动态无功功率补偿基础知识

动态无功功率补偿基础知识

时代集团 --北京时代派奥斯电子有限公司杨国权2003.08.05

动态无功功率补偿基础知识

什么叫无功？ 电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换 Q 而占有的电网容量叫无功，无功功率 表达式如 下：

Q UI sin 式中无功量 Q 的单位为Var(乏),线电压的单 位为V(伏),视在电流I单位为A(安)。

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无功及分类 1、感性无功：电流矢量滞后电压矢量90度，如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等；

2、容性无功：电流矢量超前电压矢量90度，如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设 备等；

3、基波无功：与电源频率相等的无功； 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。

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什么是无功补偿？

无功补偿：指根据电网中的无功类型，人为地补偿容 性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。

无功功率有那些危害：—无功功率不做功，但占用电网容量和导线截

面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载， 谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡 颠覆。

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什么是动态无功补偿？ 动态无功补偿根据电网中动态变化的无功量实时快速地 进行补偿。

为什么要进行无功功率补偿—是为了减小供配电线路中往复交换的无 功功率，提高供配电线路的利用率。

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进行就地动补的意义是什么？

就地动补的意义—是能将用电设备至发电厂全程供配电设备、 线路、都得到补偿，降损节能效果显著，特别是 低压线路及变压器的损耗大幅度降低，企业和用 户直接受益。

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就地动补的有功节能是什么？

就地动补的有功节能—是减小供配电设备线路损耗，变压器损 耗等一切无功电流引起的发热功率。这部分损 耗功率Ps可由下式表达： Ps=i2rΣ 式中i为视在电流，rΣ为供配电设备线路电阻和。

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使用就地动补后线路损耗的节能比—补偿后视在电流的平方与补偿前视在电流的 平方之比。 即：I22rΣ:I12rΣ 式中 I1 为补偿前视在电流，I2 为补偿后视 在电流， rΣ为供配电设备线路电阻之和。

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动补与静补的主要区别及优点

静补投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动， 损坏用电设备；并且有触点投切设备寿命短，噪 声大，维护量大，影响电容器使用寿命。 动补可对任何负载情况进行实时快速补偿，并 有稳定电网电压功能，提高电网质量，无触点零 电流投切技术增加了电容器使用寿命，同时具备 治理谐波的功能。

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什么是谐波？

谐波指电网中非基波(50Hz中国)的其他频率的 电流或电压，如高此谐

波，谐波亦属于无功类别。

谐波的危害—谐波是供配电系统中的公害，可造成供配电 线路，用电设备发热，产生趋肤效应，使电气设 备、电动机产生机械振荡。干扰无线电设备不能 正常运行。电网中谐波量过大，可引起电网振荡， 造成电网颠覆的严重事故。

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高次谐波

三相六脉波整流电路有哪些高次谐波—三相整流设备含有5、7、11、13等次(6n±1)

的高次谐波，含量为基波的 1/5,1/7,1/11,1/13…1/(6n±1)高次谐波含量为： 即 1 1 6n 1 n 2

( 15 ) 2 ( 17 ) 2

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高次谐波六相十二脉波整流电路有哪些高次谐波六相十二脉波整流电路含有： 11、13、23、25…(12n±1)次高次谐波， 高次谐波电流含量是： 即 1 1 12 n 1 n 2

1 1 ( 11) 2 ( 13 ) 2

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TP-TFC系列动补的主要特点 用于低压电网，靠近负载，采用TFC(晶闸管开关滤波器)动态无功功率补偿技术，晶闸管以10ms速度直接 将滤波器投入电网，实现了低成本、高效益。 采用计算机数字化控制技术，对三相对称或非对称供 配电线路中的无功功率进行实时、动态跟踪补偿，使 功率因数始终保持在0.90以上。在电网电压高低不同 时采用不同的补偿算法以确保不发生欠补偿和过补偿。 过补偿会引起电网电压升高。

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TFC系列动补的主要特点 本技术可以抵销三相非对称负载引起的零序电流和负序电流，补偿后，三相非对称负载和本装置对电网等 效于三相对称负载。 本装置的微机故障自诊断系统可以对多种故障进行处 理，如过电流、过电压、电源缺相和相序错等，容错 运行技术的应用，提高了补偿装置在无人值守下的运 行可靠性。

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TFC系列动补的主要特点 本装置的投切时间为10ms,系统动态响应30ms。滤波器投入电网和退出电网均在电流过零点，入 网电流为正弦，确保二进制编码码投切方式对电 网不产生冲击电流，保证晶闸管安全工作，延长 补偿电容器运行寿命。

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TFC系列动补治理谐波的指标 治理五次谐波量50%以上； 非标准设计，可以对各次谐波进行治理，达到国家标准。

适用场合—适用于如：冶金、化工、船舶，造纸等工矿企业， 及居民生活小区，商业区域。

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TFC系列动补补偿量计算公式—补偿前和补偿后负载容量不变的情况下：变压 cos 器容量为S,补偿前功率因数为 1 ,补偿后功 cos 率因数要求提高到 2 ,那么补偿容量为 1 1 Q S cos 1 1 1 2 2 cos cos 2 1

—补偿前和补偿后满负载容量的情况下：变压器容 量为S,补偿前功率因数为 cos 1, 补偿后功率因

数要求提高到 cos 2 那么补偿容量为 Q S sin 1 sin 2

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计算方法 无功功率的计算方法Q S sin(cos 1 )式中S为视在功率， (cos 1 ) 为功率因数角。 线路损耗的计算公式 PS=I2 rΣ 式中I为视在电流 rΣ为供配电设备线路内阻和。 变压器的损耗的计算公式 PB= 3rBI2 式中I为视在电流， rB 为变压器内阻。

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计算方法 谐振频率的计算公式 变压器阻抗的计算公式2 3nU 2 U k Z B n 0 LB 100 S

f

1 2 LC

式中n为谐波次数， 0为电网角频率，LB为变压 器漏感，U2为变压器二次线电 压，UK为变压器阻 抗压降比，S为变压器容量。 2 n 1 滤波器阻抗的计算公式Z 式中n为谐波次数， 为感性无功于容性无功容量 之比， 0 为电网角频率。

3n 0C

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计算补偿电容的容量

如何计算安装TP-TFC动补装置后的增容容量？ 如何计算安装TP-TFC动补装置后的节电量？

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示例例如：某配电的一台1000KVA/400V的变压器，当 前变压器满负荷运行时的功率因数 cos =0.75, 现在需要安装TP-TFC动补装置，要求将功率因数 提高到0.95,那么补偿装置的容量值多大？在负 荷不变的前提下安装TP-TFC,动补装置后的增容 量为多少？若电网传输及负载压降按5%计算，其 每小时的节电量为多少？