负荷功率因数自动补偿的研究——毕业设计论文.doc

前言 近年来，由于电网容量的增加, 对电网无功的要求也与日增加。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量，电压质量，降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统的电压降低、设备损坏、功率因数下降，严重时会引起电压崩溃、系统解裂、导致设备损坏而造成大面积的停电事故，从而使电气设备得不到充分的利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决电网的无功容量不足，增加无功补偿设备，提高网络的功率因数，对电网的降损节电，安全可靠运行有着极为重要的意义。 无功功率自动补偿装置就是本设计《负荷功率因数自动补偿的研究》所研究的重点。它正是基于电网自身的特点出发，能根据电网中无功功率的大小及性质并按电压整定范围和功率因数整定要求，通过检测功率因数而自动的投于或切除电容器组，从而提高电压质量，改善企业功率因数运行水平、节约电能、提高供用电设备的利用率。 本设计要完成的主要内容有阐述功率因数的意义和无功补偿原理，分析各种功率因数自动补偿的方法，并设计出一种静态功率因数自动补偿新方案和对动态功率因数自动补偿作出一定程度的研究。 　　 1 绪论 随着国民经济的快速发展、生产机械化、自动化程度不断提高、人民生活大幅度改善、家用电器逐渐普及，促使用电量迅速增长。电力紧缺不仅成为众人皆知的普遍现象，而且也成为制约国民经济发展的瓶颈。因而节电工作是摆在所有电力用户面前的严峻问题，而节约电能充分发挥电能作用，减少电能损耗，提高电网功率因数，并保持在合适范围内是提高供电质量的有效途径。《负荷功率因数自动补偿的研究》就是为实现这一目的而开展的研究课题。 1.1 研究的必要性 功率因数自动补偿技术即无功补偿技术适用于电力系统及各行业用电单位。对于电力系统通过采用无功补偿技术可以降低线损、提高末端电压、保证供电质量、还能挖掘发供电设备的潜力、减少用户电费支出等。因此采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少、收效快的节能措施。所以《负荷功率因数自动补偿的研究》这门课题就显得非常必要了。 1.2 研究的方案探讨 合理的无功补偿方案研究是一条投资少、见效快、收益高、切实可行、能较大幅度降低线损，提高电能质量的有效途径。 补偿无功，提高功率因数主要是为了减少无功功率在网络的流动，减少线损，提高经济效益。采用电力电容器进行无功补偿是众所周知的节能降损，对改善电网电压质量最方便，最经济的方法之一。目前，采用的补偿方式主要是低压集中补偿和低压就地补偿。而就地补偿的补偿范围最大，补偿效果最好，但这种补偿方式总的投资较大，利用率较低，主要适用于负荷稳定，不可逆且容量较大的设备（如风机，水泵等）、容量虽小但数量多且是长期稳定运行的设备。其它各种场合仍以集中补偿为主。而国内目前采用的集中补偿技术全部是静态的，即均以电磁型电流接触器作为投切开关，由于该补偿装置受电容器承受涌流能力、放电时间及电容器分级，以及接触器操作频率、使用寿命等因数制约，因而存在许多不尽人意之处。因此，需要研制开发一种免维护、无噪音、无涌流、设计合理的快速补偿装置是势在必行。 近几年，由于新型电子元器的不断发展，对补偿技术的分析研究，静态无功补偿装置就为一种新型快速补偿装置的研制开发提供了物质和技术上的支持和保证。无功功率动态补偿装置就是在这中情况下产生的。它是一种采用电力电子器件作为容性无触点开关来对电力电容器实行快速无涌流投入或切除进而实现对电网所需无功进行快速补偿的装置，是一种高科技含量的高效型节能产品。 该装置与传统的无功功率静态补偿装置相比具有明显的优点，并且它不仅适用与目前静补装置的所有场合，而且还适用于那些无功负荷变化快，冲击负荷较大的场合。是一种理想的补偿装置。 2 功率因数与补偿原理 2.1 功率因数 功率因数是电力系统特别是用电户的一项重要电气指标。提高负荷的功率因数可以使发、变电设备和输电线路的供电能力得到充分的发挥，并能降低各级线路和供电变压器的功率损失和电压损失，因而具有重要的意义。 2.1.1 功率因数的概念 电力系统中，电动机及其它带有线圈（绕组）的设备很多。这类设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。这就额外地加在了电源的负坦，功率因数(也称力率）就是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。 而 被定义为电力网的功率因数，其物理意义是线路的视在功率S供给有功功率的消耗所占百分数。 2.1.2 提高功率因数的意义