Ⅰ、異步電動(dòng)機(jī)及變壓器的空載無(wú)功功率補(bǔ)償(也稱'隨機(jī)補(bǔ)償'、'隨器補(bǔ)償')
1、補(bǔ)償原理
1)電動(dòng)機(jī)空載無(wú)功功率補(bǔ)償就是當(dāng)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)在7.5kW及以上時(shí)，以電動(dòng)機(jī)的空載無(wú)功功率為基數(shù)，乘以適當(dāng)補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行電容量的配置，實(shí)行就地補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式是將電容器安裝在電動(dòng)機(jī)旁，電容器與電動(dòng)機(jī)直接采用一套控制和保護(hù)裝置或接在控制斷路器或磁力啟動(dòng)器的下樁頭和電動(dòng)機(jī)一起投切。
2)變壓器為完成電能的變壓和傳輸，必須從電網(wǎng)中吸收無(wú)功功率用來(lái)建立主磁通，這是必不可少的。輸配電網(wǎng)絡(luò)中成千上萬(wàn)臺(tái)配變消耗著大量無(wú)功功率。變壓器空載無(wú)功功率補(bǔ)償就是隨變壓器配置一定數(shù)量的電容器，用電容器發(fā)出的無(wú)功功率來(lái)供給變壓器完成主磁通的建立，而不從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率來(lái)建立主磁通。
2、補(bǔ)償容量的確定
1)利用電動(dòng)機(jī)空載電流計(jì)算補(bǔ)償容量
①按下式計(jì)算補(bǔ)償電容器容量Qc
式中: K -為補(bǔ)償系數(shù),一般取K =0.9， Ue -為額定電壓(kV)
②實(shí)測(cè)空載電流 ,代入⑴式中得Qc
2)變壓器隨器補(bǔ)償容量確定的原則:補(bǔ)償容量不超過(guò)配變空載無(wú)功功率即空載運(yùn)行時(shí)不發(fā)生倒送。過(guò)補(bǔ)償會(huì)造成變壓器空載時(shí)無(wú)功功率倒送和產(chǎn)生電磁諧振，尤其在電源缺相運(yùn)行時(shí)，可能發(fā)生鐵磁諧振過(guò)電壓，造成燒毀設(shè)備事故。
Ⅰ0%-變壓器空載電流百分值
Se -配變?nèi)萘?kV)
K-補(bǔ)償系數(shù)，一般取0.90
3、TBBX型無(wú)功就地補(bǔ)償裝置
Ⅱ、10kV(6kV)線路的無(wú)功補(bǔ)償
1、線路補(bǔ)償?shù)脑?/p>
由于用戶端隨機(jī)、隨器、隨荷補(bǔ)償?shù)牟煌耆蛭催M(jìn)行補(bǔ)償，線路上仍有大量的無(wú)功負(fù)荷在傳輸。采用在10kV(6kV)線路上并聯(lián)高壓電容器實(shí)現(xiàn)就近補(bǔ)償，以降低線路傳輸電流，降低線路損耗，這就是線路無(wú)功補(bǔ)償。
2、線路補(bǔ)償容量的確定
線路補(bǔ)償電容器裝置一般安裝在室外電線桿上，設(shè)有自動(dòng)投切裝置，所以只能進(jìn)行固定補(bǔ)償。為此選定的電容器容量必須為線路流動(dòng)的最小無(wú)功負(fù)荷，否則會(huì)發(fā)生無(wú)功倒送。所以要進(jìn)行線路無(wú)功補(bǔ)償就必須實(shí)測(cè)低谷時(shí)期無(wú)功負(fù)荷，然后確定無(wú)功補(bǔ)償容量。
3、線路電容器安裝地點(diǎn)及具體容量
①無(wú)功負(fù)荷沿線路均勻分布
根據(jù)理論計(jì)算，從降低線損的角度看，以下補(bǔ)償容量和安裝位置為最佳值:
由表可知:配電線路上電容器的安裝組數(shù)越多，降損效果越大，但這給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)不便，相應(yīng)的增加了工程投資，而且隨安裝組數(shù)增加，對(duì)應(yīng)于增加單位補(bǔ)償容量所得到的無(wú)功線損下降率減少，因此，一般對(duì)于均勻分布負(fù)荷的配電線路，以安裝一組補(bǔ)償電容器為宜，最多兩組就足夠了。
②無(wú)功負(fù)荷沿線路非均勻分布
在一個(gè)供電區(qū)內(nèi)，各條線路的負(fù)荷往往是不均勻的，不能機(jī)械套用以上公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而應(yīng)具體計(jì)算具體確定補(bǔ)償方案。在此不做詳細(xì)介紹。
4、采用線路電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)
線路電容器補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，容量選擇適當(dāng)，補(bǔ)償效果也較好，缺點(diǎn)是運(yùn)行環(huán)境惡劣、維護(hù)困難。本裝置控制箱和投切箱子分體控制，方便操作維護(hù)，不會(huì)對(duì)操作人員造成事故傷害。
5、線路用柱上式高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置
柱上式高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置)適用于10千伏或6千伏配電線路中，通過(guò)對(duì)電容器的自動(dòng)跟蹤投切，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路電壓和無(wú)功的綜合控制，能有效的提高線路的功率因數(shù)、降低線路損耗、改善供電線路電壓質(zhì)量。
本裝置可根據(jù)用戶技術(shù)要求設(shè)定參數(shù)，裝置自行判斷、分析，通過(guò)時(shí)間、電壓、時(shí)間電壓、功率因數(shù)和電壓無(wú)功五種控制方式，實(shí)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容組的自動(dòng)投切。同時(shí)本裝置還具備完善的保護(hù)功能，具有電容器過(guò)流速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)、電容器延時(shí)保護(hù)、機(jī)構(gòu)故障保護(hù)、缺相保護(hù)、拒動(dòng)保護(hù)和日動(dòng)作次數(shù)限制等功能，還具有有線和無(wú)線通訊功能。
本裝置選用電容器投切專用真空接觸器作為電容器的投切開(kāi)關(guān)。將接觸器、控制電源變壓器等放置在不銹鋼箱體內(nèi)，自動(dòng)控制裝置放在小控制箱內(nèi)，并與高壓并聯(lián)電容器及跌落式熔斷器、避雷器等安裝在一根線桿上，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)試方便。
Ⅲ、變電所10kV(6kV)母線的無(wú)功補(bǔ)償(也稱'變電站集中補(bǔ)償')
一般用戶端補(bǔ)償和線路補(bǔ)償很難全部補(bǔ)償?shù)粲脩羲锜o(wú)功功率。特別是我國(guó)特定的經(jīng)濟(jì)狀況，許多地區(qū)用戶補(bǔ)償和線路補(bǔ)償由于經(jīng)濟(jì)條件所限，補(bǔ)償裝置很少，所以有大量無(wú)功功率要由上一級(jí)電網(wǎng)經(jīng)過(guò)主變壓器流入配電網(wǎng)絡(luò)。變電所10kV(6kV)母線無(wú)功補(bǔ)償指在變電所10kV(6kV)母線上并聯(lián)電容器組，用其發(fā)出的無(wú)功功率滿足變電所下級(jí)10kV(6kV)配電網(wǎng)絡(luò)的需要。
2、變電所電容器容量的確定
⑴一般新上變電所電容器補(bǔ)償容量按主變?nèi)萘康?0-30%配置。
⑵按實(shí)際無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行配置，一般取正常無(wú)功負(fù)荷偏低一點(diǎn)進(jìn)行配置。具體確定方法參見(jiàn)以下說(shuō)明。
①只裝設(shè)一組電容器
一組電容器容量應(yīng)按以下原則進(jìn)行配置:取一QC讓下圖(b)中陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補(bǔ)償效果越佳。
24小時(shí)無(wú)功負(fù)何變化及補(bǔ)償容量確定圖
注:圖(a)表示的是連續(xù)24小時(shí)實(shí)際無(wú)功負(fù)荷的變化情況。圖(b)是將24小時(shí)無(wú)功負(fù)荷按從小到大的順序排列的無(wú)功負(fù)荷圖，便于問(wèn)題的分析。
②裝設(shè)多組電容器
一般按最大無(wú)功負(fù)荷配置電容器總?cè)萘?，然后分成幾組，每組容量為Qc/N，再確定每組由幾個(gè)電容器并聯(lián)而成，每組通過(guò)一個(gè)接觸器并網(wǎng)運(yùn)行。圖中所示電容器組數(shù)越多，補(bǔ)償效果越好。QC1、QC2取值應(yīng)使下圖陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補(bǔ)償效果越佳。
3、高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置簡(jiǎn)介
TBBV系列電壓無(wú)功綜合自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置(簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償成套裝置)，適用于35~220kV變電站6kV、10kV或35kV的電網(wǎng)中。裝置根據(jù)母線電壓的高低和無(wú)功功率的需求狀況，通過(guò)對(duì)變壓器有載調(diào)壓分接頭的自動(dòng)調(diào)節(jié)和并聯(lián)電容器組的自動(dòng)跟蹤投切，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電壓和無(wú)功的綜合控制，保證供電電壓質(zhì)量和功率因數(shù)達(dá)到期望要求，從而達(dá)到降低電能損耗，減少電壓波動(dòng)，提高設(shè)備利用率的目的。
⑴裝置的保護(hù)
在設(shè)備安全運(yùn)行上如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障，發(fā)現(xiàn)故障后盡快的把故障電容切掉，是保證高壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備安全運(yùn)行、避免爆炸事件發(fā)生的根本條件而電容器早期故障的發(fā)現(xiàn)，用常規(guī)的電流保護(hù)不容易解決，原因是單只高壓電力電容器內(nèi)部是由多個(gè)小單元電容器串聯(lián)而成，額定電壓分配在每個(gè)單元電容器上，電容器損壞時(shí)，首先是內(nèi)部一個(gè)單元電容發(fā)生擊穿損壞，這時(shí)電流增大很小，用常規(guī)的電流保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。
電容器組綜合保護(hù)裝置設(shè)計(jì)有故障和事故有兩種保護(hù)。故障保護(hù)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的早期擊穿故障，避免由故障發(fā)展到事故狀態(tài)。事故保護(hù)能避免事故擴(kuò)大向上一級(jí)蔓延。故障保護(hù)設(shè)計(jì)有三個(gè)保護(hù)層面，第一層電壓不平衡保護(hù)，第二層1段過(guò)流保護(hù)，第三層2段過(guò)流速斷保護(hù)。電容器內(nèi)部某個(gè)小單元電容發(fā)生擊穿短路時(shí)，電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯，每組電容器的零序電壓是由并聯(lián)在每相電容器上的PT構(gòu)成開(kāi)口三角檢出的，不受任何外界及電源不平衡的影響，只有電容器組三相容量發(fā)生不平衡時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，所以這種保護(hù)能準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障，盡快的把故障電容器切除掉，避免爆炸事件的發(fā)生。1段過(guò)流保護(hù)和2段過(guò)流保護(hù)過(guò)電流的整定值整定在額定電流的1.25-1.45倍，并與時(shí)間定值配合使故障保護(hù)更加可靠，保證設(shè)備安全運(yùn)行，使電容器有故障發(fā)生時(shí)不會(huì)發(fā)生爆炸著火事故。
⑵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
裝置放置在電容室內(nèi)，把每組的真空接觸器、避雷器、隔離開(kāi)關(guān)、放電線圈、電抗器以及電容器集中放置在一個(gè)柜子內(nèi)，每臺(tái)是獨(dú)立的一套單元，可以獨(dú)立的進(jìn)行投切控制及保護(hù)。采用分體式柜體，方便運(yùn)輸和安裝;運(yùn)行更加安全可靠;每組電容器放在一個(gè)分體柜內(nèi)，一旦出現(xiàn)故障，不會(huì)對(duì)其它部件造成影響;便于維修，可分組檢修，不影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行。
IV、其它的高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置介紹
1、TBBHW-10/6KV高壓集合式無(wú)功補(bǔ)償成套裝置
戶外型裝置主要組成部分:隔離開(kāi)關(guān)帶接地，空芯串聯(lián)電抗器，集合式電容器，過(guò)電壓保護(hù)器及放電計(jì)數(shù)器，全密封放電線圈，熱鍍鋅支架圍欄母線絕緣支柱等。
2、TBBX-10/6KV高壓戶外框架式無(wú)功補(bǔ)償成套裝置
戶外型裝置主要組成部分:隔離開(kāi)關(guān)帶接地，空芯串聯(lián)電抗器，電力電容器，過(guò)電壓保護(hù)器及放電計(jì)數(shù)器，全密封放電線圈，熔斷器，熱鍍鋅支架圍欄母線絕緣支柱等。
3、TBBX-24/35KV高壓框架式無(wú)功補(bǔ)償成套裝置
戶外,戶內(nèi)型裝置主要組成部分:隔離開(kāi)關(guān)帶接地，空芯/鐵芯串聯(lián)電抗器，電力電容器，過(guò)電壓保護(hù)器及放電計(jì)數(shù)器，三柱差壓全密封放電線圈，熔斷器，熱鍍鋅支架圍欄母線絕緣支柱，真空斷路器，控制保護(hù)屏等。
4、TBBKV-10-6-35KV調(diào)壓型電壓無(wú)功補(bǔ)償成套裝置
(調(diào)壓型) 電壓無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，該裝置突破傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償理念，改電容器分組投切為一次性固定投入，通過(guò)改變電容器端電壓達(dá)到改變補(bǔ)償容量的目的，解決了電容器投切中的過(guò)電壓、涌流等技術(shù)問(wèn)題，改滯后調(diào)節(jié)為實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),主要組成部分，隔離開(kāi)關(guān)帶接地，調(diào)壓變壓器(調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)采用真空有載調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān))，串聯(lián)電抗器，電容器，放電線圈，熱鍍鋅支架，控制保護(hù)屏等。
5、TSC-10KV/6KV高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置
高壓TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置由光纖觸發(fā)控制系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)、脈沖變壓器、電抗器、電容器、保護(hù)元件等單元組合而成?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)電能質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)智能投入、切除電容器組調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)的目的。當(dāng)控制器檢測(cè)實(shí)時(shí)功率因數(shù)，自動(dòng)判斷出需投入的電容器組數(shù)，控制器對(duì)指定的晶閘管閥輸出控制信號(hào)、使之導(dǎo)通將電容器組投入運(yùn)行;當(dāng)負(fù)載無(wú)功功率低于整定值時(shí)，控制器對(duì)對(duì)應(yīng)的晶閘管閥停止發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，晶閘管閥導(dǎo)通截止，電容器組退出運(yùn)行。以上工作狀態(tài)完全自動(dòng)進(jìn)行，確保投切電容器無(wú)沖擊、無(wú)涌流、無(wú)過(guò)渡過(guò)程。
6、SCV-6/10/24/35KV高壓靜止型動(dòng)態(tài)濾波無(wú)功補(bǔ)償裝置
⑴ZRSVC主要組成部分由:磁控電抗器出線柜，電容電抗放電柜，磁控電抗器，勵(lì)磁控制箱等組成
⑵MCR型靜止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置由MCR主控制單元、磁控電抗器(MCR)主體、磁控電抗器執(zhí)行單元、電抗器微機(jī)保護(hù)、電容器微機(jī)保護(hù)、電容器組、電抗器以及相關(guān)附屬設(shè)備組成。
⑶磁控電抗器(MCR)是一種全新的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，含有晶閘管和二極管等電子元件及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，屬于電力電子智能產(chǎn)品。MCR的淵源來(lái)自磁放大器以及傳統(tǒng)的飽和電抗器，但是由于他們的響應(yīng)速度慢、損耗大、噪音大、諧波大等缺點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，'磁閥'概念的提出，大大改善了飽和電抗器在損耗、噪音以及諧波等方面的性能，為飽和電抗器性能上的突破奠定了基礎(chǔ)，而控制技術(shù)與電力電子在飽和電抗器中的創(chuàng)新應(yīng)用，更是根本上改變了傳統(tǒng)飽和電抗器響應(yīng)速度慢和控制困難的缺點(diǎn)。
7、ZRXLRDG高壓限流熔斷裝置
ZRXLRDG系列高壓大容量限流斷路保護(hù)裝置主要用于大中型發(fā)電機(jī)出口的廠用變壓器或發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變壓器的斷路保護(hù)之用，亦可用于具有大短路電流的6 ~ 35kV線路中作斷路保護(hù)之用。
本裝置采用高壓限流熔斷器配合氧化鋅吸能元件來(lái)切除短路電流，真空斷路器切除正常和一般過(guò)載電流。實(shí)際運(yùn)行中若變壓器高壓側(cè)發(fā)生短路，則高壓限流熔斷器可以在預(yù)期短路電流峰值到來(lái)之前快速熔斷，同時(shí)熔斷器產(chǎn)生的弧壓將電流迫入氧化鋅電阻中快速吸收衰減，使得短路回路快速開(kāi)斷。正常開(kāi)斷和合理的過(guò)載開(kāi)斷則由真空斷路器完成。裝置內(nèi)根據(jù)用戶要求可選配高壓真空斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、新型無(wú)間隙三相組合式限壓器等設(shè)備，并可組成用戶所需的各種高壓開(kāi)關(guān)柜。本裝置采用高壓限流熔斷器和高能氧化鋅電阻的組合方案，將斷路器的控制與保護(hù)作用分離。
在正常運(yùn)行情況下，真空斷路器作為負(fù)荷開(kāi)關(guān)使用，完成正常負(fù)荷電流下的分合閘操作;在發(fā)生突然短路事故情況下，首先由限流熔斷器熔斷限流并迅速將電弧能量轉(zhuǎn)移到高能氧化鋅非線性電阻支路。這樣既能將短路電流有效地限制到預(yù)期的水平，亦可使得系統(tǒng)電感儲(chǔ)能(包括發(fā)電機(jī)、線路和變壓器等)得到有效的吸收，降低限流熔斷器的吸能容量，提高組合裝置的整體斷流水平。新型無(wú)間隙三相組合式限壓器可以有效吸收運(yùn)行中系統(tǒng)中包括大氣過(guò)電壓、操作過(guò)電壓各種諧振過(guò)電壓在內(nèi)的各種過(guò)電壓，其吸收過(guò)電壓能量、泄放殘壓和允許通流容量等均大于普通無(wú)間隙氧化鋅避雷器，并具有相間過(guò)電壓保護(hù)能力。
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