动态无功补偿装置技术培训2010-08-18
动态无功补教材偿培训讲义
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Ø 若 X L = XC ，即ϕ = 0 → i 与 u 同相→是纯电阻性
Ø
不仅表示 u
及
u
、
R
u
、
L
u
C
与i
之间大小关系，也表示他们之间的相位关系
d. R − L − C 电路瞬时功率 p
p = ui = UmIm sin(ωt + ϕ) • sinωt = UI cosϕ −UI cos(2ωt + ϕ)
U=
U
2 R
+ (UL
−UC )2
=
I 2R2 + (IX L − IXC )2
= I R2 + ( X L − XC )2 = IZ....电压有效值
b. 阻抗三角形
许继昌龙控制系统有限公司
QU = Z = I
R2 + (X L − XC )2 =
R2 + (ωL −ω1C)2
由此可见， Z、R、X L − X C 三者之间的关系也可用三角形表示→阻抗三角形
这是计算正弦交流电路平均功率和无功功率的最一般的公式，其中 cosϕ 称为功率因数。
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小结：
Ø 电路所具有的参数 (R、L、C) 不同→则电压与电流间的相位差ϕ 就不同。
分析：
Ø 在第 1 和第 3 的 1/4 周期内，U↑→就是电容 C 在充电，C 从电源取用电能储存在 C 的电场中，P 为正。 Ø 在第 2 和第 4 的 1/4 周期内，U↓→就是电容 C 在放电，C 把所储存的电能归还给电源，P 为负。
无功补偿技术培训-动态补偿
3.3 动态无功功率补偿的原理
系统、负载和补偿器 的单相等效电路图：
U0
反映系统电压与无功功率动态补偿关系的特
性曲线如图：
完全补
U
偿
C
U0
B
A
Z=R+jX
QL
Qr
系统电压U Q
Qr
QL
补
负
偿
载
器
QA
Q
投入补偿器之后，系统供给的无功功率
为负载和补偿无功功率之和，即：
Q QL Qr
系统的特性曲线可以近似用下式表示：
IC
0
IL
I
QC
QL
Q
Us为等效前连接点处未接 补偿器时的电压。
Uref为电压值等于系统的正常工作电压，补偿 器未接且负载 无功功率不变时的供电电压。
★无功补偿器所吸收的无功功率：
Qr
U sUref Xs
★一台可吸收无功功率Qr的补偿器，可以补偿的系统电压变化为：
U s
X sQr U ref
3.3 动态无功功率补偿的原理
3.2 动态无功功率补偿的主要功能
1、改善功率因数 可以对动态无功负荷的功率因数进行校正。不但能把平均功率因数补偿
到所需的值，而且使动态功率因数保持在一定的范围内。
2、改善电压调整 能通过发出和吸收无功功率来提高电压和降低电压，防止过电压和欠
电压。
3、减少电压波动 由于反应迅速，所以能补偿快速变化的电压波动，减少电压闪烁，如
与理想补偿器相比，所 需吸收的无功功率减小
连接点电压并不像理想补偿时那 样保持原正常值不变，而是变化了
U
U s
Xr Xs Xr
3.3 动态无功功率补偿的原理
无功补偿技术培训-动态补偿
故该补偿器可以补偿的电压下降为
3.3 动态无功功率补偿的原理
★例： 吸收50Mvar容性无功功率时补偿器电压下降0.05pu ，则：
当电源电压下降5%时补偿器所吸收的容性无功功率为： 当电源电压上升5%时补偿器所吸收的感性无功功率为：
3.3 动态无功功率补偿的原理
可见 ，所需容量分别比理想补偿器所需容量减小了一 半 。但是连接点电压也不能像理想补偿那样保持恒定 。 当系统电压下降5%时 ，连接点电压下降2.5%； 而当系 统电压上升1%时 ，连接点电压上升0.5%。
3.2 动态无功功率补偿的主要功能
1 、改善功率因数 可以对动态无功负荷的功率因数进行校正 。不但能把平均功率因数补
偿到所需的值 ， 而且使动态功率因数保持在一定的范围内。
2 、改善电压调整 能通过发出和吸收无功功率来提高电压和降低电压 ， 防止过电压和欠
电压。
3 、减少电压波动 由于反应迅速 ， 所以能补偿快速变化的电压波动 ， 减少电压闪烁 ，
工作原理： ※在过励磁运行时 ， 向系统供给无功功率而起无功电源作用 ， 能提高
系统电压； ※在欠励磁运行时 ， 它从系统吸收无功功率而起无功负荷作用 ， 可降低系
统电压。
优点 :能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率。
缺点 :有功损耗大 、运行维护复杂 、响应速度慢 ， 小容量的调相机每kVA容 量的投资费用比较大 ，近来已逐渐退出电网运行。
的电压— 电流特性 系统无功负载正常时的工作点（A） :
系统无功负载正常时的特性与补
偿器特性都交与纵轴上电压为Uref的
点统。无功需负补载偿增器大提时供：无 功 功 率 。
假设没有补偿器而无功负载增大至 特性l 2 ， 则系统工作点变为纵轴与l 2 的 交点B； 采用理想补偿器C点； 实际 补 偿器D点。
动态无功补偿装置技术培训PPT共46页
动态无功补偿装置技术培训
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢！51、 天 下 之 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
动态无功补偿和滤波技术培训资料
动态无功补偿和滤波技术培训资料一、动态无功补偿技术概述动态无功补偿技术是一种用于电力系统中的无功补偿技术，通过控制无功功率来提高电力系统的功率因素和稳定性。
动态无功补偿技术可以保持电力系统的稳定运行，减少电力系统中的无功功率流动，提高电力系统的运行效率和可靠性。
动态无功补偿技术的主要原理是利用电容器、电感器和功率电子器件等设备，在电力系统中实现动态调节无功功率的目的。
通过对电力系统中的无功功率进行实时监测和控制，可以快速调节电力系统中的无功功率，提高电力系统的功率因素，降低系统的无功损耗，改善电力系统的电压波动和谐波失真问题。
动态无功补偿技术可以广泛应用于电力系统中的高压输变电站、工矿企业、电力用户等领域，对提高电力系统的运行效率和可靠性具有重要意义。
二、动态无功补偿技术的应用1. 电力系统中的动态无功补偿在电力系统中，由于电力设备的运行特性和负载变化等原因，会产生大量的无功功率，影响电力系统的稳定运行。
通过引入动态无功补偿技术，可以有效地调节电力系统中的无功功率，提高电力系统的功率因素，降低系统的无功损耗，改善电力系统的负载均衡和电压波动等问题。
2. 工矿企业中的动态无功补偿在工矿企业中，电力设备的运行对电力系统的功率因素和稳定性有很大影响。
通过使用动态无功补偿技术，可以实现对工矿企业中的无功功率进行快速调节，提高电力系统的功率因素，降低电力系统的无功损耗，降低用电成本，提高生产效率。
3. 电力用户中的动态无功补偿在电力用户中，动态无功补偿技术可以用于对用户端的无功功率进行实时监测和控制，提高电力系统的功率因素，降低电力系统的无功损耗，改善用户侧的电压波动和谐波失真问题，保障电力设备的运行稳定性和可靠性。
三、动态无功补偿技术的关键技术1. 无功功率检测技术动态无功补偿技术的关键是对电力系统中的无功功率进行实时准确的检测和分析。
通过使用先进的无功功率检测装置和技术手段，可以实现对电力系统中的无功功率进行准确监测和分析，为动态无功补偿技术的实施提供可靠的数据和支持。
动态无功功率补偿讲义
动态无功功率补偿讲义1 动态无功功率补偿装置的功能1.1 抵消负载产生的基波无功功率感应异步交流电动机的功率因数：cos ϕ＝0.9～0.6在中、轻载运行时，cos ϕ＝0.8～0.4在起、制动过程中，cos ϕ＝0.4～0.2例如：北京造纸六厂打浆机的电动机功率为180KW ，软起动时，电动机的电流达到1500A ，而采用动态无功功率补偿装置后，电动机的起动电流变为400A ，并且网压跌落由△U ＝60V 下降为△U ＝3V变流装置(SCR)的功率因数：cos ϕ ≅ cos α α为整流角当αmax ＝300时， 功率因数：cos ϕ ≅ cos α＝0.866 Q ＝50％S当α＝600时， 功率因数：cos ϕ ≅ cos α＝0.5 Q ＝87％S当起动、低速咬钢时，α ≅ 800 功率因数：cos ϕ ≅ cos α＝0.17 Q ＝98％S例如：衡水京华焊管厂在轧钢车间使用变流装置，采用动态无功功率补偿装置(2.4MVAR)后，在整个轧钢过程中，功率因数始终保持在0.95以上。
1.2 抵消负载产生的谐波无功功率（谐波无功功率主要由非线性负载产生）变流装置(SCR)产生谐波无功，理论证明：三相全控桥整流逆变装置，六只晶闸管对称触发时产生6N ± 1次谐波，幅值为161N ±。
十二相变流装置产生12N ± 1次谐波，幅值为1121N ±。
交流电弧炉非对称产生偶次谐波。
1.3 解决三相不平衡负载的平衡化问题根据不平衡三相负载理论：三相负载电流由三相平衡的正序电流和三相不平衡的负序电流及零序电流组成。
（无零线的系统无零序电流）如果系统无零序电流，通常将解决三相不平衡负载的平衡化问题归结为消除三相不平衡负载的负序电流。
理论证明：三相负载电流Ia ，Ib ，Ic 中如果没有无功电流，并且零序电流为零，负序电流必然为零，即三相电流对称。
那么三相不平衡负载的平衡化问题就转化为各相无功电流的补偿问题。
35KV动态无功补偿装置技术规范书8.18
招标邀请号：HNSD－FD－RS00X华能莱州风电场二期47MW工程35KV动态无功补偿及谐波治理成套装置（SVG型）招标文件第三卷技术规范书招标方：华能山东发电有限公司设计单位：山东电力工程咨询院2011年08月济南目录第一章总则 (2)第二章技术规范 (3)第三章供货范围 (13)第四章技术服务 (15)第五章交货进度 (17)第六章质量保证和试验 (18)第七章技术服务和设计联络 (20)第八章包装、运输和储存 (23)第九章分包与外购 (24)第十章大(部)件情况 (25)第十一章差异表 (25)第一章总则1.1本设备技术规范书适用于华能莱州风电场二期47MW工程35kV动态无功补偿及谐波治理成套装置。
它提出该装置的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2 本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，投标方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。
1.3 如果投标方没有以书面形式对本技术规范书的条文提出异议，则意味着投标方提供的设备完全符合本技术规范书的要求。
1.4 本设备技术规范书所使用的标准如遇与投标方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。
1.5 本设备技术规范书经招、投标双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。
1.6 本设备技术规范书未尽事宜，由招、投标双方协商确定。
第二章技术规范2.1使用环境条件2.1.1 周围空气温度极端最高温度 38.5℃极端最低温度 -16.1℃2.1.2 海拔高度 2～7m2.1.3 最大风速 28.5m/s2.1.4 多年平均相对湿度 71%2.1.5 地震动峰值加速度 0.15g（地震烈度按7级考虑）2.1.6 污秽等级 IV级2.1.7 覆冰厚度 10mm2.1.8 系统概况2.1.8.1系统额定电压 110kV2.1.8.2系统最高电压 126kV2.1.8.3系统额定频率 50Hz2.1.8.4系统中性点接地方式有效接地2.1.8.5风电场110kV母线短路容量 2396.94MVA2.1.8.6风电场35kV母线短路容量 597.38MVA2.1.9 安装地点2.1.9.1华能莱州风电二期升压站内，SVG本体与启动装置户内柜式安装，连接变压器户外安装。
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电能形成 （电源）
功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。
0 cos 1.0
功率三角形
S 2 Q2 P2
Q S
P S cos
扰量，使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、
传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般 为2≤n≤40。
2、谐波源 向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气
设备称为谐波源。具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，例
如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、中频炉、 感应炉、荧光灯等。我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电
(能源电［1988］18号 ，电力系统电压和无功电力管理条例)
• 功率因数考核和电费调整 为调动用户改善电压，管好无功设备的积极性，凡受电容量在 100kVA(kW)及以上的用户均应按国家批准的《功率因数调整电费办法》 的有关规定，实行功率因数考核和电费调整。 • 用户总电费的计算 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 （关于实行峰谷电价的通知，粤价„2003‟19号）
装置适用范围
该装置广泛应用于电力、钢铁、煤矿、铁道、石油、 机械、冶炼、化工、造船、港口、轻工、建材、矿山等低 压380v、660v、1000V供配电系统中，要求动态无功补偿 且需要抑制或治理谐波的场合，尤其适用于轧机、电焊机、 起重机、电梯、行车等有谐波，无功负荷较大且波动频繁 的场合。
各种负荷特点
电焊设备
金属加工 提升、皮带
0.35-0.60
0.55-0.65 0.5-0.75
锻压设备
铸钢铸铁(中 频炉) 水泵风机
0.55-0.65
0.88-0.97 0.70-0.80
工业电热
家用电器 照明电器 冷轧设备
0.5-0.85
0.5-0.8 0.3-0.7 0.3-0.7
功率因数低的不良影响
1、降低发电机的输出功率，当发电机需提高功率无功输
出，低于额定功率因数运行时，将使发电机有功输出
降低。 2、降低了变电、输电设施的供电能力。 3、使网络电力损耗增加（网络中的电能损失与功率值一 平方成反比），如电机、变压器、电力电缆等。 4、功率因数愈低线路的电压降愈大，使得用电设备的运 行条件恶化。
无功补偿原理
P+jQ
系统
PL+jQL -jQC
电容量制造精度小于1%，以保证滤波器有较低的谐振阻抗。电容
器为防爆滤波电容器。 滤波电抗器：采用铁芯闭合磁路结构，具有防止电磁场辐射的屏 蔽磁路，不产生射频干扰影响其它控制设备，电感量制造精度小 于1%。 动态滤波无功补偿控制器 电容器保护单元
RTSC动态无功补偿装置技术参数
1. 额定工作电压：AC 0.4kV～1kV 2. 电压畸变率： 满足GB/T14549－93《公用电网谐波》标准规定的要求。 3. 功率因数：COSφ ≥0.90 4. 工作电压、电流：装置允许在1.1倍的额定电压或1.3倍的额定 电流下长期工作。 5. 动态响应时间：<20ms。 6. 补偿总容量：根据客户实际需求 7. 主接线方式：三相(角形接法)或星形接线 。 8. 保护功能：装置设计有相应的保护及信号设施。主要有：短路 保护；过流保护；过压保护；失压保护；单台电容器还有单台 熔断器保护。
3、响应迅速
滤波器组由控制器控制投切，提高了滤波器组的快速响应能力， 可根据配电系统的负荷情况动态频繁的投切。动态响应时间不超过 20ms。
4、控制、装置功能先进
功能强大、易于调试的液晶显示控制器，可实时显示系统电压、 功率因数、投入系统滤波器的组数、系统电流等数据。可对功率因数、 过压值、失压值、过流值、谐波畸变率值、投切延时等参数进行编程。 有过压、过流、欠流等报警功能。
RTSC动态滤波补偿装置优点
1、准确的测量及完善的设计 设计滤波器的首要条件是谐波测量的准确性，有了准确的测量加 上完善的设计才能得到良好的滤波效果。我公司采用的A级精度的电能 质量测试仪保证了测量的准确性，采用的高端设计和仿真软件有效的 保证了设计的完善性和可靠性。 2、可靠的晶闸管触发 我公司研制开发的晶闸管触发控制电路，采用晶闸管柔性投切技 术（FACTF）。这种技术可有效的解决采用传统晶闸管电压过零投切技 术时产生的过电压、过电流、暂态冲击等问题。充分解决了晶闸管触 发可靠性低、波形畸变、晶闸管损坏的问题。 3、完善的保护 可以实现长期免维护。保护功能包括滤波器组过电流保护、晶闸 管过热保护、过压保护、欠电压保护。运行可靠性高。 4、精确迅速的控制 动态功率补偿装置的控制器的控制模块是以数字信号处理器DSP 和高精度采样电路为基础，在每一个电网周期对所有数据进行分析。 先进的控制方法，在5~20ms内计算出所需要无功补偿的技术，在谐波 严重的情况下能进行理想的动态补偿。
2、港口负荷特点 码头主要负荷是卸船机、斗轮机、装船机、皮带机等 设备，这些设备在生产过程中频繁起动，具有很大的波动 性。特别是在吊装货物的过程中，无功波动更加明显，影 响电压稳定。电网原采用固定式的电容补偿装置进行功率 因数补偿，但存在以下问题： 1）固定式电容补偿装置，由现场值班人员手动操作。 2）功率因数达不到0.9，每年利率调整费额达到几十万元。 3）备操作频繁，经常出现故障。 4）维护量大。
有功功率、无功功率与功率因数
电源 PG+jQG
升压 变压器
输电线 ∆P+j∆Q
降压 变压器
M 电力用户 PL+jQL
交流发电机 输出的功率 (视在功率 -容量) (kVA)
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。
要求。
RTSC动态无功补偿装置主要器件
塑壳断路器： 动态投切开关：采用先进的大功率晶闸管电流零过度投切技术， 在10ms内完成投切，实现零电流投入零电流切除，确保无涌流，
无冲击；同时配置智能型微机数字驱动、保护模块。
滤波电容器：中外合资佛山市顺德润华电力电容器有限公司该公 司所生产滤波电容器，可以长期承受的谐波电流为基波电流的2倍。
就近提供负载所需的无功功率，避免负载与电源进行无功功率交换。
作用：
减少由于无功功率在电路内往返传输过程中引起的电能损失； 减少由于无功功率在电路内往返传输过程中引起的电压损失；
增加设备输电能力；
提高系统的稳定性。
国家相关政策
•节电措施 各级电压的电力网和电力用户都要提高自然功率因数，并按无 功分层分区和就地平衡以及便于调整电压的原则，安装无功补偿设备和 必要的调压装置。 •电能质量与节电监察 各级电力部门要对所管辖电网(包括输配电线路、变电站和用 户)的电压质量和无功电力、功率因数和补偿设备的运行进行监察、考 核。各电力用户都要向当地供电部门按期报送电压质量和无功补偿设备 的安装容量和投入情况，以及无功电力和功率因数等有关资料。电网和 用户都要提高调压装置和无功补偿设备的运行水平。
5、合理的滤波补偿设计方案
根据客户系统专门设计，滤波效果明显，补偿后功率因数满足要 求。装置所采用的晶闸管投切电力滤波器这一新技术的应用，为配电 系统提供了一种动态补偿提高功率因数、滤除谐波及稳定电压改善电 能质量，降损节能的新手段。
图 1 非零过渡过程投切电容器 组的电网电压和电流波形图
图 2 零过渡过程投切电容器 组的电网电压和电流波形图
RTSC动态滤波补偿装置特点
1、动态投切开关
通过控制晶闸管实现各次滤波器组无触点自动投切，采用先进的 晶闸管柔性投切技术（FACTF）和特殊工艺设计的滤波器，避免了传统 接触器投切及晶闸管过零投切时产生的涌流、暂态冲击，无需放电即 可再投。延长了动态补偿系统的使用寿命。
2、谐波滤除兼无功补偿
不仅可以自动跟踪系统无功负荷变化，进行快速无功补偿，还可 以滤除电力系统中的谐波电流，保证用户功率因数在规定的范围内。 并且由于电容器与电抗器串联。
内，还电网一个洁净的电气环境，营造“绿色电网”，谐波治理
具有十分重大的意义。
动态无功补偿及动态滤波补偿概述
动态功率补偿：投切开关采用大功率电力电子开关器件和微处理
器控制技术快速满足电网的无功需求，维持高瞬时功率因数值。
动态无功补偿响应时间迅速可达20mS。 动态滤波无功补偿：在滤除谐波与补偿无功功率能同时满足电网
负载
无功补偿原理图 功率平衡： P jQ P L jQ P PL
cos
L
L
- jQ
C
PL j ( Q
L
- Q
C
)
Q Q
- Q
C-1ຫໍສະໝຸດ cos tg(当 Q L Q C时 : P PL { Q 0 cos 1 . 0
Q ) P
无功补偿的意义和作用
意义：
RTSC系列动态滤波 无功补偿装置
技术介绍
浙江瑞泰电力电子有限公司 2010-8-18
背景知识
• 无功功率补偿
• 谐波治理
• 动态无功补偿概述 • 动态滤波无功补偿概述
无功功率补偿
• 无功补偿的概念与作用 • 国家相关政策
无功补偿的概念与作用
• • • • • 有功功率、无功功率与功率因数 自然功率因数与标准功率因数 功率因数低的不良影响 无功补偿原理 无功补偿的意义和作用
谐波治理
• 谐波概述
• 谐波的危害
• 谐波治理的意义
谐波概述
1、谐波定义 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数 分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电 网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的 比值（n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波， 称为非谐波（Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种 干