低压电网的无功补偿

为啥使用无功补偿?

　　电气设备和变压器等在运行时需要消耗能量，不能转化为有功功率的，被称为无功功率Q，此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和。

　　无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。

　　功率因数过低会受到电力部门的罚款甚至会中断企业用电。

　　高压供电的工业用户和高压供电带有负荷调压装置的电力用户，功率因数为0.90以上。其他100kVA及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85。
工作原理

　　ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿。其原理为：ANSVC低压无功功率补偿装置通过CT采集电流、电压信号，通过无功补偿控制器计算，计算出投切电容器的方案，通过无触点开关控制各组电力电容器投切。

【进行无功补偿的原因】在电力系统中，如变压器、电动机等许多工作时需要励磁的设备都需要从电力系统中吸收感性无功功率来励磁工作的，还有输电线路具有分布电容，在电压下将产生容性无功功率，也就是说线路要吸收感性无功。在电力系统中，发电机是的有功电源，也是为基本的无功电源。如果我们只依靠发电机来提供无功功率的话，电力系统中之间由于无功功率不断地来回地交换会引起发电、输电及供配电设备上的电压损耗及功率损失，况且发电机发出的所有功率等于有功功率与无功功率的矢量和，提供的无功功率多时，提供的有功功率就少了，这种运行方式也是很不经济的。假如系统会用这种方式运行，由于各种变压器、电动机等感性无功负荷离发电机太远，无功功率不断地在这些点之间来回地进行流动，会导致线损增大此时还会增加发电机、变压器及其他电器设备和导线的容量，还会使用户选择控制、测量的规格加大。何况上述运行方式下，提供的无功功率是很有限的，对于整个电力系统来说，对无功功率的需求是很大的。当无功功率不足时，会使线路及变压器的压降增大，如果是冲击性无功功率负载，会产生电压剧烈波动，使供电质量严重降低。比如电弧炉、轧钢机等设备会频繁的无功功率冲击，会使电网电压剧烈波动，甚至是同一电网上的用户无法正常工作。当电压降落时，会对许多设备的使用产生不良影响。比如降落过多，电动机可能停止运转，或不能启动。电压降低，电动机电流将显着增大，绕组温度升高，严重情况下会使电动机烧毁。

【无功功率】是交换功率的幅值，反映了内部与外部交换能量的能力大小，即电源与电感与电容之间能量交换的值。
1、电力网在运行时，电源供给的无功功率是用来在电气设备中建立和维持磁场，进行能量的交换的，它为能量的输送、转换创造了必须的条件。没有它，变压器就不能变压和输送电能，没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就旋转。
2、由于无功电力不直接做实际消耗之功，他仅完成电磁能量的相互转换，反映出交流电流电路中的电感、电容和电源之间进行能量交换的规模，因而也就不消耗燃料或水能。
3、无功功率和有功功率是密切相关的，输送有功电力时需要消耗无功功率，输送无功功率时需要消耗有功功率，无功功率和有功功率都是通过电流传输的，导体中的电流成分既包括无功成分，也包括有功成分。这个电流通过导体的电阻和电抗时，就会造成无功损耗和有功
损耗，还会造成电压降落，直接影响电力网的经济安全运行。
4、电力系统中的无功损耗包括变压器的无功损耗：励磁损耗和绕组中的损耗，以及电力线路的无功损耗：并联电纳和串联电抗。
4 执行标准

　　GB/T 7251.1-2013 《低压成套开关设备和控制设备*1部分》

　　GB/T 14549-1993 《电能质量：公用电网谐波》

　　GB/T 15543-2008 《电能质量：三相电压允许不平衡度 》

　　GB/T 18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》

　　GB/T 15576-2008 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》
一般来说无功补偿的方式分为三种：会集补偿、涣散补偿、就地补偿。
会集补偿：

一般在首要的变、配电站，但其补偿的首要是线路及变配电站的无功需求；安稳电压的需要；还有就是弥补涣散补偿、就地补偿后的余下的无功。这个量一般不会做得特别大。

涣散补偿：

一般在配电站、室进行，一般是对用电网络面积不太大的用电网络进行补偿；补偿容量依据用电负荷状况而定。


就地补偿：
对大容量的负载进行的，在负载邻近装备，能够的节约电力能源的损耗。这三种补偿方法，以就地补偿作用，可是其投入大，补偿设备运用率不高，有浪费嫌疑。一般状况下，三种方法配合运用，也能够将变、送、用电网络的无功补偿到一个十分合理的程度。

无功补偿到底是怎么回事呢？


一、功率的概念
功率（英语：power）是单位时间内做功的大小或能量转换的大小。
1、视在功率：视在功率是指发电机发出的总功率，其中可以分为有功部分和无功部分。
2、有功功率：有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。
3、无功功率：是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，建立磁场，就要消耗无功功率。无功功率不做功，但要**有功功率的传导必须先满足电网的无功功率。
二、需要无功补偿的原因
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。
但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以**用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。无功补偿是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换，这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
三、无功补偿的一般方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
（1）低压个别补偿
低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连接运行（如大中型异步电动机）的无功消耗，以补励磁无功为主。
低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停动时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送，具有投资少、占位小、安装*、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
（2）低压集中补偿
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切，电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
（3）高压集中补偿
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10KV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，补偿效益高。
四、无功补偿装置的分类
无功补偿有很多种类：从补偿的范围划分可以分为负荷补偿与线路补偿，从补偿的性质划分可以分为感性与容性补偿。
什么是无功补偿?

　　电网中的感性负荷，在运行过程中必需向这些设备提供相应的无功功率。

　　在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供并由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。
无功补偿的二次线在实现的同时必须充分考虑到负载的应用现场的基本要求和限制因素以及各项负载本身的电气特性它会导致电度表对一个系统总的用电量的过度计量不产生任何次谐波改变当前家庭生活中与节能减排不相适应的观念、行为合理配置设备。


系统设计之初，需要结合整柜系统的控制原理、电气原理，综合考虑投切开关的输入、输出绘制二次原理图。考虑投切输入、输出线路以及电容投切指示线路，需要花费大量的时间去构思，布局线路的走向，造成很大限度的时间浪费。
二次线路的布局，严重影响生产、装配的进度。需要花费时间打印线缆电气标号，测量线缆长度，裁剪、压线、接线。多组线缆缠绕在一起，*混淆，很大程度上增加生产的难度。生产经验证明二次线缆裁剪导致的浪费占线缆采购量的1/3，直接影响采购成本，增加损耗，带来生产周期等一系列困扰。
二次线缆缠绕繁杂，调试难度增加，需要根据二次原理图，依次查询、测量。生产过程*问题，调试过程很快就能完成，一旦存在问题，需要花费至少半个小时的时间去排查问题，很大程度上增加了时间成本，严重影响生产效率，并且作为事故的易发生点，直接影响用户后期的使用。
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只需一根网线，就能实现集控制，传送，测量于一体的新型控制，彻底取代二次线缆，生产、组装效率足足提升一倍。
无功补偿控制器采用控制主体与显示分离，通过网线实现显示、控制同步，完整意义上杜绝了二次线缆的使用，并且电容器投切指示被细化、分析，软件设计融入到控制器，通过控制器显示页面观察电容器运行状态。

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