無功功率補償,簡稱無功補償,在供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。

合理的選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當,可能造成供電系統(tǒng),電壓波動,諧波增大等諸多因素。

一起來了解13種無功補償方式,看看它們各自有什么優(yōu)點和缺點。

01、同步調(diào)相機

基本原理:同步電動機無負荷運行,在過勵時發(fā)出感性無功;在欠勵時吸收感性無功;

主要優(yōu)點:既能發(fā)出感性無功,又能吸收感性無功;

主要缺點:損耗大,噪音大響應速度慢,結構維護復雜;

適用場合:在發(fā)電廠尚有少量應用。

02、就地補償

基本原理:一般將電容器直接與電動機變壓器并聯(lián),二者共用1臺開關柜;

主要優(yōu)點:末端補償,能最大限度的降低線損;

主要缺點:臺數(shù)較多,投資量大;

適用場合:水廠、水泥廠應用較多;

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03、集中補償

基本原理:集中裝設在系統(tǒng)母線上,一般設置單獨的開關柜;

主要優(yōu)點:可對整個變電所進行補償,投資相對較;

主要缺點:一般為固定補償,在負載低時可能出現(xiàn)過補償;

適用場合:適用于負載波動小的系統(tǒng);

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04、自動補償(機械開關投切電容器)

基本原理:采用機械開關(接觸器、斷路器)等根據(jù)功率因數(shù)控制器的指令投切電容器;

主要優(yōu)點:能自動調(diào)節(jié)無功出力,使系統(tǒng)無功保持平衡,技術成熟,占地小、造價低;

主要缺點:響應時間較慢,受電容器放電時間限制;

適用場合:目前主流補償方式,滿足大多數(shù)行業(yè)用戶需求;

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05、晶閘管投切電容器

基本原理:采用晶閘管閥組根據(jù)功率因數(shù)控制器的指令過零投切電容器;

主要優(yōu)點:響應速度快,無涌流,無沖擊;

主要缺點:占地面積大,造價高;

適用場合:多用于港口等負荷變化快速的場合;

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06、晶閘管控制電抗器

基本原理:一般由固定并聯(lián)電容器和晶閘管控制的并聯(lián)電抗器并聯(lián)組成,通過改變晶閘管導通角改變電感電流,從而控制整套裝置的無功輸出;

主要優(yōu)點:響應速度快,無級調(diào)節(jié),既能補償容性無功,又能補償感性無功;

主要缺點:占地面積大,造價高,同時對大多企業(yè)用戶而言,不需要感性無功;

適用場合:多用于鋼鐵、電氣化鐵路和輸變電系統(tǒng);

07、磁控電抗器

基本原理:通過可控硅控制勵磁電流的大小和鐵芯飽和度改變電感電流,從而控制整套裝置的無功輸出;

主要優(yōu)點:動態(tài)響應,無級調(diào)節(jié),雙向補償,晶閘管耐壓低,無須多級串聯(lián),產(chǎn)生諧波;

主要缺點:響應時間較TCR稍慢,噪聲大;

適用場合:在高壓系統(tǒng)中占有優(yōu)勢;

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08、串聯(lián)補償

基本原理:串聯(lián)電容器組用來補償輸電線路的電感,以提高線路的輸電能力和穩(wěn)定性。串聯(lián)電容器還可以調(diào)整并聯(lián)線路的負荷分配;

主要優(yōu)點:能有效補償線路壓降,降低線路損耗;

主要缺點:固定補償,容抗不能改變,有可能引起次同步諧振;

適用場合:用于輸電線路;

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09、可控串補

基本原理:在串聯(lián)電容補償?shù)膬啥瞬⒙?lián)一個晶閘管控制的電感支路,通過改變晶閘管的觸發(fā)角來改變電感電流,從而控制LC并聯(lián)回路等效阻抗的變化;

主要優(yōu)點:能有效補償線路壓降,降低線路損耗,同時能動態(tài)調(diào)整容抗,防止次同步諧振;

主要缺點:占地面積大,造價高;

適用場合:用于輸電線路;

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10、調(diào)壓調(diào)容

基本原理:將并聯(lián)電容器裝置接在調(diào)壓器二次側,通過調(diào)整電容器承受電壓來改變整套裝置的補償容量;

主要優(yōu)點:無需分組,無需投切開關,補償級數(shù)較多;

主要缺點:增加變壓器,需要設置變壓器室;

11、靜止無功發(fā)生器

基本原理:采用IGBT構成的自換相變流器,通過電壓電源逆變技術提供超前和滯后的無功電流,進行補償;

主要優(yōu)點:快速動態(tài)響應,無級調(diào)節(jié),雙向補償,無須大容量電容電抗,占地面積小;

主要缺點:控制及維護難度大,損耗大,成本高;

適用場合:電力電子的無功補償模式;

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12、有源濾波器

基本原理:控制PWM變流器,將與檢測出的諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入到供電系統(tǒng)中,實現(xiàn)濾除諧波、動態(tài)補償無功;

主要優(yōu)點:快速動態(tài)響應,無級調(diào)節(jié),雙向補償,無須大容量電容電抗,占地面積;

主要缺點:控制及維護難度大,損耗大,成本高,容量。

適用場合:低壓鐵路、紙廠、鋼廠已有應用;

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13、綜合潮流控制器

基本原理:將一個由晶閘管換流器產(chǎn)生的交流電壓串入并疊加在輸電線相電壓上,使其幅值和相角皆可連續(xù)變化,從而實現(xiàn)線路有功和無功功率的準確調(diào)節(jié);

備注:尚處于物理模型研究階段。