无功补偿的技术讲稿.ppt

电力系统的无功补偿技术 谢运祥 华南理工大学电力学院 * 功率因数的概念 有功功率、无功功率与功率因数 电源 输电线 M 电力用户 降压 变压器 PG+jQG 有功功率（kW）：用于做功和发热损耗的那部分电能。例如： 转换成机械能、热能、光能等；方向：电源至负载。 一个周期的平均功率大于零。 无功功率（kVar）：用于电路内电场与磁场交换的那部分电能。 方向：上半周期从电源至负载，下半周期从负载至电源。 一个周期的平均功率等于零。 交流发电机 输出的功率 (视在功率：容量) （kVA） 电能形成 （电源） 电能转换 （负载） 升压 变压器 ΔP+j ΔQ PL+jQL 功率因数的概念 S j 功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。 cosj =P/S 0≤cosj≤1.0 功率三角形 S2＝P2＋Q2 j Scos Q j Ssin P P →S 或 cos j→1.0 节电： Q →0 Q＝Ssin j P＝Scos j 自然功率因数 25% 50% 75% 负荷 空载 满载 0.15以下 0.67 0.73 0.75 0.76 配电变压器 0.2以下 0.5-0.55 0.7-0.75 0.8-0.85 0.85-0.9 感应电动机 0.35-0.60 0.55-0.65 0.5-0.85 电焊设备 锻压设备 工业电热 0.55-0.65 0.65-0.75 0.5-0.8 金属加工 铸钢铸铁 家用电器 0.5-0.75 0.70-0.80 0.3-0.7 提升、皮带 水泵风机 照明电器 负荷自然功率因数：无功补偿前负荷的功率因数 cosj =P/S 典型负荷功率因数表： 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-1.0 实际功率因数 0 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 月电费减收% 0.65 0.70 0.74 0.78 0.80 0.84 0.88 实际功率因数 15 10 8.0 6.0 5.0 3.0 1.0 月电费增收% 功率因数与电费调整 以0.9为标准值的功率因数调整电费表 （功率因数自0.64以下每降低0.01电费增加2%） 总电费=（高峰电度电费+ 平段电度电费+ 低谷电度电费+ 基本电费） ×（１±功率因数奖惩率）+ 城市建设附加费 无功补偿原理 P+jQ PL+jQL 系统 -jQC IC Zl=Rl+jXl ZL V2 Zc 无功补偿原理图： 负载 IL 功率平衡： P + jQ = PL+ jQL–jQC=PL+ j(QL–QC) P = PL I Q = QL–QC Q cos j = cos tg-1( —— ) 当QL= QC时： P V1 P = PL Q = 0 { cos j = 1.0 无功补偿原理 功率损耗： 电压损耗： 当Q=0时，ΔP=ΔPmin 当Q=0时，ΔV=ΔVmin 传统无功补偿装置存在的主要问题 机械型无功补偿装置： ★采用交流接触器或空气开关投切电容器。 ★结构简单、价格便宜。 ★不能选择投切时刻、不能动态投切、产生过电流和过电压、影响供 电质量、损坏电气设备、降低产品质量。 电力电子型无功补偿装置： ★电压过零或固定时刻触发晶闸管投切电容器。 ★速度比传统装置快、不产生电弧。 ★补偿装置价格较高、需要充放电回路、不能动态投切、不能避免过电流和过电压、晶闸管易损坏、供电质量下降。 传统无功补偿装置存在的主要问题 存在安全性不高、实时性不强、使用寿命短、补偿效果差等问题 ――安全性不高 传统的无功补偿装置在投、切电容器的过程中产生暂态过电压和过电流， 一般情况下： 最大过电压可达3.0倍额定电压 最大过电流可达20.0倍额