壓/線電壓（V）、電流（I）、功率（P、QO）、電能（WH、QH）、功率因數（COS￠）、頻率（F）、諧波（%）及諧波棒圖分析等到功能。通訊：CJK2W為了未來測量儀表的環境具備通訊功能，可通過RS232或RS485通訊口，與就地的計算設備通訊或組網與遠程，允許連接開放式結構的局域網絡。應用MODBUS通訊規約，在PC或數據采集系統上運行的軟件，能提供一個對于工廠、電廠工業和建筑物的服務的簡單、實用的電量管理方案。自動穩零：具有自動校準零點隨時間和溫度的漂移。寬動態輸入：CJK2W允許用戶對其工作狀態“測量系統選擇”、“CT、PT變比”、“通訊”、“電能累加復位”等到進行更改設定。故障自診斷：具有故障自動診斷功能，并將結果顯示在屏幕上或通過串行口輸出?？闺姶砰_擾：完善的電磁兼容性設計，具有極強的抗電磁干擾能力，適合在強電磁干擾的復雜環境中使用。
2.2基本功能
2.2.1數據采集
三相電壓/三相電流/三相功率因數。有功功率/無功功率。頻率/諧波電壓/諧波電流/諧波分析至15次。
2.2.2數據通訊
實時監控。三相電壓/三相電流/三相功率因數。有功功率/無功功率。諧波/頻率。定期采集
累計數據。三相電壓/三相電流/三相功率因數。三相有功功率/三相無功功率。
2.2.3參數設置
電流互感器變比/電壓互感器變化。論文參考網。電壓上限/電壓下限設置。電壓諧波總畸變率超限。單相電容設置/三相電容設置。投入門限系數/切除門限系數。投切延時/電容設置。系統報警延時設置。論文參考網。通訊波特率/通訊串口和奇偶校驗位。
2.2.4無功補償
取樣物理量為無功功率，系統按照無功需量進行投切電容，無投切振蕩，無補償呆區
3.應用效果
2009年4月山東豐源中科公司一車間低壓配電補償投入使用后，實際情況表明，能節約30%左右的配網容量，系統功率因素可補償到0.95以上，大大提高了變壓器的能力，為長期運行節約大量的電能，取得良好的效果。
無功功率補償范文5
關鍵詞 煤礦井下；功率因數；無功補償裝置
中圖分類號：TD609 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0118-02
隨著現代化礦井快速發展，機械化程度不斷提升，工作面設備至供配電硐室距離不斷增大，大功率電機大量使用，用電設備與電網供電電源之間必然循環著大量無功功率，造成供電質量惡化和電能嚴重浪費。目前各煤礦井下低壓供電系統中的功率因數普遍在0.5-0.7之間，嚴重影響整個礦井的功率因數，使得煤礦井下無功補償的作用極為重要。
1 煤礦井下無功補償的意義
1）提高功率因數。
2）提高變壓器的利用率。
3）減小電壓損失、改善電壓質量。
4）治理諧波，凈化井下電網。
5）穩定電網電壓。
6）減少電氣事故率，延長設備使用壽命。
2 井下無功補償裝置
1）礦用一般型高壓無功補償裝置。該裝置額定電壓等級為6 kV、10 kV，其特點是采用高壓專用真空接觸器投切，投切組數按用戶確定補償的路數及每路的容量設定。該裝置可以安裝于井下無瓦斯煤塵爆炸的井下中央變電所，利用高壓電纜連接于井下變電所的各段母線的饋線柜上。
其缺點為外殼防護等級為礦用一般型，不能應用于高壓大功率電機的無功補償，另外就是根據《并聯電容器裝置設計規范》中第8.1.4條及《10 kV及以下變電所設計規范》中第5.3.1條，高壓電容器裝置宜設置在單獨房間內的要求，需要在變電所附近設置專門的硐室用來安裝高壓無功補償裝置。
2）礦用隔爆型無功功率自動補償裝置。礦用隔爆型動態無功功率自動補償裝置是用于甲烷和煤塵爆炸危險的礦井中1140 V、660 V供電系統進行無功功率自動補償的專用設備。該設備可與煤礦井下供電系統中的移動變電站或干式變壓器并聯使用，可應用于綜采、掘進、運輸等負荷。
特點是：實時跟蹤井下供電系統的電氣參數，根據設定目標自動投切補償支路，補償無功功率，有些裝置可以濾除部分高次諧波，有效改善電網電能質量，達到節能降耗的目的。
3）礦用隔爆型無功功率終端補償器。礦用隔爆型低壓無功終端補償裝置是與用電設備安裝在同一位置的就地補償裝置，是最理想的無功功率補償方式，節能效果最好。
特點是體積小，重量輕，隨不同的電機配置合適的電容，補償效果好，保護功能齊全。
3 無功補償裝置應用范例
以某礦井井下供電系統為例，對井下其中一組單母線分段系統補償設計前后的供電系統予以說明。
3.1 供電系統現狀
本例采用某礦井下主變電所其中的一組單母線分段系統，安裝總容量為16255.20 kW，負載總容量13523.20 kW，補償前視在功率為12725.08 kVA，平均功率因數0.79，將平均功率因數補償至0.94以后，視在功率為11680.08 kVA。
變電所至移動變電站至終端負載的距離100 m到2500 m不等。電纜截面有240 mm2、120 mm2、50 mm2多種規格。各終端負載每天用電時間也不盡相同。
3.2 無功補償方案的確定
根據供電系統圖以及就地補償優先的原則，對本礦井采用集中補償，分散補償和就地補償相結合的補償方式。在井下中央變電所，采用礦用一般型高壓無功補償裝置對中央變電所的10 kV高壓母線段進行集中補償。移動變電站至盤區變電所較遠，在移動變電站采用礦用隔爆型動態無功補償裝置對移動變電站進行分散補償。另外對一些大功率的660 V設備進行就地補償。
3.3 補償前后電流及功率的計算
僅以移動變電站TM1，TM2所在回路為例進行計算，設備工作容量2520 kW，2520 kW計算，功率因數按從COSφ=0.65提高到COSφ=0.79計算。TM2一側電纜長度為2.5 km，一次側電纜截面為95 mm2，阻值R=0.25 Ω/km，二側電纜長度為0.05 km，共4根，二次側電纜截面為150 mm2，阻值R=0.17Ω/km；TM1一側電纜長度為0.6 km，一次側電纜截面為185 mm2，阻值R=0.15 Ω/km，二側電纜長度為0.05 km，共4根，二次側電纜截面為150 mm2，阻值R=0.17 Ω/km，兩個變壓器容量均為3150 kVA，短路損耗12.8 kW，短路阻抗電壓百分數5.5%。根據公式：
折算到變電站一次側補償前后的電流為：
補償前一次側電流I21=223.84 A
補償后一次側電流I21'=184.17 A
折算到變電站二次側補償前后的電流為：
補償前二次側電流I22=1963.51 A
補償后二次側電流I22'=1615.55 A
則補償后，從移動變電站到井下變電所再到皮帶運轉機降低的線路損耗為：
ΔP=3（I2-I'2）RL
ΔP21=3×（223.842-184.172）×0.25×2.5=30.35 kW
ΔP22=3×（1963.512-1615.552）×0.17÷4×0.05=7.93 kW
ΔPTM=（P/S）2（1/COS1-1/COS2）（Pk+λQk）
=（P/S）2（1/COS1-1/COS2）（Pk+0.01λUk%S）
無功功率補償范文6
【關鍵詞】低壓 無功功率自動補償系統 應用技巧
電力行業在我國工業化的快速發展進程中起著不可替代的重要作用，我國工業化進程越快，電網負荷越大，對電力能源的消耗就越多，因此，節約電力資源，使電力資源得到可持續發展迫在眉睫，對無功補償的需求也就與日俱增。特別是低壓電網中的無功損耗問題引起了人們的廣泛關注，降低無功損耗的技術從過去的人工補償技術發展到了現在的自動補償技術。電氣工程人員，只有熟練掌握低壓無功補償的過程、補償的判據和策略、接入電網的方式以及使用中的各種注意事項等問題，才能使低壓無功功率自動補償系統更有效地對電網實施無功補償，達到安全用電、節約能源、可靠運行的目的。
1 掌握低壓無功功率自動補償系統的原理
電氣工程人員要想在實際應用中很好地發揮低壓無功補償的作用，就必須首先掌握電網低壓側無功功率自動補償系統的原理。低壓無功功率自動補償系統是依靠電壓、電流互感器采集供電線路中的電壓、電流的數據和信息的，輸入到單片機中，通過單片機系統中的CPU進行分析、計算，通過輸出系統把計算的結果與標準的功率因數0.9進行比較。如果功率因數大于0.9，無功控制器就不會輸出信號，交流接觸器不動作，電容器不投切，就不進行補償。如果功率因數小于0.9，無功控制器就會輸出信號，交流接觸器動作，電容器投切，就進行補償。通常情況下，電壓信號是從接于主母線上的B、C相上的電壓互感器中采集的，電流信號是從接于低壓主柜中的母線上的A相上的電流互感器中采集的。
2 低壓無功功率自動補償系統的應用技巧
2.1 無功補償電容器投切容量的確定方法
對于低壓系統來說，國家規定低壓供電的用電單位無功因數應大于或等于0.85，所以，在實際安裝中，安裝容量的大小應根據本單位負荷的實際情況和供電部門的要求，確定所安裝的電容器容量。由于低壓系統中大多數用電設備都具有感性特點，所以，無功功率的電容器補償方式，通常采用的是共補型方式進行補償的。在進行補償前，首先要考慮的是電容器投切容量的計算，投切容量的大小，可采用查表法和計算法求得。查表法，就是把原本功率因數與所需功率因數兩者對應所確定的系數K的大小與有功功率P的乘積，作為所需投入補償的電容器的容量Qc的數值。
2.2 低壓無功功率自動補償系統自動投切的判據和控制策略
無功功率自動補償裝置要想正確地投入到低壓電網系統中，不僅要考慮投入補償的電容器的容量Qc的大小，還要考慮到接入低壓電網系統中的電壓變化的情況。如果不能有效地使二者之間達到合理的搭配，將會造成電容器組的頻繁地投切、變壓器的電壓出現忽高忽低、忽大忽小的電壓波動的情況。因此，在進行無功功率投切電容器進行補償的同時，如何實現與低壓系統中電壓調節的合理配合，是保證無功補償系統可靠投切的關鍵。
判斷無功功率設備是否需要投入到低壓電路中，如果只單純地以功率因數的大小為判據，這是不科學的。為了使無功功率的投切控制更合理、更準確，就需要采用無功功率、功率因數、電壓這幾個參數之間的綜合判據，作為判斷是否需要進行無功功率自動補償系統的投切的依據。為了避免電容器組的投切震蕩，需要考慮系統允許一定的過補，在具體調試過程中，根據九區圖，通過調試無功功率上下限的數值、電壓上下限的數值及ΔU值的大小，來控制無功功率自動補償系統的投切。在實際投切控制中，還要注意同組電容器的動作時間間隔，間隔時間必須大于300s，同容量的電容器循環投切。為了防止出現瞬時干擾和投切震蕩的情況，投切算法并不以一次的計算結果立即決定是否投切，而是計算結果連續幾十秒均為同一組合時，電容器才實行投切。
無功功率自動補償系統投切的控制方法的分析，通常采用的是九區圖分析法。九區圖是把低壓系統中的無功功率和電壓作為兩個狀態變量來描述的，根據給定的電壓、無功功率上下限，把電壓和無功功率運行的控制狀態按九區劃分，以此來分析電容器組能否合理地投切和對低壓電路中電壓的影響。通過九區圖分析系統中無功功率需求補償的大小和系統中電壓變化的關系，根據無功功率補償的大小值與系統中電壓變化的情況，來決定無功功率控制器是否投切。傳統的九區圖如圖1。
傳統的九區圖在分析無功功率與電壓關系時，由于邊界是固定的，沒有充分考慮到電路中電壓與無功功率的相互關系、相互作用，更沒有考慮到無功功率的變化趨勢。這樣分析出來的投切過程，容易造成系統的不穩定、不可靠，所以，使用時容易出現震蕩和頻繁動作的情況。為此，一些專家和學者又提出了擴張后的區域圖分析法。附擴張后的區域圖如圖2。
擴張后的區域圖具有以下三個優點：
（1）無功功率上下限，采用斜線可以有效地保證電壓質量，提高電容器的投切效率，減少變壓器中不必要的調壓。
（2）ΔU是考慮電容器投切對電壓影響的控制確定值，ΔU值的確定應該比電容器投入或切除時電壓波動值略大一些，這樣才能避免電容器不必要的頻繁投切，也減少了電容器的不合理投切區域。
（3）無功功率上下限之間差值的確定，應該是最大一組電容器容量的1.05至1.2倍之間，這樣就可以避免電容器的頻繁動作。
2.3 低壓無功功率補償電容器組的連接技巧
因為電容器組按三角形連接時的電壓等于按星形連接時的電壓的 倍 ，因此，電容器組接成三角形時的容量Q為采用星形連接時3倍。如果電容器組按三角形連接，在三相之間，即使出現一個電容器斷線的情況，此時整個三相線路仍能得到無功補償；如果電容器組按星形連接時，當一相中的電容器出現斷線時，該相就失去了無功補償，這將會造成三相補償負荷不平衡。因此，低壓無功補償中電容器組一般連接成三角形。但是美中不足的是，當電容器采用三角形接線時，任一電容器擊穿將造成兩相短路，有可能發生電容器爆炸的事故，而采用星形接線時，若一相電容器擊穿，短路 電流數值相對較小，因此，星形接線與三角形接線相比，安全多了。
3 低壓無功功率自動補償系統的維護及注意事項
智能型無功功率控制器是屬于電子器件，在安裝場所，應做好防塵、防灰處理和保持適宜的溫度等工作。投入運行后，不能光想著這是智能型的，可以無限期地放入電路中，這種做法是錯誤的。電氣工程人員平時要善于觀察，如果在路的功率因數已大于0.9以上時，就應立即切除無功功率自動補償控制器的開關，使無功功率自動補償系統退出線路。無功功率自動補償系統在平時的運行過程中，如果運行一段時間后，需要停電進行檢修。在停電的情況下，要對無功補償柜內的所有螺絲等零件進行緊固處理。如果柜內的溫度過高，還要打開柜內的電扇電源，對補償柜進行降溫處理。同時，在檢修過程中，觀察電容器接頭是否有閃絡現象，或電容器瓶是否有擊穿、鼓包等現象，如果出現這些現象，要及時地更換電容器。在更換電容器時，還要用儀器同時對本組中的其它電容器進行測量，如有問題，應一同更換。
總之，低壓無功功率自動補償系統在低壓電網系統中起著舉足輕重的作用。在實際應用中，智能型無功功率自動補償控制系統在投入運行之前，需要運用一定的技巧，對其進行科學的調試工作。在接線正確的前提下，參數調試特別重要，它關系到控制器是否能正確進行控制電容器組并按要求進行科學投切。在調試前，需要先看懂無功功率自動補償控制器的說明書，知道控制器的控制面板上各控制開關及組合的作用，然后打開內部參數修訂項，根據判據和實測數據的大小及控制策略的要求，調整內部參數到目標數據，最終使無功功率自動補償系統得以安全、有效地運行。
參考文獻
[1]王雷.無功電壓計算及電壓無功投切判據分析[J].電力自動化設備.2001（06）.
[2]劉介才編著.供配電技術（2版）.北京：機械工業出版社，2005（01）.
作者簡介
張全德（1969-），男，大學本科學歷。現為南陽醫學高等?？茖W校電氣工程師。
