1、1-1,电力系统的无功补偿技术,谢运祥华南理工大学电力学院,1-2,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,P+j Q,PL+jQL,1-3,功率因数：有功功率出力在设备容
2、量中所占的比重。 cosj =P/S 0cosj1.0 功率三角形,S2P2Q2,j Scos,Q,j Ssin,P,P S 或 cos j1.0,节电：,Q 0,QSsin j,PScos j,1-4,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：,1-5,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） （功率因数奖惩率）+ 城市建设附加费,1-6,无功补偿原理图：,负载 IL,功率平衡： P + jQ = PL+ jQL
3、jQC=PL+ j(QLQC) P = PL,I,Q = QLQC,Q,cos j = cos tg-1( ) 当QL= QC时：,P,V1,P = PL Q = 0,cos j = 1.0,1-7,无功补偿原理 功率损耗：,电压损耗：,当Q=0时，P=Pmin,当Q=0时，V=Vmin,1-8,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
4、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。,1-9,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倍额定电流。 这种过电压和过电流将冲击电网，破坏电压质量，损坏网上电气设备的绝缘性能、缩短使用寿命，甚至导致继电保护和自动装置误动，电容器组爆炸等事故，危害配电网的安全运行。 实时性不强 为了减少对电容器的损坏，电容器组必须待放电基本完毕后再投入（大 约3分钟），因而不能实时
5、动态投切电容器。,1-10,使用寿命短 电容器损坏的主要原因是过电压和谐波过电流，而过电压危害最大。据资料介绍，电容器长期在过电压1.1倍下运行，其使用寿命缩短五分之三。 连续运行的自动投切电容器装置的电容器一般使用1年左右就开始损坏。补偿效果差 由于投、切电容器产生过电压和过电流，所以无功补偿装置的实际使用 效果不好，运行单位有的要么不投电容器，要么不切，不是过补就是欠 补；有的电容器损坏了，也不及时更换。,1-11,零过渡动态无功补偿的原理 原理图：,iC,K(t=0),Vs系统理想电压源; Zs系统等效内阻; 当t=0时： VC=VC(VS(wt)+VC”(VS(w0, b,t),VS(
6、0),VC(0) w=2 p f；f=50Hz，b：衰减系数 w0=2 p f0，谐振频率, 与Zs,C有关. w0w VC | t=Vc：稳态分量（周期函数） VC ” | t：暂态分量(非周期衰减函数) 零过渡过程投切的基本原理：VC”（0） 0,1-12,零过渡动态无功补偿的特点,与国内外传统的无功补偿技术相比，该系列装置具有以下五个方面的技术创新：,安全性： 零过渡过程投切电容器组，避免电容器投切产生过电压和过电流，使无功补偿装置的使用寿命提高34倍；,环保性： 补偿装置工作不产生谐波、不引起电压波形畸变、不产生投切振荡或投切涌流，使电网在无功补偿过程中电能质量不下降；,动态性： 电容器组投切无需电阻放电，使电容器组投切间隔响应速度比现有国家和行业标准提高3000倍以上，可快速、动态补偿冲击负荷，抑制电压剧烈波动，改善电压质量，提高工业产品生产的质量和产量，延长用电装置的使用寿命；,经济性： 二控三开关控制，降低晶闸管主开关成本三分之一；,高效节能性： 高效节能性：以不低于0.98的高瞬时功率因数替代平均功率因 数， 既可高效节能，又可增加供用电装置的出力。,
