1、无功功率补偿常见问题 1.考虑电网电压时，是按 400V 考虑还是按 380V 考虑?采用就地补偿时，电容器是比较靠近负载，这时候按照 380V 电压选取电容器当电容器安装在配电间时，在母线上进行集中补偿时，按照 400V 选取电容器。2.电容器存放条件不要在腐蚀性的空气中，特别是氯化物气体、硫化物气体、酸性、碱性、盐质或含有类似的同类物质的空气中使用或存放电容器。在有尘埃的环境中，为了防止发生相间或相对地/外壳发生短路事故，特别需要定期对接线端子进行常规的维护和清洁。3.电容器在现场初次投入运行时，为什么有时候会发出“嗞嗞“ 声?这是正常情况，不是质量问题，一般电容器在出厂前均按工艺要求进行
2、通电测试，而在通电测试当中也同时进行杂质电气清除。在这个电气清除的过程中，大多数杂质会被清除干净。但是也有可能在某些情况下，当电容器在现场刚开始通电时，会发生某种杂质再生的过程，这时候，就会听到一种“嗞嗞 ”声，这是电容器在刚开始运行中的一种自愈合过程，持续几个小时后，这种声音就会自行消失。4.影响电容器使用寿命的主要因素是什么实际工作电压、环境温度、谐波电流、投切次数都会影响到电容器的使用寿命。假定电容器的标称使用寿命为 Len，电容器的实际使用寿命为 Le 那么，电容器的使用寿命同系统电压的关系如下： Le=XvLen U=1.10Un,Xv=0.5; U=1.05Un,Xv=0.7;U=
3、1.00Un,Xv=1;U=0.95Un,Xv=1.25;U=0.90Un,Xv=1.5;电容器的使用寿命同环境温度的关系如下：Le=XtLenTav=42,Xt=0.5;Tav=35,Xt=1;Tav=28,Xt=2;而的温度差，会导致一个很严重的后果!电容器的使用寿命同投切次数关系如下： Le=XsLen5000 次每年，并采用限流电阻，Xs=1.00;10000 次每年，并采用限流电阻，Xs=0.7;5000次每年，无限流电阻，Xs=0.40;10000次每年，无限流电阻，Xs=0.20;采用晶闸管投切，Xs=1.00;如果投切次数每年超过 5000 次，必须要考虑动态投切方案!所以电容
4、器的实际使用寿命 Le=LenXvXtXs Xv：电压系数;Xt：温度系数;Xs：投切系数。5.为什么有时候控制器在调试好后，不能正常投入运行，而系统的功率因数又很低?假定控制器的设定是完全正确的情况下，这时候系统功率因数很低，而电容器却无法投入，很多情况下，是由于步级设计不合理，而造成低负荷期补偿系统无法正常工作，例如，系统中最小一步的容量设计得太大，造成了补偿系统无法投入，因为投入一步，会过补，不投又会欠补，这时候可以查阅控制器的自动模式下的第 6 项(DIFFREACTIVEPOWER)，达到目标值功率因数所需要补偿的 Kvar 值。如果这个数值远远小于系统中的最小那个步级的容量，这时候
5、，系统的补偿步级就无法投入运行。 6.如何通过对控制序列的编辑，设计一个比较合理的补偿系统?最常见的控制器步级设计为：1:1:1:1:1 的方式，以 BR6000-R06 为例，系统总补偿量300Kvar，按 1:1:1:1:1:1 的方式设计为 50Kvar6 步，这样一来，系统可能得到的补偿容量为 50Kvar、100Kvar、 150Kvar、200Kvar、250Kvar 、300Kvar，共计 6 种可能的容量，但如果按 1:1:2:4:4 的方式设计为 25Kvar2 步+50Kvar1 步+100Kvar2 步，这样一来，系统可能得到的补偿容量为 25Kvar、50Kvar 、7
6、5Kvar 100Kvar、125Kvar、150Kvar、175Kvar、200Kvar 、225Kvar、250Kvar、275Kvar 、300Kvar，共计 12 种可能的容量。所以采用不同容量比的控制序列，可以提高系统精度。7.电容器的主要技术参数 额定电压(Uc)、额定电流(Ic)、过电压能力(Vmax) 、过流能力(Imax)、耐冲击涌流能力(Is) 、损耗、额定工作频率(f) 、容值的偏差范围、额定使用寿命、温度等级、湿度条件、海拔高度、防护等级等。电力系统无功功率补偿无功功率补偿装置的主要作用是:提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗 稳定电压提高供电质量。在长距离输电
7、中提高系统输电稳定性和输电能力,平衡三相负载的有功和无功功率等。一、无功功率补偿作用1、改善功率因数及相应地减少电费 根据国家水电部,物价局颁布的功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值相应减少电费.高压供电的用电单位,功率因数为 0.9 以上。低压供电的用电单位功率因数为 0.85 以上。低压供电的农业用户功率因数为 0.8 以上。2、降低系统的能耗 功率因数的提高能减少线路损耗及变压器的铜耗。 设 R 为线路电阻,P1 为原线路损耗 ,P2 为功率因数提高后线路损耗 ,则线损减少 P=P1-P2=3R(I12-I22) (1)比原来损失减少的百分数为 (P/P1)100%=1-(I2/
8、I1)2.100% (2) 式中： ,I1=P/(3U1cos1),I2=P/(3U2cos2) 补偿后由于功率因数提高,U2U1, 为分析方便可认为 U2U1,则 =1-(cos1/cos2)2.100% (3)当功率因数从 0.8 提高至 0.9 时,通过上式计算,可求得有功损耗降低 21%左右。在输送功率 P=3UIcos 不变情况下,cos 提高,I 相对降低,设 I1 为补偿前变压器的电流,I2 为补偿后变压器的电流,铜耗分别为 P1,P2;铜耗与电流的平方成正比,即 P1/P2=I22/I12 由于P1=P2,认为 U2U1 时,即 I2/I1=cos1/cos2 可知,功率因数从
9、 0.8 提高至 0.9 时铜耗相当于原来的 80%。 、减少了线路的压降。 由于线路传送电流小了系统的线路电压损失相应减小有利于系统电压的稳定，轻载时要防止超前电流使电压上升过高，有利于大电机起动。二、我国电力系统无功功率补偿,无功补偿装置,滤波装置,高压无功补偿，低压无功补偿，动态无功补偿装置无功补偿的现状 近年来随着国民经济的跨越式发展电力行业也得到快速发展,特别是电网建设,负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升也使电网中无功功率不平衡,导致无功功率大量的存在。目前,我国电力系统无功功率补偿,无功补偿装置,滤波装置,高压无功补偿，低压无功补偿，动态无功补偿装置“ 无功功率补偿主要采用以下几
10、种方式 1.同步调相机: 同步调相机属于早期无功功率补偿, 无功补偿装置的典型代表它虽能进行动态补偿但响应慢,运行维护复杂,多为高压侧集中补偿,目前很少使用。3、并补装置 并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置,但电容补偿只能补偿固定的无功,尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化,但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节,不能实现无功的平滑无级的调节。并联电抗器 目前所用电抗器的容量是固定的,除吸收系统容性负荷外,用以抑制过电压。 以上几种补偿方式在运行中取得一定的效果,但在实际的无功补偿工作中也存在一些问题补偿方式问题：目前很多电力部门对无功
11、补偿的出发点就地补偿,不向系统倒送无功,即只注意补偿功率因素,不是立足于降低系统网的损耗。谐波问题：电容器具有一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏;并且由于电容器对谐波有放大作用 ,因而使系统的谐波干扰更严重。无功倒送问题：无功倒送在电力系统中是不允许的,特别是在负荷低谷时,无功倒送造成电压偏高。电压调节方式的补偿设备带来的问题：有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,线路电压的波动主要由无功量变化引起的,但线路的电压水平是由系统情况决定的,这就可能出现无功过补或欠补。三、无功功率补偿技术的发展趋势根据上述我国无功功率补偿的情况及出现的问题
12、,今后我国的无功功率补偿的发展方向是:无功功率动态自动无级调节,谐波抑制。基于智能控制策略的晶闸管投切电容器补偿装置将微处理器用于可以完成复杂的检测和控制任务,从而使动态补偿无功功率成为可能。基于智能控制策略的补偿装置的核心部件是控制器,由它完成无功功率功率因数的测量及分析,进而控制无触点开关的投切,同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。补偿装置操作无涌流,跟踪响应快,并具有各种保护功能,值得大力推广。静止无功发生器 静止无功发生器又称静止同步补偿器,是采用 GTO 构成的自换相变流器,通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功,进行无功功率补偿,若控制方法得当,SVG在补偿无功功
13、率的同时还可以对谐波电流进行补偿。其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件,谐波含量小,同容量占地面积小,在系统欠压条件下无功调节能力强,是新一代无功功率补偿装置的代表,有很大的发展前途。电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术对包含谐波和无功分量的非正弦波进行矫正。因此,电力有源滤波器有很快的响应速度,对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿,并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。目前实用的装置 90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用
14、装置的大多数。综合潮流控制器综合潮流控制器将一个由晶闸管换流器产生的交流电压串入并叠加在输电线相电压上,使其幅值和相角皆可连续变化,从而实现线路有功和无功功率的准确调节,并可提高输送能力以及阻尼系统振荡。UPFC 注入系统的无功是其本身装置控制和产生的,并不大量消耗或提供有功功率。UPFC 技术是目前电力系统输配电技术的最新发展方向,对电网规划建设和运行将带来重要的影响。由于性价比较高,目前我国广泛使用的还是静止无功功率补偿装置。其中,能够进行无功功率动态补偿的基于智能控制策略的 TSC 仍然需要大力推广。实际上 ,国内外对静止无功功率补偿装置的研究仍在继续,研究的重点集中在控制策略上,试图借
15、助于人工智能提高静止无功补偿装置的性能。随着大功率电力电子器件技术的高速发展,未来的功率器件容量将逐步提高,应用有源滤波器进行谐波抑制,以及应用柔性交流输电系统技术进行无功功率补偿,必将成为今后电力自动化系统的发展方向。低压电网无功补偿的概念 低压无功功率补偿,是指在配电变压器低压 400(380)伏网络中安装补偿装置，包括随机补偿、随器补偿、跟踪补偿几种方式。随机补偿：随机补偿就是将低压电容器经过熔断器与电动机并接，通过控制，保护装置与电动机同时投切。随器补偿：随器补偿是将低压电容器经过熔断器固定接在配电变压器低压侧，以补偿变压器的励磁及漏磁无功损耗。跟踪补偿：跟踪补偿是指以投、切装置作为控
16、制保护装置，将低压电容器组并接在大用户 400 伏母线上。这种补偿方式，相当于随器补偿的作用。另选几组低压电容器作为手动或自动投切，随时补 400 伏网络中变动的无功负荷。二、农网无功负荷浅析在我们现有 10 千伏送电系统中，往往是一条线路接有几台或十几台甚至二、三十台容量大小不等的配电变压器。由于用户分散，变压器容量又很小，75 千伏安以下的变压器占 70%以上，而且多数变压器每天有近15个小时接近空载运行，少数在额定容量的20%40%之间运行，每逢栽插或收割季节，会出现无功不平衡。 在上述网络状态下，原有农网用户中， 10千伏线路送出端或配电，变压器用户均没有配置补偿装置，致使10千伏送出
17、端功率因数COS值很低。其主要原因是众多的小容量配电变压器时常在低负荷下运行，众多配变的空载及漏磁损耗、家用电器的无功耗用迭加起来占据了10千伏线路送出的大量无功功率，致使COS值达不到规定要求，线损也大大增加。三、对功率因率COS值的要求 根据水电部电力系统电压和无功电力技术导则的规定和农网改造的技术要求，电力用户的功率因数应达到下列规定：1.高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为0.90以上; 其他 100 千伏安(千瓦) 及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为 0.85以上; 3.趸售和农业用电，功率因数为 0.80 以上。 经过努力达不到以上规定
18、者应装设必要的补偿装置。原水电部供用电规则规定：高压供电的用户必须保证功率因数在 0.9 以上，其他用户应保持 0.85 以上。四、几种“无功功率补偿 ,无功补偿装置 ,滤波装置,高压无功补偿，低压无功补偿，动态无功补偿装置“ 无功补偿方式的优劣比较 对于 10 千伏供电系统，在变电站 10 千伏母线上装设集中补偿方式的并联电容器组，只能增大变压器与 10 千伏母线之间及上一级电压等级线路的功率因数，对 10 千伏母线上首端的功率因数 COS 值不能改变，线路上各配电变压器所提供的无功功率仍需从这里送出，各送出线路上的线损不能降低。所以，对于 10 千伏供电系统的无功功率补偿,无功补偿装置,滤
19、波装置,高压无功补偿，低压无功补偿，动态无功补偿装置无功补偿，最好选择随线路上配电变压器装设低压无功功率补偿,无功补偿装置,滤波装置,高压无功补偿，低压无功补偿，动态无功补偿装置“ 无功补偿装置，进行分散补偿方式。这种方式易于根据无功负荷需要选择补偿容量，具有“哪里缺在哪里补，缺多少补多少，都能把 10 千伏及其上一级电压等级的线路线损降低一部分的特点，且补偿效果好，经济效益高在农网 10 千伏线路上，接变压器一般较多，且变压器大马拉小车的现象极为普遍，多数时段接近于空载运行，10 千伏线路首端的功率因数值一般只有 0.75。配电变压器的供电范围多以自然村为单位，一个村有一、二个动力加工作坊和
20、电灌站，在上述情况下宜采用随器和随机补偿方式，即在变压器低压侧按空载电流计算选择并联电容器补偿，在加工作坊按电动机容量计算选择并联电容器补偿。补偿电容器采用手动投切方式，可大大降低投资每千乏约 30 多元。只有大范围的无功分散补偿，才能降低农网线路的线损，降低农村电价。对于农村排灌站的用电特点，一是季节性强，每年用电累计时间为 12 个月。二是电动机单机容量大，一般为 30-50 千伏安。三是由于用电时间短，不重视无功需量，都没有装设补偿装置。另外农村众多的排灌站同时投运，造成系统无功电量不平衡。这些排灌站应根据电机容量计算选择并联电容器随机补偿，促进无功就地平衡。五、补偿装置的接线测量点的接线，主要是补偿装置的电容器组和电流的引入点，特别是电流的引入点，在实际接线中往往被忽视。电容器组的引入点，是指电容器组的总进线在被补偿系统中的span接点流的引入点，是指补偿装置使用的电流互感器在被补偿系统中的安装点。正确的方法是：以负荷的供电电源为参考点，电流互感器的安装点必须在电容器组的总进线点电源之间，即电流互感器测量的电流必须包含流过电容器组的电流。否则，在电容器分组投、切状态中，无功补偿装置测量显示的有功、无功功率和值都不会变化，造成无功补偿置投、切效果无法判断。
