畢業設計----無功電容補償-畢業設計-資料下載頁

【導讀】采集傳輸控制系統方塊圖及各部分的作用?????????

　　

【正文】 3. 用于動態補償的控制器 對于這種控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。由于這類控制器也都基于無功型，所以它具備 靜態無功型的特點。 目前，國內用于動態補償的控制器，與國外同類產品相比有較大的差距，一是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好。二是補償功率不能一步到位，這些應是生產廠家要重點解決的問題。另外，相應的國家標準也尚未見到，這方面落后于發展。 濾波補償系統 由于現代半導體器件應用愈來愈普遍，功率也更大，但它的負面影響就是產生很大的非正弦電流。使電網的諧波電壓升高，畸變率增大，電網供電質量變壞。 如果供電線路上有較大的諧波電壓，尤其 5次以上，這些諧波將被補償裝置放大。電容器組與線路串 聯諧振，使線路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設備損壞，再這種情況下補償裝置是不可使用的。最好的解決方法就是在電容器組串接電抗器來組成諧波濾波器。濾波器的設計要使在工頻情況下呈容性，以對線路進行無功補償，對于諧波則為感性負載，以吸收部分諧波電流，改善線路的畸變率。增加電抗器后，要考慮電容端電壓升高的問題。 21 濾波補償裝置即補償了無功損耗又改善了線路質量，雖然成本提高較多，但對于諧波成分較大的線路還是應盡量考慮采用，不能認為裝置一時不出問題就認為沒有問題存在。很多情況下，采用五次、七次、十一次或高通 濾波器可以在補償無功功率的同時，對系統中的諧波進行消除。 五、無功功率補償的計算方法 介紹最大負荷補償計算法和平均負荷 補償計算法兩種無功功率補償的計算方法，對兩種補償計算方法進行了理論分析，并通過實例進行對比分析。 關鍵詞：功率因數；無功功率；補償；容量 各工業企業用電系統功率因數的高低，直接影響整個電網的供電質量和 發電 系統的電能利用率。過低的功率因數，不僅使電力系統內的供電設備容量得不到充分利用， 增加電力電網中輸電線路上的電能損耗，還會使線路的電壓損失增大，有時使得負荷端的電 壓低于 允許值，嚴重影響異步電動機及其它用電設備的正常運行，甚至損壞。電力系統功率 因數的高低，已經成為電力系統一項重要經濟指標。因此，要求在電力系統的各級都要根據 分級就地平衡的原則，采取措施補償無功功率，提高功率因數。根據對電網分布的分析，為 了降低無功功率提高功率因數，一般從兩方面采取措施：一是提高自然功率因數；二是采用 供應無功功率的設備來補償用電設備所需的無功功率，以提高其功率因數。稱為提高功率因 數補償法，這種方法通常有 3種： (1)采用同步電機補償； (2)采用同步調相機； (3)采用移相 電容器補償。由于 移相電容器是一種投資省、見效快、維護方便的無功電源，工礦企業常常 選用移相電容器來提高功率因數。因此，如何進行補償計算，正確選擇補償力度是電力工業 中的一個重要課題。 概述 在電力系統的設計和運行中，都必須考慮到可能發生的故障和不正常的運行情況，因為它們會破壞對用戶的供電和電氣設備的正常工作。從電力系統的實際運行情況看，這些故障多數是由短路引起的，因此除了對電力系統的短路故障有一較深刻的認識外，還必須熟練掌握電力系統的短路計算。按照傳統的計算方法有標么值法和有名值法等。采用標么值法計算時，需要把 不同電壓等級中元件的阻抗，根據同一基準值進行換算，繼而得出短路回路總的等值阻抗，再計算短路電流等。這種計算方法雖結果比較精確，但計算過程十分復雜且公式多、難記憶、易出差錯。下面根據本人在實際工作中對短路電流的計算，介紹一種比較簡便實用的計算方法。 供電系統各種元件電抗的計算 通常我們在計算短路電流時，首先要求出短路點前各供電元件的相對電抗值，為此先要繪出供電系統簡圖，并假設有關的短路點。供電系統中供電元件通常包括發電機、變壓器、電抗器及架空線路 (包括電纜線路 )等。目前，一般用戶都不直接由發電機供電 ，而是接自電力系統，因此也常把電力系統當作一個“元件”來看待。 假定的短路點往往取在母線上或相當于母線的地方。圖 1 便是一個供電系統簡圖，其中短路點 d1前的元件有容量為無窮大的電力系統， 70km 的 110kV架空線路及 3 臺 15MVA的變壓器，短路點 d2 前則除上述各元件外，還有 6kV， ，相對額定電抗 (XDK%)為 4 的電抗器一臺。 22 a、 系統電抗的計算 系統電抗，百兆為 1，容量增減，電抗反比。本句話的意思是當系統短路容量為 100MVA時，系統電抗數值為 1。 當系統短路容量不為 100MVA，而是更大 或更小時，電抗數值應反比而變。例如當系統短路容量為 200MVA時，電抗便是 (100/200=)。 當系統短路容量為 50MVA時，電抗便是 2(100/50=2)，圖 1中的系統容量為“∞”，則 100/∞ =0，所以其電抗為 0。 本計算依據一般計算短路電流書中所介紹的，均換算到 100MVA基準容量條件下的相對電抗公式而編出的 (以下均同 )，即 X*xt=Sjz/Sxt (1) 式中 : Sjz 為基準容量取 100MVA、 Sxt為系統容量 (MVA)。 b、 變壓器電抗的計算 若變壓器高壓側為 35kV，則電抗值為 7 除變壓器容量 (單位 MVA，以下同 )。 若變壓器高壓側為 110kV，則電抗值為 除變壓器容量 。 若變壓器高壓側為 10(6)kV，則電抗值為 除變壓器容量，如圖 1 中每臺變壓器的電抗值應為 ，又如一臺高壓側 35kV，5000kVA及一臺高壓側 6kV， 2021kVA的變壓器，其電抗值分別為 7/5=, 本計算依據公式為 : X*b=(ud%/100).(Sjz/Seb) （ 2） 式中 ud%為變壓器短路電壓百分數， Seb 為 變壓器的額定容量 (MVA) 該公式中 ud%由變壓器產品而定，產品變化， ud%也略有變化。計算方法中按 10(6)kV、 35kV、110kV電壓分別取 ud%為 、 。 c、 電抗器電抗的計算 用額定電抗百分數除電抗器的額定容量 (單位 MVA)，再乘 即可。 一般來說電抗器只標額定電壓與電流，計算其額定容量時按 S=。如圖 1 中那臺電抗器 U=6kV, I= ， Xk%=4，則 Ske= 6 =，則電抗器的電抗值為(4/) =。 本計算所依據的公式是 : X*k=( Xk%/100).(Sjz/Sek).(Uek2/Ujz2) (3) 式中 : Xk%為電抗器的額定電抗百分數， Sek 為電抗器額定容量 (MVA)， Uek 為電抗器的額定電壓 (kV)， Ujz為基準電壓，用線路的平均額定電壓代替，分別取 、 、 3 115kV等。 本公式中的前 2 個因式，實際是 Xk%除電抗器的額定容量 (MVA)數 。 后一因式是考慮電抗器額定電壓不等于線路平均額定電壓，為此而再乘上一個系數，一般約為 ，因此電抗器的相對電抗值應是 用額定電抗除額定容量再乘 。 d、 架空線路及電纜線路電抗值的計算 對于 6kV架空線路其電抗值等于線路長度的公里數 。 對于 10kV架空線路其電抗值等于線路長度公里數的三分之一 。 對于 35kV架空線路其電抗值等于線路長度公里數的百分之三 。 對于 110kV架空線路其電抗值等于線路長度公里數的千分之三。 若為電纜線路 : 其電抗值應分別取上述同電壓等級架空線路電抗值的五分之一。 例如一回 6km 的 6kV架空線路，其電抗值為 6，若為 6km 的 10kV架空線路，則電抗為 6/3=2。 若為 6km 的 35kV架 空線路，則電抗為 6 =。圖 1 中 70km 的 110kV架空線路，則電抗為 70 =。 如果上述各電壓等級的架空線路換為同長度的電纜線路，其電抗值應分別為 : 6kV等于 6/5=、 10kV等于 2/5=、 35kV等于 。 計算所依據的公式是 : X*XL=(4) 式中 L 為線路的長度 (單位 km)。 K為系數 : 對 10kV的電纜線路取 8，架空線路取 40。 對 23 35~110kV架空線路取 。 Up 取各級電壓的額定電壓即 6， 10， 35， 110kV等。 短路容量和短路電流計算 a、 短路容量 (單位 MVA): 求出短路點前的總電抗值，然后用 100 除該值即可。 計算依據的公式為 : Sd=Sjz/X*∑ （ 5） 例如 d1 點短路時，系統的短路容量計算，圖中每個元件均標有編號，編號下面為元件的電抗值。 可以看出，從電源到 d1 點的總電抗 : X*∑ =0++，其短路容量 Sd =100/=，從電源到 d2 點的總電抗，應再加上電抗器的電抗，即 X*∑=+=， 則 Sd =100/=。 b、 短路電流的計算 若 6kV電壓等級，則短路電流 (單位 kA，以下同 )等于 除總電抗 X*∑ (短路點前的，以下同 )。 若 10kV電壓等級，則等于 除總電抗 X*∑ 。 若 35kV電壓等級，則等于 除總電抗 X*∑ 。 若 110kV電壓等級，則等于 除總電抗 X*∑ 。 若 ，則等于150 除總電抗 X*∑。 計算依據的公式是 : Id=Ijz/ X*∑ (6) 式中 Ijz: 表示基準容量為 100MVA時基準電流 (kA)， 6kV取 ， 10kV取 ，35kV取 ， 110kV取 ， 150kA。 則圖 1 中 d1 點的短路電流為 : Id1=c、 短路沖擊電流的計算 計算方法 : 對于 6kV以上高壓系統， Ich 等于 Id 乘 ， ich 等于 Id 乘 。 對于 壓系統，由于電阻較大， Ich 及 ich 均較小，所以實際計算中可取 Ich=Id， ich=。 則圖 1 中 d1 點的短路時 : Ichd1= Id1 = =。 i chd1= Id == 計算實例 下面舉一實際例子分別采用標么值法與本文所介紹的方法進行計算驗證。 例如 : 一供電系統如圖 2 所示，參數圖中所標，試分別用標么值法及本文所介紹的方法分別計算 d1， d2， d3 點短路時的 Sd， Id， Ich 及 ich。 a、 采用標么值法計算 選取基準容量 Sj=100MVA，基準電壓 Uj=Up 由系統接線圖得其等效阻抗圖如圖 2（ b）所示。 圖 2 某供電系統圖 各元件電抗標么值計算如下 : 系統 : X*1=Sj/Sdxt=100/200= 35kV線路 : X*2=.(Sj/Up2)= 10 (100/372)= 35kV變壓器 B1: X*3=(ud%/100).(Sj/Seb)=7/5= 6kV變壓器 B2: X*4=(ud%/100).(Sj/Seb)=則 d1 點短路時 : 總電抗值 X*∑ d1= X*1+ X*2 =+=。 取 Uj=37kV Ij=Sj/( 37)=100/ 37=(kA) Id1=Ij/ X*∑ d1=(kA) Ichd1== =(kA) ichd1== =(kA) 24 Sd1=Sj/ X*∑ d1=100/=(MVA) d2 點短路時 : 總電抗值 X*∑ d2= X*1+ X*2 + X*3 /2=++。 取 Uj= Ij=Sj/( )=100/ =(kA) Id2=Ij/ X*∑ d2=(kA) Ichd2== =(kA) ichd2== =(kA) Sd2=Sj/ X*∑ d2=100/=(MVA) d3 點短路時 : 總電抗值 X*∑ d3= X*1+ X*2 + X*3 /2+ X*4=+++= 取 Uj= Ij=Sj/( )=100/ =(kA)。 Id3=Ij/ X*∑ d3=(kA) Ichd3== =(kA) ichd3== =(kA) Sd3=Sj/ X*∑ d3=100/=(MVA) b、 本文介紹的方法計算 各元件的電抗值計算如下 : 系統電抗值 : X*1=100/200= 35kV架空線路電抗值 : X*2 =10 3%= 35kV變壓器 B1 電抗值 : X*3 =7/5= 6kV變壓器 B2 電抗值 : X*4 =則 d1 點短路時 : 總電抗值 X*∑ d1= X*1+ X*2 =+=。 Sd1=100/ X*∑ d1=100/=125(MVA) Id1=(kA) Ichd1==3(kA) ichd1==5(kA) 則 d2 點短路時 : 總電抗值 X*∑ d2= X*1+ X*2 + X*3/2=++。 Sd2=100/ X*∑ d2=100/=(MVA) Id2=(kA) Ichd2==(kA) ichd2==(kA) 則 d3 點短路時 : 總電抗值 X*∑ d3= X*1+ X*2 + X*3/2+ X*4 =+++=。 Sd3=100/ X*∑ d3=100/=(MVA) Id3=150/=(kA) Ichd3=Id3=(kA) ichd3==(kA) 結論 由計算比較可知，采用本文所介紹的計算方法與傳統的標 么值法計算結果基本相當。計算短路電流