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。

改善功率因数。要尽量避免发电机降低功率因数运行,同时也防止向远方负载输送无功引起电压和功率损耗,应在用户处实行低功率因数限制,即采取就地无功补偿措施。

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。

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输入端谐波产生机理:变频器的主电路一般为交一直一交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压,经电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流电压。在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和高次谐波,谐波次数通常为6n±1次高次谐波,其中的高次谐波将干扰输入供电系统。如果出现电源侧电抗充分小、换流重叠角\"可以忽略强狂,那么n次高次谐波为基波电流的1/n。输出端谐波产生机理:在逆变输出回路中,输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。对于GTR大功率逆变元件,其PWM的载波频率为2~3kHz,而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。同样,输出回路电流信号也可分解为只含基波和其他高次谐波。

(3)电力电容器:当高次谐波产生时由于频率增大,电容器阻抗瞬间减小,涌人大量电流,因而导致过热、甚至损坏电容器,还有可能发生共振,产生振动和噪声。

(1)在变频器交流输入侧设置交流电抗器增大整流阻抗使整流重叠角增大,减小高次谐波。

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。

使用电力的用户,需要安装相关设备改变无功功率的流动,而无功补偿就是通过减少或者补偿电力传送过程中的无功功率来实现对电压的控制,以实现降低损耗,提升质量,保证电力系统安全的目标。

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。

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(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;

有源滤波器结合无功功率补偿装置,可大大降低设备损耗,避免浪费。有源滤波器是一种动态监测系统,所以能够对电网中的谐波进行及时有效的滤除,而且效率极高,一般完成度都在百分之九十以上。