在低压配电系统中,无功补偿的补偿位置、补偿方式、补偿容量、控制器的选择、串联电抗器的选择等,都需要针对不同的项目进行优化设计。目前工程实际存在的无功补偿方式按补偿位置分类有集中补偿、就地补偿和分组补偿。其中在变电站集中补偿的方式最为广泛。为了抑制电容器回路合闸涌流和谐波电流,通常在电容器回路中串接电抗器。串入的电抗器自身的感抗会抵消电容器的部分容抗。反向压降会抬高电容器的端电压,即对电容器的有效补偿量产生影响。因而,在进行无功补偿容量的计算时,要根据系统运行电压、电抗率的选择以及电容器额定电压进行修正计算,算出实际需要的无功补偿容量,下面对低压配电系统集中补偿的无功容量的选择进行简单分析。

改善电压调节。负载对无功需求的变化,会引起供电点电压的变化,对这种变化若从电源端(发电厂)进行调节,会引起一些问题,而补偿设备就起着维持供电电压在规定范围内的重要作用。

电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能是电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。

有源谐波滤波器原理图

与一般无线电电磁干扰一样,变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合三种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载,对并联的电气设备产生干扰;感应耦合是指在传导的过程中,与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰;电磁辐射是指变频器输出端的高次谐波还会产生辐射作用,对邻近的无线电及电子设备产生干扰。高次谐波的危害具体表现在以下几个方面:

(4)开关设备:由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率,使暂态恢复峰值电压增大,破坏绝缘,还会引起开关跳脱、引起误动作。

(3)对于装设多台变频器的场合,可各配专用的变压器,利用输入变压器相位错开的方法抑制高次谐波。

除了采用诸如隔离、屏蔽、接地、合理布线等抑制干扰传播的技术方法以外,还可以采取回避和疏导的技术处理,如滤波、吸收和旁路等等,这些回避和疏导技术简单而巧妙,有时可以代替成本费用昂贵而质量体积较大的硬件措施,收到事半功倍的效果。

最近有新闻报道,一家工厂在不加班无多耗的情况下,该月的电费竟多出了8000多元。分析原因,由于变电所到该厂配电房架空线或是高压电缆,线路较长,高压电缆或架空线与大地之间形成局部小电容,电容呈现容性,功率因数超过了1,也就是在不用电的基础上线路呈现容性,无功会反向倒送系统,这样增加了线路的损耗、抬升了线路电压、严重缩短了用电负荷的寿命。

由此可见功率因数的高低对系统影响很大,过高或太低,都会存在罚款,而且都会造成不同的影响;个人认为它就好比车轴的润滑油,太少会增加车轴的负担减少寿命,太多会造成打滑;功率因数不仅对电力系统,而且对企业的经济运行有着重大意义。工业企业在考虑提高功率因数时,应采用人工无功补偿装置,以提高电力系统的功率因数,改善供电质量。无功补偿电容器具有投资少,有功功率损耗小,结构简单紧凑,运行维护方便,故障范围小等优点,故在一般企业供配电系统得到广泛应用。确定无功功率的补偿方案,除应作技术经济比较外,还应考虑下列因素:

当电流在纯电阻即电阻为零的情况,电流能够全部正常的转换为所需要的能量,进行无功功率补偿。这个时候的电流是不进行任何做功过程的,消耗的电能为零。但是在实际的生产和用电过程中,我们所使用的电流载体都为非纯容性或纯感性,存在一定的电阻,有时候甚至会很大,这个时候的电流没有全部转换为我们所需要的能量,反倒进行了做功过程。电能没有得到很好的利用,造成了大量电能的浪费现象。

有源谐波滤波器原理图

(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。

有源滤波器能够对谐波进行有效治理,延续了可能受损设备的寿命,减轻了损失,有效保护了精密设备,让用户更加安全节能的使用电力。