问什么是连续补偿装置?

一、无功补偿概述 当今社会能源成本不断上升，无功补偿可以降低电网损耗，减少用户的电费支出，是节能降耗实时措施中的重要一环。在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性，如电力变压器、感应电动机、电焊机等。这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数，引起电网损耗的增加。因此，功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。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。无功功率不消耗电能，但它是电气设备能够做功的必备条件。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。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，那么，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。随着近年来大量非线性负荷和逆变负荷的应用增多，电压、电流发生严重畸变，产生谐波。谐波的产生降低了功率因数，造成设备无功占据增大，从而进一步增加了电网损耗。 电流在电感元件中做功时，电流滞后于电压90o。而电流在电容元件中做功时，电流超前电压 90o。在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差 180o。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，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的道理。电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性，充分发挥了经济效益。 无功补偿的意义： (1) 补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。 (2) 减少发电与供电设备的设计容量，减少投资。 (3) 提高输、变电设备的供电能力。 (4) 降低线损。 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，以保证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。这就是电网需要装设无功补偿装置的原因。二、无功补偿装置 由于多数负载为感性负载，一般采用电容器进行无功补偿。目前比较通用的补偿方式为由控制器控制的电容器分组投切。按投切开关的发展历程，无功补偿装置可分为以下几种：1、交流接触器控制投入型补偿装置 由于电容器是电压不能瞬变的器件，因此电容器投入时会形成很大的涌流，涌流最大时可能超过100倍电容器额定电流。涌流会对电网产生不利的干扰，也会降低电容器的使用寿命。为了降低涌流，现在大部分补偿装置使用电容器投切专用接触器，这种接触器有1组串联限流电阻与主触头并联的辅助触头，在接触器吸合的过程中，辅助触头首先接通，使电容器通过限流电阻接入电路进行预充电，然后主触头接通将电容器正常接入电路，通过这种方式可以将涌流限制在电容器额定电流的20倍以下。 此类补偿装置价格低廉，可靠性较高，应用最为普遍。由于交流接触器的触头寿命有限，不适合频繁投切，因此这类补偿装置不适用频繁变化的负荷情况。2、晶闸管控制投入型补偿装置 这类补偿装置就是SVC分类中的TSC子类。由于晶闸管很容易受涌流的冲击而损坏，因此晶闸管必须过零触发，就是当晶闸管两端电压为零的瞬间发出触发信号。过零触发技术可以实现无涌流投入电容器，另外由于晶闸管的触发次数没有限制，可以实现准动态补偿(响应时间在几十毫秒)，因此适用于电容器的频繁投切，适用于频繁变化的负荷情况。晶闸管导通电压降约为1V左右，损耗很大(以额定容量100Kvar的补偿装置为例，每相额定电流约为145A，则晶闸管额定导通损耗为 145×1×3=435W)，必须使用大面积的散热片并使用通风扇。晶闸管对电压变化率 非常敏感，遇到操作过电压及雷击等电压突变的情况很容易误导通而被涌流损坏，即使安装避雷器也无济于事，因为避雷器只能限制电压的峰值，并不能降低电压变化率。 此类补偿装置结构复杂，价格高，可靠性差，损耗大，除了负荷频繁变化的场合，在其余场合几乎没有使用价值。3、复合开关控制投入型补偿装置 所谓复合开关实际是晶闸管与机械开关的并联组合。在投入电容器的过程中，首先使用晶闸管过零触发来实现电容器的无涌流投入，然后接通机械开关来保持电容器的连续运行，这样就避免了入电容器时的涌流，又避免了晶闸管连续运行时的损耗。在切除电容器的过程中，首先发出触发信号使晶闸管导通，然后断开机械开关，最后撤销触发信号使晶闸管电流过零关断，这样就避免了机械开关断开时的电弧，提高了机械开关的寿命。机械开关可以使用交流接触器也可以使用磁保持继电器。虽然复合开关中的晶闸管只在接通与断开电容器的瞬间使用，损耗很小，无须散热片，但是晶闸管对电压变化率的仍然敏感。由于复合开关中的晶闸管只是瞬间使用，这就为采取手段避免电压变化率导致问题提供了一定的空间，因此复合开关的结构设计是可靠性的关键。由于复合开关面世时间不长，还没有形成统一的设计标准，目前市场上的产品良莠不齐，有的产品质量不错，而有的产品可靠性极差，经过一个雨季几乎大部分损坏。复合开关是晶闸管与机械开关的组合，因此仍然不适用于频繁投切。此外复合开关结构复杂，价格较高。 以上三种无功补偿装置存在的主要问题如下： （1） 分组投切的方式，对电容器造成冲击电流过大，尤其是对于无限流措施的补偿装置来说，经常发生电容器烧毁而失掉补偿功能问题。 （2） 现代电网谐波电流较大，电容器则会进一步放大谐波，加重污染。为节约成本，很多厂家选择电容器参数偏低，在谐波电压和谐波电流作用下也易造成电容器烧毁。 （3） 无论是机械触点式投切开关还是晶闸管开关，在投切较大的容性电流时都不能避免过电压、过电流的影响，致使机械触头粘连不能分断或晶闸管烧毁。 （4） 分组投切的方式不能根据负载的变化实时连续调整补偿容量，即使电容器分组再细，也不能避免功率因数跳变的现象，即不能根据负载变化而使功率因数稳定在某一固定值。从根本上来说，分组投切属于粗略 “固定步长的跳跃式”补偿方式。 虽然无功补偿装置也在不断改进，例如从纯电容补偿发展到滤波补偿，或在电容器支路增加限流电抗器，对分组投切开关的不断改进等，但这种补偿方式依然存在不可避免的缺陷，再加上市场上的无功补偿装置良莠不齐，有些根本没有滤波或限流措施，有些电容器电压选择不够，致使电容器被烧毁；有些投切开关质量不过关等等，造成大批量无功补偿装置无法正常投运。另外分组投切的无功补偿装置只能提供粗略补偿，即使较细的分组也不能随着负载的波动实现连续跟踪调节。三、无极连续可调滤波补偿装置 为了从根本上解决电容器分组投切补偿方式的缺陷，我公司经过长期研发试验，开发出了无极连续可调滤波补偿技术，从根本上摒弃了易损坏的投切开关，转而采用可调电感进行无触点调节，随负荷变化改变注入系统的容性电流，从而达到实时跟踪系统无功需求，稳定功率因数的目的。1、产品简介 无极连续可调滤波补偿装置是力迅电通公司自主研发，首家推出的滤波补偿成套产品，该产品技术属国际领先。该装置可应用在高低压系统中，包括0.4KV、6KV、10KV及以上。装置分四部分：1、滤波补偿单元；2、可调电感单元；3、智能控制单元；4、监测及保护单元。滤波补偿单元滤波补偿并举，一方面对系统中数值较大的特征谐波进行滤波，同时补偿无功功率；可调电感单元是实现无触点调节的关键部分；智能控制单元和监测单元也称系统实时跟踪调节单元，可根据设定的任意功率因数；监测及保护单元具有电参数检测和过压、过流保护等功能。该装置能自动跟踪系统无功变化，并随时吸收或释放所需无功量，使系统运行功率因数稳定在设定值；与分组投切的无功补偿装置相比，本装置属连续可调型，无投切无触点操作，使用寿命长，因其维护简单，尤其在高压系统中，不存在高压开关频繁投切问题，可替代分组投切补偿装置。本装置在抑制滤除电网谐波、降低电网损耗节约能源，优化电网的供电质量方面效果显著。2、性能优势 ★ 滤波补偿功能兼备，即保护了设备自身，又改善了电能质量； ★ 提高系统功率因数，可将功率因数稳定在设定值，可达0.98； ★ 程控无功补偿实时跟踪功能，特别适用于负载变化频繁的工况； ★ 无投切无触点操作，维护简单； ★ 装置中采用连续可调电抗器，调节灵活方便，可准确地调整在要求的工作点上； ★ 结构设计优良，本身节约电能； ★ 使用寿命长； ★ 运行噪声低。3、应用行业 无极连续可调滤波补偿装置可应用在任何需要无功补偿的地方，包括电力、石油、化工、制造、冶炼、水处理……等行业，可单独配置，也可与我公司生产的品字型磁性滤波器结合使用，如图2所示：图 磁性滤波器和无极连续可调滤波补偿装置的结合应用