无功补偿及TSC-报告

IC
IC
IC
I

U
I
IC I RL

U
I
IC I RL

IC U
I RL
全补偿
欠补偿
过补偿
并联电容器补偿无功功率的方式
1、集中补偿：电容器组集中装设在企业或变电所的6～10kV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 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 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 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 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。 近年来，已经有许多的应用实例。
（3）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 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。
补偿器的发展历史
无功补偿的发展概况
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； 利用半控型开关，采用相控触发技术，（如：可控硅）投切电容
无功补偿及TSC
报告人:
2006.10.14
无功补偿的基础知识
•交流电的概念 •无功功率的概念
•无功补偿的意义
•补偿器的发展历史
交流电的概念
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。
直流电：方向不变的电流称为直流电。
交流电
正弦交流电的基本概念
u U m sin(t u )
u
Um

T ( ) 2
0
2
(T )
3
4
/t
交流电产生原理
N
t

Um

0
2
t
S
正弦量的三要素
幅值
2
t
Um

初相
0
角频率
正弦量的相位关系
u1 u2
U m1
0
U m2
2
t
1
u1 = Um1sin(ωt + ju ) u 2 = Um2sin(ωt)
几种典型的相位关系
u1 u2
0 0
正弦交流电路中的电阻元件
a
i
0
u
b
R
I
U
正弦交流电路中的电感元件
a
i
0百度文库
u
b
L
U
I
正弦交流电路中的电容元件
a
i
0
u
b
C
I
U
电阻元件的功率
电压 电流

0
2
p ui
功率
0

2
电感元件的功率
电压 电流
0
p ui
功率

2
电容元件的功率
电压 电流
0
p ui
功率

2
R、L、C并联电路
a
i
L
iL iC
u
b
C
iR
R
IC
IC
I
IL IR
U
IL
R、L、C串联电路
a
i
uL
L
C
UL
u
uC
U
UR
I
uR
b
R
UC
正弦交流电路中的功率
瞬时功率：
p ui
1 T 有功功率： P pdt UI cos T 0 无功功率： Q UI sin
视在功率：
Q UI
无功功率理论的研究及发展
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
第三类：适用于仪表和电能的管理和收 费
功率因素的提高
cos( )
a
i
I

U
u
b
Z
电源设备的容量不能得到充分的利用 增加线路上的功率损耗和电压降低
提高功率因素的意义
输入
变压器 800kVA
输出
0.9
时输出为0.9*800＝720kVA
并联电容补偿容量的计算
电容器的补偿容量与采用的方式的补偿方式、未补偿 时的负载情况、电容器接法等有关。
UC
U a U m 0 U b U m 120 U c U m 120
UB
1200 120
0
UA
1200
无功功率的物理意义
有功能量
L
R
无功能量
三相电路中的无功功率
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。
无功补偿的意义
一个典型的工业电网简化电路图：
u1 u2
u1 超前 u 2
u1
0
u1 u 2
u2
0
同相
u1 u2
u1 u 2
反相
u1 u 2
正交
正弦量的向量表示法
u1 u2
0
U1

U1
u1 u2
0
U1 U1
正弦量的向量表示法
u1
0
u2
U1

U1
u1 u2
0
U1

U1
瞬时功率的含义：
p u 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。
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
IR
IL
无功电流流入系统，增加线路损耗
无功补偿的办法
IL IR
IL
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 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。
无功功率的影响
（1）增加设备容量 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 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 也要加大。 （3）增加了变压器带载容量
（2）设备及其线路损耗
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。
器或电感进行补偿；
采用全控型开关、基于 PWM （脉宽调制）技术的新型静止无功功
率补偿器；
采用逆变器结构的无功功率补偿器（ASVG）。
并联电容器补偿无功功率的原理

I
U
cos
a
i
I RL
L
补偿前
IC
u
b
iC
C
iRL
R

I
1
U
IC
cos 1
补偿后
I RL
欠补偿及过补偿
0.5 时输出为0.9*800＝720kVA
三相（正弦）交流电路
u a = U m sin(ωt) u b = U m sin(ωt - 120°) u c = U m sin(ωt + 120°)
三相交流电
三相（正弦）交流电路
对称三相电路定义：幅值相等，相角依次相差120° 表示成相量形式为：
COS =
P P +Q
2 2
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0.4～0.85，电力系统要求
Cos Ф >0.9 。
无功补偿的意义
为什么要补偿？ 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，它们的大小也相同，因此电容电流可以抵消电