1、报告人报告人:2006.10.14交流电的概念交流电的概念无功功率的概念无功功率的概念无功补偿的意义无功补偿的意义补偿器的发展历史补偿器的发展历史交流电：方向和强度作周期性变化的电交流电：方向和强度作周期性变化的电流称为交流电。最常见的是正弦波。流称为交流电。最常见的是正弦波。直流电：方向不变的电流称为直流电。直流电：方向不变的电流称为直流电。sin()muuUtu0234/t()2T()TmU初相幅值角频率1m 1u2m 2u=Usin(t+j)u=Usin(t)超前1u2u同相1u2u反相1u2u正交1u2upu i当电压和电流在关联参考方向下时，上式表示元件吸收的功率。即当计算的到的p如
2、果是一个大于零的数，则表示实际的元件吸收功率；而当计算得到的p是一个小于零的数时，则表示元件发出功率。瞬时功率：pui有功功率：01cosTPpdtUIT无功功率：sinQUI视在功率：QUI第一类：适用于谐波和无功功率的辨识第一类：适用于谐波和无功功率的辨识第二类：适用于谐波和无功功率的补偿第二类：适用于谐波和无功功率的补偿第三类：适用于仪表和电能的管理和收第三类：适用于仪表和电能的管理和收费费cos()l电源设备的容量不能得到充分的利用l增加线路上的功率损耗和电压降低0.9时输出为0.9*800720kVA0.5时输出为0.9*800720kVAambmcmu=U sin(t)u=U si
3、n(t-120)u=U sin(t+120)对称三相电路定义：幅值相等，相角依次相差对称三相电路定义：幅值相等，相角依次相差120120表示成相量形式为：表示成相量形式为：0120120ambmcmUUUUUU 无功能量在电源和负载间流动，同时也可以证明各相的无功能量在电源和负载间流动，同时也可以证明各相的无功功率的瞬时值之和在任何时刻都为零。无功功率的瞬时值之和在任何时刻都为零。一个典型的工业电网简化电路图：一个典型的工业电网简化电路图：通常工业负荷为感性，功率因数是衡量电阻式电抗占通常工业负荷为感性，功率因数是衡量电阻式电抗占总阻抗的比值，功率因数一般在总阻抗的比值，功率因数一般在0.40
4、.40.850.85，电力系统要求，电力系统要求Cos 0.9 Cos 0.9。22PC O S=PQ+为什么要补偿？为什么要补偿？因为电容电流和电感电流在相因为电容电流和电感电流在相同电压作用下方向相反，如电感阻抗和电容阻抗相同电压作用下方向相反，如电感阻抗和电容阻抗相同，它们的大小也相同，因此电容电流可以抵消电同，它们的大小也相同，因此电容电流可以抵消电感电流，系统中就不存在感性电流。感电流，系统中就不存在感性电流。无功补偿的目的：应在于不让感性电流流入系统。无功补偿的目的：应在于不让感性电流流入系统。无功电流流入系统，增加线路损耗无功电流流入系统，增加线路损耗由于电容电流与电感电流的方向
5、相反，所以由于电容电流与电感电流的方向相反，所以增加电容，来补偿电感的无功电流，当电容增加电容，来补偿电感的无功电流，当电容电流和电感电流相等时，无功电流就不会流电流和电感电流相等时，无功电流就不会流入系统，达到了无功补偿的目的。入系统，达到了无功补偿的目的。（1 1）增加设备容量）增加设备容量无功功率的增加，会导致电流的增大和视在无功功率的增加，会导致电流的增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他设功率增加，从而使发电机、变压器及其他设备容量和导线容量增加。同时，电力用户的备容量和导线容量增加。同时，电力用户的启动及其控制设备、测量仪表的尺寸和规格启动及其控制设备、测量仪表的尺寸和规格
6、也要加大。也要加大。（3 3）增加了变压器带载容量）增加了变压器带载容量 （2 2）设备及其线路损耗）设备及其线路损耗 无功功率的增加，使总电流增加，因而使无功功率的增加，使总电流增加，因而使设备及其线路的损耗增加。设备及其线路的损耗增加。（3 3）增加了变压器带载容量）增加了变压器带载容量 使线路及变压器的电压增加，如果是冲击使线路及变压器的电压增加，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量降低。动，使供电质量降低。最早采用同步调相机或固定电容器进行补偿。固定电容器灵活性最早采用同步调相机或固定电容器进行补偿。固定电容器灵活性差，同步调
7、相机成本高，现在基本上已不采用；差，同步调相机成本高，现在基本上已不采用；利用机械触点开关（接触器）投切电容器进行补偿；利用机械触点开关（接触器）投切电容器进行补偿；利用半控型开关，采用相控触发技术，（如：可控硅）投切电容利用半控型开关，采用相控触发技术，（如：可控硅）投切电容器或电感进行补偿；器或电感进行补偿；采用全控型开关、基于采用全控型开关、基于PWMPWM（脉宽调制）技术的新型静止无功功脉宽调制）技术的新型静止无功功率补偿器；率补偿器；采用逆变器结构的无功功率补偿器（采用逆变器结构的无功功率补偿器（ASVGASVG）。）。补偿前补偿前补偿后补偿后cos1cos全补偿全补偿欠补偿欠补偿过
8、补偿过补偿1、集中补偿：电容器组集中装设在企业或变电所的、集中补偿：电容器组集中装设在企业或变电所的610kV的的母线上，用来提高变电所的功率因数。可以减少高压线路的无母线上，用来提高变电所的功率因数。可以减少高压线路的无功损耗，而且能提高变电所的供电电压质量。功损耗，而且能提高变电所的供电电压质量。2、分组补偿：将电容器组分别装设在功率因素较低的车间或村、分组补偿：将电容器组分别装设在功率因素较低的车间或村镇终端变电所高压或低压母线上，也称分散补偿。该方式具有镇终端变电所高压或低压母线上，也称分散补偿。该方式具有与集中补偿相同的优点，只是无功补偿的容量和范围相对较小与集中补偿相同的优点，只是
9、无功补偿的容量和范围相对较小但是分散补偿的效果比较明显，使用较为普遍。但是分散补偿的效果比较明显，使用较为普遍。3、就地补偿：将电容器组装设在感性负载的附近，也称单独补、就地补偿：将电容器组装设在感性负载的附近，也称单独补偿或个别补偿。该方式即可以提高供电设备和供电回路的功率偿或个别补偿。该方式即可以提高供电设备和供电回路的功率因数也可以改善用电设备的电压质量，对中、小设备十分适用。因数也可以改善用电设备的电压质量，对中、小设备十分适用。近年来，已经有许多的应用实例。近年来，已经有许多的应用实例。电容器的补偿容量与采用的方式的补偿方式、未补偿电容器的补偿容量与采用的方式的补偿方式、未补偿时的负
10、载情况、电容器接法等有关。时的负载情况、电容器接法等有关。1、集中补偿和分组补偿时的电容容量计算、集中补偿和分组补偿时的电容容量计算12(tantan)cavcQPcP变电所月最大有功负载变电所月最大有功负载av月平均负载率，一般取月平均负载率，一般取0.70.81补偿前的功率因数角补偿前的功率因数角2补偿后的功率因数角，一般取补偿后的功率因数角，一般取0.90.952、就地补偿的电容容量计算、就地补偿的电容容量计算 单台异步电动机装有单台异步电动机装有就地补偿电容器时，若电动机突然与电源断开，电容就地补偿电容器时，若电动机突然与电源断开，电容器将对电动机放电而产生自励现象。如果补偿电容的器将
11、对电动机放电而产生自励现象。如果补偿电容的容量较大，可能因电动机惯性而产生过电压，导致电容量较大，可能因电动机惯性而产生过电压，导致电动机损坏。因此电容的容量不能过大。动机损坏。因此电容的容量不能过大。33*10cNOQU INU供电系统额定线电压供电系统额定线电压OI电动机额定空载电流电动机额定空载电流并联电容器的容量是按正常的供电情况设计的，为了并联电容器的容量是按正常的供电情况设计的，为了留有裕量。这样当变电所处于低谷负载时，电容器的留有裕量。这样当变电所处于低谷负载时，电容器的容量势必过大，出现过补偿现象，母线电压升高。电容量势必过大，出现过补偿现象，母线电压升高。电压升高导致变压器、
12、电动机、电容器等设备损耗增加压升高导致变压器、电动机、电容器等设备损耗增加影响使用寿命。若变电所处于高峰负载，电压水平低影响使用寿命。若变电所处于高峰负载，电压水平低于额定供电电压，则电容器提供的补偿容量下降，并于额定供电电压，则电容器提供的补偿容量下降，并导致电压进一步下降，严重时会导致局部的电压崩溃。导致电压进一步下降，严重时会导致局部的电压崩溃。为此，集中补偿和分组补偿方式中，电容器一般分为为此，集中补偿和分组补偿方式中，电容器一般分为几组使用，根据情况自动投切，适时的调整无功功率几组使用，根据情况自动投切，适时的调整无功功率补偿电容的容量。补偿电容的容量。按母线电压的高低投弃按母线电压
13、的高低投弃按无功功率的方向投切按无功功率的方向投切按功率因数大小进行投切按功率因数大小进行投切按负载电流的大小进行投切按负载电流的大小进行投切按昼夜时间划分进行投切按昼夜时间划分进行投切1、同步调相机、同步调相机（SC）他是专门用来产生无功功率的同步电机，在他是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁和欠励磁的不同情况下，可以分别发过励磁和欠励磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性和感性无功功率。出不同大小的容性和感性无功功率。缺点：由于是旋转设备，损耗和噪声都较大缺点：由于是旋转设备，损耗和噪声都较大运行维护复杂，而且响应速度慢。不能适应运行维护复杂，而且响应速度慢。不能适应快速无功功率
14、补偿的要求，在有些国家已经快速无功功率补偿的要求，在有些国家已经不再使用同步调相机。不再使用同步调相机。2、饱和电抗器、饱和电抗器（SR）饱和电抗器与同步调相机相比具有静止型的饱和电抗器与同步调相机相比具有静止型的优点，响应速度快；优点，响应速度快；但是，其铁心需要磁化到饱和状态，因而损但是，其铁心需要磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题又不能分相调节。些特殊问题又不能分相调节。所以，未能占据静止无功补偿装置的主流。所以，未能占据静止无功补偿装置的主流。1、晶闸管控制电抗器（、晶闸管控制电抗器（TCR）2、晶闸管控制投切电
15、容器（、晶闸管控制投切电容器（TSC）以及两者的组合，或者以及两者的组合，或者晶闸管控制电抗器与晶闸管控制电抗器与固定电容器（固定电容器（FC）的混合使用装置。）的混合使用装置。3、静止无功发生器（、静止无功发生器（SVG）4、静止调相器（、静止调相器（STACTCON）5、静止补偿器（、静止补偿器（STACTOM）1.1.TSCTSC是是 ThyristerThyrister Switched Capacitor Switched Capacitor的缩写的缩写2.2.采用无触点开关，动作速度快（小于采用无触点开关，动作速度快（小于20ms20ms），），对对各类负荷（尤其是冲击性负荷）均能
16、够起到良好各类负荷（尤其是冲击性负荷）均能够起到良好的补偿效果；的补偿效果；3.3.免维护，全自动过零投切，无冲击、无操作过电免维护，全自动过零投切，无冲击、无操作过电压，保护开关和电器元件，延长设备使用寿命；压，保护开关和电器元件，延长设备使用寿命；4.4.对各类负荷均能有效补偿对各类负荷均能有效补偿 （Y Y接和接和接）接）1)1)稳定系统电压稳定系统电压2)2)提高功率因数提高功率因数3)3)提高发、变电设备的利用率提高发、变电设备的利用率 4)4)节能降耗节能降耗 5)5)滤除谐波滤除谐波1 1、补偿前，线路的电压损失为：、补偿前，线路的电压损失为：2 2、补偿后，线路的电压损失为：、
17、补偿后，线路的电压损失为：（可见，补偿后线路的电压损失明显减小；特别（可见，补偿后线路的电压损失明显减小；特别当当XL=XCXL=XC时，线路电压损失减为最小，此时成为全补时，线路电压损失减为最小，此时成为全补偿。偿。)VQXPRVLVXXQPRVCL)(1 1、补偿前，功率因数为：、补偿前，功率因数为：2 2、补偿后，功率因数为、补偿后，功率因数为可见，补偿后功率因数明显提高。可见，补偿后功率因数明显提高。22QPPSPCos22)(CQQPPSPCos以变压器为例以变压器为例1 1、补偿前，变压器能够提供的有功功率为：、补偿前，变压器能够提供的有功功率为：2 2、补偿后在不进行变压器增容的
18、情况下，能够支持的有、补偿后在不进行变压器增容的情况下，能够支持的有功功率为：功功率为：22QSP22)(CQQSP1 1、减小网损、减小网损补偿前，网损为：补偿前，网损为：补偿后，网损为补偿后，网损为:可见，补偿后网损明显减少。可见，补偿后网损明显减少。2 2、滤除谐波，降低谐波损耗、滤除谐波，降低谐波损耗RUQPRIP2222RUQQPRIPC2222)(对动态无功功率负载的功率因素调整对动态无功功率负载的功率因素调整改善电压的调整率改善电压的调整率提高电力系统的静态和动态稳定性，提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡阻尼功率振荡降低过电压降低过电压减少电压闪烁减少电压闪烁阻尼次同步
19、振荡阻尼次同步振荡减少电压和电流的不平衡减少电压和电流的不平衡ocsUQUS csS系统短路容量系统短路容量oU无功为零时的系统电压无功为零时的系统电压1、基本原理：、基本原理：抑制冲击电抑制冲击电流的小电感流的小电感接入或断开接入或断开作用作用1、基本原理：电容器的分组具体方法比较灵活，一般、基本原理：电容器的分组具体方法比较灵活，一般希望能组合产生的电容值越多越好，但是综合考虑到希望能组合产生的电容值越多越好，但是综合考虑到系统复杂性以及经济性问题，可以采用所谓的二进制系统复杂性以及经济性问题，可以采用所谓的二进制方式，即采用方式，即采用K1个容值为个容值为C的电容，和一个容值为的电容，和
20、一个容值为C/2的电容，这样的方法可以有的电容，这样的方法可以有2k级组合电容值。级组合电容值。相比于机械投切电容器，晶闸管投切电容器的寿命可相比于机械投切电容器，晶闸管投切电容器的寿命可以认为是无限的。而且可以精确的选择投切时刻。因以认为是无限的。而且可以精确的选择投切时刻。因此此TSC在电力系统中已经得到了广泛的使用，而且在在电力系统中已经得到了广泛的使用，而且在许多时候是与许多时候是与TCR配合使用的混合补偿器。配合使用的混合补偿器。2、投切时刻的选取：选取投入时刻总的原则是，、投切时刻的选取：选取投入时刻总的原则是，TSC投入电容的时刻，即是晶闸管开通的时刻，必须是电源投入电容的时刻，
21、即是晶闸管开通的时刻，必须是电源电压与电容器电压相等的时刻。电压与电容器电压相等的时刻。因为根据电容的特性，如果电容电压有阶跃变化，将产因为根据电容的特性，如果电容电压有阶跃变化，将产生一个冲击电流，就有可能破坏晶闸管或给电源带来高生一个冲击电流，就有可能破坏晶闸管或给电源带来高频振荡等不利影响。频振荡等不利影响。一般来讲，希望电容器预先充电电压为电源电压的峰值一般来讲，希望电容器预先充电电压为电源电压的峰值而且将晶闸管的触发相位也固定在电源电压的峰值点。而且将晶闸管的触发相位也固定在电源电压的峰值点。在该点时电容电压的变化率为零。在该点时电容电压的变化率为零。HVC HVC 高压自动无功电压综合调节装置高压自动无功电压综合调节装置 TSF TSF 动态谐波滤波器动态谐波滤波器 TSCTSC系列可控硅动态无功功率补偿器系列可控硅动态无功功率补偿器奔驰和宝马现场奔驰和宝马现场谢谢！谢谢！结束！结束！
