低压无功功率补偿装置毕业论文

电气自动化实习报告一.实习目的生产实习是教学与生产实际相结合的重要实践性教学环节。在生产实习过程中，可以培养我们观察问题、解决问题和向生产实际学习的能力和方法为目标。培养我们的团结合作精神，牢固树立我们的群体意识，即个人智慧只有在融入集体之中才能最大限度地发挥作用。通过这次生产实习，使我在生产实际中学习到了电气设备运行的技术管理知识、电气设备的制造过程知识及在学校无法学到的实践知识。在生产实践中体会到了严格地遵守纪律、统一组织及协调一致是现代化大生产的需要，也是我们当代大学生所必须的，从而近一步的提高了我们的组织观念。我们在实习中了解到了工厂供配电系统，尤其是了解到了工厂变电所的组成及运行过程，使我开阔了眼界、拓宽了知识面，为学好专业课积累必要的感性知识，为我们以后在质的变化上奠定了有力的基础。通过生产实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。入厂主要安全注意事项1.防火防爆2、防尘防毒3、防止灼烫伤4.防止触电5.防止机械伤害6.防止高处坠落7.防止车辆伤害8.防止起重机械伤害9.防止物体打击 。.设备内作业须知：1.在各种储罐，槽车，塔等设备以及地下室，或是其他密闭场所内部进行工作均属于设备内作业2.设备上与外界连通的管道，孔等均应与外界有效的隔离3.进入设备内作业前，必须对设备内进行清洗和置换4.应采取措施，保持设备内空气良好5.作业前30分钟内，必须对设备内气体采取采样分析，采样应 有代表性6.进入不能达到清洗和置换要求的设备内作业时，必须采取相应的防护措施 7.在容器内工作时因照明良好，照明用电应小于等于36V的防 爆型灯具8.多工种，多层次交叉作业应采取互相之间避免伤害的措施，并且搭设安全梯或是安全平台，比要时由监护人用安全绳栓作业人员进行施工9.设备内作业必须有专人监护，并应有入抢救的措施及有效保 护手段化工生产特点的简要介绍：此次工厂生产以精对苯二甲酸（PTA）为原料，相对分子量为166.13，结构式HOOC[C6H4]COOH，在常温下是白色粉状晶体，无毒易燃，若与空气混合在一定限度内遇火即燃烧;故我的车间处于一级防爆区内(聚合电仪)。高纯度对苯二甲酸PTA与乙二醇(EG)缩聚得到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),还可以与1,4-乙二醇或1,4-环己烷二甲酸反应生成相应的酯，主要用于生产聚酯。而聚酯纤维是合成纤维最主要的品种，在世界合成纤维总产量中占将近80％的比例，。乙二醇 对二甲苯作原料，用直接催化法方式合成聚酯。最终产品:涤纶长丝、涤纶短丝、低弹丝、高弹丝、差别化和功能化纤维及涤纶短纤维产品，化工生产的特点是1、原料，半成品，成品多分为易燃易爆或是有毒物 2、生产工艺多为高温，高压或是底温高压 3、生产的连续性强，自动化程度高 4、工业三废多，影响环境.实习过程2、组织参观 在实习开始时，我们对实习单位的参观，以便了解其概况。在实习期间，我们还到其它有关车间去进行专业性的参观，获得了更加广泛的生产实践知识，和更加准确理解了工厂的运作模式。参观中我们着重了解了先进的设计思想和方法、先进工艺方法、先进工装、先进设备的特点以及先进的组织管理形式等。3、车间实习 我们在车间实习是生产实习的主要方式。我们按照实习计划在指定的车间进行实习，通过观察、分析计算以及向车间工人和技术人员请教，圆满完成了规定的实习内容。4、理论与实际的结合 为了能够更加深入的进行车间实习，在实习过程中，我们结合了所学的书本知识与实习的要求，将理论与实际进行了完美的结合，也更加的促使我们不断地进行学习与研究。5、实习日记 在实习中，我们们每天的工作、观察研究的结果、收集的资料和图表、所听报告内容等均记入到了实习日记中以备以后翻阅。实习内容 （一）学习和了解变电所的主要结构种类和常规型变电所设备选型。（二）学习和了解变电所的主要部件的生产技术资料，包 括：各种技术标准，图纸，专用设备说明书等。（三）了解变各类变频器主要技术要求以及使用。常规型变电所设备选型（a）、设备的选择配置应力求小型化，要保证技术先进、工作性能稳定可靠，质量有保证且售后服务跟得上。（b）、所内应采用两台主变，要求节能且有载调压型，一般采用S10或SZ10型变压器，变压器容量要根据电力负荷情况而定，但两台主变容量比不应超过1∶3，阻抗电压、变比、接线组别应相同，误差不超过 5％，为以后变压器并列运行提供条件。（c）、所用变采用1～2台S10－50kVA/35/0.4kV直配变，装在35kV进线外侧或35kV母线上，所用变采用跌落熔断器控制。（d）、高压断路器应采用SF6断路器，35kV断路器采用LW8－35型，10kV断路器采用LW3－10型。（e）、35kV进线采用双回，为环网工程做好准备。(6)35kV母线使用LGJX－120铝绞线，采用单母线不分段接线，10kV母线采用分段接线，出线4～6回为好。（f）、无功补偿容量按主变容量的10％～15％而定，采用BWF－200－1W型电容器，电压为星形接线。（g）、避雷措施：35kV线路采用避雷线，所内采用避雷针和避雷器两种。避雷针使用镀锌圆钢焊接，装设在所区的4个角；避雷器采用金属氧化物避雷器，35kV侧装在母线上，10kV侧装在出线处。（h）、所内隔离开关操作机构上应设"五防"闭锁，由人工或由计算机综合自动化系统实现"五防"。（i）控制、保护、测量部分采用计算机综合自动化管理系统。部分设备简介 均速管流量传感器（以下简称均速管）是基于皮托管测速原理发展而来的一种差压流量传感器。均速管与差压变送器、显示仪表配套使用，可实现对圆管、矩形管道中的液体、气体或蒸汽流量进行测量。均速管可广泛应用与电力、石油、化工、轻纺等行业由于其压力损失小，安装维修简便，特别适合大口径管道流量的测量。起动器（又称软起动器，电机软起动器）软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。电磁阀电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。变频器实习期间主要接触到西门子、 富士、 安川 、丹拂斯等。我们知道交流电动机的同步转速表达式位：n＝60 f(1－s)/p (1)式中 n———异步电动机的转速； f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。由公式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频器原理：利用二极管的单通性整流将交流变为直流；再用逆变块产生所需要频率的交流。而逆变块主要也是利用二极管的通断实现将直流变为交流，其频率大小由通断变化快慢决定，从而实现频率改变。变频器控制方式低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式电压空间矢量（SVPWM）控制方式矢量控制（VC）方式直接转矩控制（DTC）方式矩阵式交—交控制方式 .实习感悟生产实习是培养高素质工程技术人才的一个重要实践性教学环节，是将学校教学与生产实际相结合，理论与实践相联系的重要途径。其目的是使我们通过实习在专业知识和人才素质两方面得到锻炼和培养，从而为毕业后走向工作岗位尽快成为业务骨干打下良好基础。通过生产习，使我们了解和掌握了变电所的主要结构、生产技术和工艺过程；使用的主要工装设备；产品生产用技术资料；生产组织管理等内容，加深对变电所的工作原理、设计、试验等基本理论的理解。使我们了解和掌握了变电所的工作原理和结构等方面的知识。为进一步学好专业课，从事这方面的研制、设计等打下良好的基础。在这次生产实习过程中，不但对所学习的知识加深了了解，更加重要的是更正了我们的劳动观点和提高了我们的独立工作能力等。

这要根据你具体想往什么方向发展了还要有足够的工作经验如果你是学生的话这个东西十有八九你做不好不是看不起你，东西太多了柜内布局和配置基本是每次都有变化我是做这一行的基本没有遇到过两个合同是一模一样的柜内任意一个元件都可构成研究方向另外还有高低压之分不知道你想研究点什么东西现在给你个范文你可以借鉴一下浅谈智能型低压无功补偿开关的开发设计周建民林德焱(江汉大学物理与信息工程学院,湖北武汉 430056)摘 要:智能型低压无功补偿开关集合了接触器和晶闸管无功补偿电容器投切开关的优点,具有功耗低、无冲击、无畸变的显著特点。关键词:开关; 无功补偿; 晶闸管中图分类号:TM531.4 文献标识码:B 文章编号:1002 0349(2005)02 0025 04BriefDiscussionontheDevelopmentandDesignofInterlligentLow voltageSwitchforReativeCompensationZHOUJian min,LINDe yan(InstituteofPhysicsandInformationEngineeringofJianghanUniversity,Wuhan430056,China)Abstract:Intelligentlow voltageswitchforreactivecompensation,whichiscombinatedwithcontac torsandtriacs,hasallthemeritsofcontactorsandtriacts.Thisswitchhasprominentfeaturesoflow powerdissipation,noshockandnocurrent distortion.Keywords:Switch; Reactivecompensation; Triacs1概述用接触器投切无功补偿电容器会产生很大的冲击电流,对电网造成干扰;由于投切补偿电容器瞬间接触器主触头拉弧现象,导致接触器主触头烧损,影响无功补偿装置的正常运行;由于接触器动作速度较慢,且寿命有限,所以不适用于需要快速频繁投切补偿电容器的场合。近些年,晶闸管投切补偿电容器装置(TSC)较好的解决了用接触器投切无功补偿电容器装置存在的问题。由于晶闸管是无触点开关,其使用寿命可以很长,而且晶闸管的投入时刻可以精确控制,能做到快速无冲击的将补偿电容接入电网,大大降低了对电网的冲击,保护了补偿电容器。但晶闸管存在两个主要问题,其一是功耗问题,由于晶闸管导通时有一定压降,所以长时间工作会产生较大有功损耗,产生的热量需用风扇解决通风散热问题;其二是晶闸管的交越失真现象造成电流波形畸变,产生谐波电流。随着人们对低压无功补偿重视程度的提高,低压无功补偿装置在城网、农网、工厂企业的安装数量迅猛增加。因此开发一种兼具接触器开关和TSC优点的投切装置,对提高低压无功补偿装置的可靠性,降低能源损耗有重大意义。我们开发的智能型低压无功补偿开关利用晶闸管投切补偿电容冲击无拉弧的优点,利用接触器长期运行低功耗无波形畸变的优点,将两者合二为一,分工合作,达到满足效果。2 基本原理和主电路智能型低压无功补偿开关的主回路接线如图1所示。图中双向晶闸管S1、S2和接触器K1、K2、K3共同组成主开关,S1、S2主要实现将补偿电容无冲击图1 主回路接线图地投入电网或从电网断开的功能,K1、K3在S1、S2可靠接通后闭合,将S1、S2短路,实现正常运行功能,K2实现接通或切断电路的功能,但无电流。它们投入补偿电容器的动作顺序是首先将K2闭合,然后分别将晶闸管S1、S2选相接通,再将接触器K1、K3闭合;从系统切除补偿电容的动作顺序时,首先在S1、S2接通的情况下断开K1、K3,然后停止S1、S2的触发信号,最后断开K2。投入补偿电容器的过程中,K2闭合后,电路未形成回路,无电流,晶闸管S1、S2采用选相接通方式,即在接触器端口间电压为0V时刻触发晶闸管导通,这种投入方式不会产生过电压,过电流倍数可以控制在2倍额定电流以内。切除补偿电容器过程中,停止S1、S2的触发信号后,电容电流过零时,晶闸管自然关断,不会对电网造成冲击。K1、K3接通和断开都是在S1、S2旁路导通的条件下完成,所以断口不会拉弧;K2不投切电流,断口也不会拉弧。这种投切方式有效保护了接触器主触头,大大延长接触器的使用寿命。3 控制板和工作时序S1、S2和K1、K2、K3的动作由控制板控制,控制板的核心芯片采用89C2051单片机。控制板的工作原理如图2所示。单片机接受来自无功补偿控制器的投、切信号,高电平为投,低电平为切。89C2051接受到投切补偿电容信号后,即按照设计的动作顺序,分别给K1、S1、S2、K2、K3发出相应的信号。为了保证动作可靠,每两个动作信号之间时间间隔200ms以上,这样保证每次动作之前,前一次动作的暂态过程已经结束,其动作的时序和时间间隔如图3和图4所示,其中图3中的S1、S2触发信号的投入点分别在K1和K2断口电压过零时。 悺⊥? 控制板的工作原理 姟⊥? 投入补偿电容时序 Z 图4 切断补偿电容时序本开关适用于补偿电容器三角形连接或Y形连接方式中性点不接地。每次切除补偿电容器时都在S1、S2电流过零时自然切断,此时电容器电压达到峰值(正或负),断流后电容器开始通过自放电电阻放电,电容器电压逐步降低。为了降低补偿电容器再次投入时造成的电流、电压冲击,《低压无功补偿控制器订货技术条件》(DL/T597-1996)要求“投切动作间隔时间不小于300ms”。这一规定主要是针对接触器开关而定的,如果补偿电容器重新投入电网瞬间,电容器残压与电网电压相等,即可降低突然投入补偿电容器对电网的冲击。由于电容电压与电容电流的相位差为90°,即使在电压同相时投入补偿电容器,也可能产生不超过两倍额定电流的冲击电流。为了降低冲击电流幅值,我们采用精确同步措施,保•62•电力电容器 2005年 第2期证在晶闸管两端电压过零时可靠触发。为了保证晶闸管的可靠性,我们选择元件时留有一定裕度。同步信号检测是保证晶闸可靠工作和降低投入补偿电容器对电网冲击的关键,我们用过零比较电路实现同步。当晶闸管两端电压为零时,过零比较电路向单片机89C2051发出信号,单片机接受到过零信号,立即向相应的控制端口发出触发信号,经功率放大、隔离后去触发晶闸管。由于晶闸管S1、S2是短时工作制,所以无需加装散热器。4 其他问题作为主开关元件,一般无功补偿开关数量与补偿电容器数量一一对应,每台低压无功补偿电容柜内可能需要若干台复合开关。尽量减小单台复合开关的体积是电路和结构设计时必须考虑的重要因素。采取必须的保护措施,保证在非正常情况下元件的安全性,特别是接触器和晶闸管,在过压、欠压和突然失压等异常情况下,都必须受到可靠的保护。为了提高装置的可靠性,抗干扰、抗冲击等都是开发过程的主要内容。5 结束语智能型低压无功补偿开关综合了接触器和晶闸管投切无功补偿电容器的优点,具有对电网冲击小,功耗低,无波形畸变等显著优点。该开关对来自于主控制器的信号无特殊要求,比较易于实现,即使现有的无功补偿柜稍加改造即可应用,所以可以大面积推广此类开关作为接触器的替代产品。参考文献:[1] 谷永刚,肖国春,王兆安.晶闸管投切电容器技术的进展[J].高压电器,2003,(2):49-52.[2] 高宇英,刘乾业.智能型低压无功补偿装置若干问题的探讨[J].电力电容器,2002,(2):43-47.[3] 王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,1998.作者简介:周建民(1955-),男,河北人,副教授,硕士,主要从事输配电方面的研究。Email:(上接第13页)同一串联段上的并联台数(降低电容器的爆破能量),二则有较高的保护灵敏度,故在特大容量(例如单组容量在30Mvar及以上)的电容器组中多有采用。在实用的电容器组容量(32064～64126)kvar范围内,只有在60120kvar时采取3个单星形支路(即3×20040kvar)应用相电压差动保护或开口三角电压保护方式以外,其他均采用双星形中性点不平衡电流保护,故在容量占用率统计时两者均趋下降。4 结语通过对电容装置的数据/信息的统计分析得出的电容器组接线(保护)方式的选序,以及本文第3节中阐述意见,可供工程设计参考。对于容量为30Mvar及以上的特大容量电容器组,从统计数据来看,系采用双星形中性点不平衡电流保护方式居多,但并不排斥其他方式,故应结合实际运行经验,对各种方案进行技术经济比较之后择优选用。作者简介:杨昌兴(1940-),男,福建人,教授级高工,从事电力系统无功补偿研究。2004年《电力电容器》杂志合订本出版 为满足广大读者要求,2004年《电力电容器》合订本已经出版。合订本包括单行本全部内容及广告页。需要者按以下方法订购。合订本单价50元(含邮费)。 1 银行汇款: 收款单位:西安电力电容器研究所帐 号:3700021809004002111开户行:工行土门支行 2 邮局汇款: 地 址:西安市桃园路10号 西安电力电容器研究所联系人:高耀霞 平 怡 邮 编:710082 电 话:•72•2005年 第2期 浅谈智能型低压无功补偿开关的开发设计

第一讲：基础知识一、为什么要进行无功补偿？交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分用于作功而被消耗掉，这部分能量将转换成机械能、光能、热能和化学能，我们称之为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，有电能转换为磁能，再有磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称之为“无功功率”。无功是相对于有功而言的，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路上的电抗上也需要大量的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为“无功补偿”。无功功率的定义 国际电工委员会给出的无功功率的定义为：电压与无功电流的成积。 QC=U×IC 其物理意义为：电路中电感元件与电容元件活动所需的功率交换称为无功功率。（插入讲解电感元件及电容元件）电磁（电感）元件建立磁场占用的电能,电容元件建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电压超前于电流90℃.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电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,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的原理。（电容元件、电感元件均为动态元件，电容元件的电流是电压与时间的导数关系， ，电感元件的电压是电流与时间的导数关系， ）矢量图： 我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图a)，同样的，将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图b)。 如图(a)所示，功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率，并把所吸收的能量转化为磁场能量；而在第一和第三个1/4周期内电感就放出功率，储存在磁场中的能量将全部放出。这时电感好象一个电源，把能量送回电网。磁场能量和外部能量的转化反复进行，电感的平均功率为零，所以电感是不消耗功率的。 如图(b)所示，在电容中，在第一个1/4周期内，电容在吸收功率进行充电，把能量储存在电场中。在第二个1/4周期内电容则放出功率，原来储存在电场中的能量将全部送回给外部电路。第三和第四个1/4周期内各重复一次。 电容的充电和放电过程，实际上就是外部电路的能量和电容的电场能量之间的交换过程。在一个周期内，其平均功率为零，所以电容也是不消耗功率的。 我们注意到：在第一个1/4周期中，当电压通过零点逐渐上升时，电容开始充电吸收功率，电感则将储存的能量放回电路。而当第二个1/4周期，电感吸收功率时，电容放出功率。第三和第四个1/4周期又重复这样的充放电循环过程。 因此，电容和电感并联接在同一电路时，当电感吸收能量时，正好电容释放能量；电感放出能量时，电容正好吸收能量。能量就在它们中间互相交换。即电感性负荷所需的无功功率，可以由电容器的无功输出得到补偿，因此我们把具有电容性的装置称为“无功补偿装置”。 二、功率因数1、功率因数的定义：功率因数等于网络的电压比电流超前的相位差的余弦。2、提高功率因数的意义： （1）改善设备的利用率因为功率因数还可以表示成如下形式：COSφ= ＝ 其中U―――线电压，kVI―――线电流，A可见，在一定的电压和电流下，提高COSφ，其输出的有功功率越大。发电机、变压器等电力设备在设计时均有一定的电压有效值U和电流有效值I，即设备需在一定的额定电压及额定电流下运行。根据P= UIcosφ，若功率因数较低，则发电机发出的有功功率或变压器通过的有功功率P较低，即设备容量得不到充分应用。（2） 提高功率因数可以减少电压损失电力网电压损失的公式可以求出：△U＝△UR+j△UX = 从以上公式可以看出，影响△U的因素有四个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿，则电压损失为：△ U= 功率因数低，Q就大，△U就增大,受电端的电压就要降低。在电压低于允许值时，将严重影响电动机及其它用电设备的正常运行。特别是在用电高峰时，因为功率因数低，将出现大面积地区电压降低，严重影响工农业生产的正常进行。故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失△U减少，改善了电压质量。（3） 提高功率因数可以减少线路损失据有关资料，目前全国有近20GA的高耗能变压器在运行，一些城网高耗能配变变压器占配变变压器总数的50％。许多城网无功功率不足，调节手段落后，造成电压偏低，损耗增大。1995年全国线损率高达7.8％。通过多方面的努力，1997年全国线损率才达到8.2％。与一些发达国家相比，我国线损率约高出2～3个百分点。据统计，电力网中65％以上的电能损耗在10kV以下的配电网中损耗的，因此配电网中的减少线路损失非常重要。当线路通过电流I时，其有功损耗为：△P=3I2R×10－3（kW)或 △P=3（ R×10－3=3 ( )×10－3（kW)有以上公式可见，线路有功损失△P与cos2φ成反比，cosφ越高，△P越小。（4） 提高电力网的传输能力视在功率与有功功率成下述关系： P=Scosφ可见，在传送一定功率P的条件下，cosφ越高，所需视在功率越小。 综上所述，提高功率因数是必须的。但是功率因数的提高是整个网络的事，必须提高电网各个组成部分的功率因数，才能充分利用发电、变电设备的容量，减少网损，降低线路的电压损耗，以达到节约电能和提高功率因数的目的。（插入讲解功率因数的目标及力率收费）1、对功率因数的要求除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰时负荷的功率因数应达到下列规定：100KVA及以上高压供电用户的功率因数为0.9以上。其它电力用户和大、中型电力排灌站、泵购转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用电，功率因数为0.80以上。2、功率因数调整电费 我国执行得电价结构为两价结构，但实际上是包括基本电费、电量电费和按功率因数调整电费三部分。发、供电部门，除了供给用户得有功负荷之外，还要供给用户以无功负荷。鉴于电力生产得特点，用户功率因数得高低，对电力系统发、供、用电设备得充分利用，有着显者得影响。为了合理地使国家地能量资源，充分发挥发、供电设备地生产能力，我国专门制定了《力率调整电费办法》，按照功率因数调整电费。《力率调整电费办法》适用于实行两部电价制大工业用户地生产用电。按功率因数调整电费地收取办法是：（1） 按照规定地电价计算出当月地基本电费和电量电费。（2） 再按照功率因数调整电费表所订地百分数增减计算。如下表1和2所示。（3） 计算用户功率因数采用加数平均值，即以用户在一个月内所消耗的有功电量W和无功电量Q进行计算，即：cosφ＝ 如果用户的平均功率因数在功率因数调整电费表所列数字之间，以四舍五入计算，如0.855为0.86，0.754为0.75。表1 减免功率因数电费表月平均功率因数 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00全部电费地减少（ ％） 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.2 2.5 2.7 3.0表2 增收功率因数电费表平均功率因数 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72增收（ ％） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5平均功率因数 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.60 增收（ ％） 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10 11 12 13 14 15 备注 自0.59以下，每降低0.01，增收全部电费地2％3、举例说明改善cosφ能给用户带来经济效益。【例1】 某10kV煤矿企业电力用户原来功率因数为cosφ1＝0.75，视在功率为3150kVA,年用电时间T＝3000h，收费按两部电价，试确定：（1） 该用户得年支付电费。（2） 欲使功率因数提高到0.95，需装设得补偿容量。（3） 按许继目前的电容器补偿装置，分情况做出方案，并计算出投资费用（投资按每年10％回收）。求安装补偿装置后，企业所获得的年效益。解：(1) 补偿前用户年支付电费：1） 基本电费。按最大负荷收取，每kVA负荷收取值为180元/年，故：FJ1=180×3150=567000(元)2） 电量电费。每kW.h为0.209元，故FD1=0.209×2362.5×3000=1481287.5 (元)3） 用户的总支付电费为：FZ2=567000+1481287.5=2048287(元)4)当功率因数为0.75时，增收功率因数电费为全部电费的5％，则增收的电费为：FZZ=2048287×0.05=102414 (元)5)用户实际缴纳电费为:FZ1总= FZ2+FZZ=2150701(元)(2) 补偿容量计算：已知cosφ1＝0.75，cosφ2＝0.95,S=3150kVA,则 P1＝Scosφ1＝3150×0.75=2362.5（kW) Q=P( - ) =2362.5( - )=1307(kvar)需补偿1307kvar，考虑各方面因素，总补偿容量按1500kvar考虑。（3）按许继目前的产品做出配置方案并计算补偿后年支出费用：方案：一次性投投切方案。此方案用于整体系统负荷变化不大的情况。主要配置元件为：(此方案仅考虑系统存在5次7次谐波情况，用6％串联电抗器抑制系统谐波) TBB10-1500kvar配置如下：序号 名称 型号 数量 单位 备注1 隔离接地开关 GN24-12D1/630 1 只 2 铁心串联电抗器 CKSC-90/10-6 1 台 3 高压并联电容器 BFM11/ -250-1W6 台 4 熔断器 BRW-12/60P 6 5 氧化锌避雷器 HY5WR-17/45 3 只 6 放电线圈 FDGE8-11/ -1. 7-1W3 只 7 带电显示器 DXN-12T 1 只 8 放电指示灯 AD11-22/21 3 只 9 电磁锁 DSN3 3 只 10 铝母线、绝缘子等附件 1 套 11 电容器柜体骨架 1 套 按此种方案预计投入资金约为：10万元。1） 补偿后的视在功率和基本电费为：SB = =2487(kVA)FJ2=180×2487=447660 (元)2) 电量电费。每kW.h为0.209元，故FD2=0.209×2362.5×3000=1481287.5(元)3）支付资产折旧费用： Ff=100000×0.1=10000(元)4） 用户的总支付电费为：FZ2=447660+1481287.5＋10000=1938947(元)5）当功率因数为0.95时，减免功率因数电费为全部电费的2.5％，则减免的电费为：FZZ=1938947×0.025=48473 (元)6)用户实际缴纳电费为:FZ2总= FZ2－FZZ=1890474(元)7）补偿后的经济效益分析：△F＝FZ1总－FZ2总＝2150701－1890474＝260227（元）结论：有以上分析得在装设无功补偿装置后，一年少交电费约为26万元，节省的费用完全可以上购买以上方案中的补偿设备，并且大有结余。【例2】 配电网无功补偿算例。（1） 无功补偿的原理。在电网中，线路或变压器的可变功率损耗为： P=3I2R×10－3= R×10－3 当负荷功率因数由1降至cosφ时，有功损耗将增加的百分数为：δP%＝( -1) ×100%因此，提高负荷的功率因数与降低线损的关系为:δP%＝（1－ ）×100%下图表示一个主变容量为15000kVA的35kV变电所，单回路供电的电力网，单回35kV供电线路至35 kV变电所，期间T接一个电力排灌站，根据有关负荷数据如下： Ⅰ段视在功率Sjf1=9.2MVA.Ⅱ段视在功率Sjf2=11.7MVA.在未装补偿前，该变电所主变功率因数为0.75，此种情况：Ⅰ段线路的全年损失电量为：△A1＝ ×R1×24×365=570×103（kW.h)Ⅱ段线路的全年损失电量为：△A1＝ ×R2×24×365=1440×103（kW.h)整条线路的全年损失电量为：△A＝△A1＋△A2＝570×103＋1440×103=2010×103（kW.h)若在该变电所10kV侧加装3000kvar的补偿后电容器，主变的功率因数将由0.75提高0.91，可使线损降低值为：δP%＝（1－ ）×100%＝（1－ ）×100%＝32％即加装3000kvar的补偿后，可使线损下降32％，即减少损失电量为△ A，＝δP%△A＝32％×2010×103＝64.32（万kW.h)（2） 经济效益分析。从前面的计算中可知，每年可减少损失电量64.32万kW.h，其效益究竟有多大，可参考现行电价估算如下：1） 全年直接减少损失，增加纯利润M=64.32×0.50＝32.16（万元）2） 力率调整由罚到奖,增加纯收入.补偿前该线路全年总电量A1=1.17×106×8760×0.75×10-3＝7686.9（万kW.h)由于功率因数为0.75,低于0.85,故应罚力率调整款0.5%×8760×0.35=13.5(万元)补偿后 A2=1.17×106×8760×0.91×10-3＝9326.7（万kW.h)由于功率因数为0.91,大于规定的0.85,故奖励21.3万元.实际增加纯收入A= A1＋A2=34.8(万元)合计增收:M+A=66.96(万元)综上所述:投资20多万元,一年就能获得66.96万元的收入.不仅4个月就能收回投资,而且取得长久的明显的经济效果.所以说,无功补偿,功在电网,利在自己.三、无功补偿方式无功补偿原则 全面规划、合理布局、 分级补偿、就地平衡无功补偿方法 集中补偿与分散补偿相结合 高压补偿与低压补偿相结合调压与降损相结合 配电网中常用的无功补偿方式为：1、分组补偿在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；2、分散补偿在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；3、就地补偿在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。四、补偿容量的选择（1）按公司计算：Qc=P ）其中：Qc－所需安装的并联电容器容量kvar； P－最大负荷月的平均有功功率kW; cosψ1－补偿前功率因数；cosψ2－补偿前功率因数；（2）在不具备计算条件时，电容器的安装容量按变压器容量的10％～30％确定。（3）单台感应电动机的就地补偿； 在进行无功补偿时，有时采取对单台感应电动机进行个别补偿，这时不能用上面介绍的方法选择电容器，也不能简单以负荷作为计算的依据，因为如果按照电动机在负荷情况下选择电容器，则在空载时就会出现过补偿，即功率因数超前，而且当电动机停机切断电源时，电容器就会对电动机放电，使仍在旋转着的电动机变为感应发电机，感应电势可能超出电动机额定电压的好多倍，对电动机和电容器的绝缘都不利。因此单台电机个别补偿时电容器的容量应按照不超过空载电流的0.9倍进行选择，即： QC1≤0.9 UeI0 其中：Qc－所需安装的并联电容器容量kvar； Ue－电动机额定电压kV; Io－电动机空载电流A ;（4）安装容量与输出容量的关系为保证补偿电容器安全、稳定、可靠运行，我们必须在补偿电容器前加串调谐电抗器，而补偿电容器在串接电抗器后，输出容量和安装容量的关系应依下式计算：五、功率因数cosφ与效率η得区别：电动机和变压器得效率η是指其输出有功功率与输入的有功功率的比值。用效率的概念来说明电动机或变压器的有功损耗。功率因数cosφ是用来说明在电网和设备之间往复振荡的电场或磁场能量有多少，功率因数越高说明在电网和设备之间往复振荡的能量越少。 第二讲：设计基础目录第一节：元件的设计选型第二节：电气接线第三节：成套设备的保护第四节：电容器组投切方式的选择第一节：元件的设计选型1 电容器 电容器做为无功补偿的重要元器件，应用于1kV以上的工频电力系统中，用来提高系统的功率因数，改善电压质量，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率。产品以铝箔为极板，烷基苯浸膜纸（WF）、二芳基乙烷浸膜纸（FF）复合，二芳基乙烷浸全膜（FM）、苄基甲苯全膜为介质，采用卷绕式元件经串、并联后压制制成，电容器箱体内充满浸渍济。一般有单相、三相、集合式等多种分类。单相电容器： BAM11/ —200—1WR 内置放电电阻 户外 单相 额定容量 额定电压苄基甲苯浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质并联集合式电容器： BAMH11/ —1200—1×3W三相集合式,采用内熔丝保护（BFM表示二芳基乙烷浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质）了解集合式电容器及全膜电容器：集合式电容器是将单台壳式电容器经串并联后装入大油箱内并充以绝缘油制成。1996年已占到高压并联电容器年产量的20%。其优点是结构紧凑占地面积小，接头少，安装和运行维护工作量很小。为克服容量不能调整的缺点，后来又开发了可调容量的集合式电容器，按照容量调整范围划分有50%/100%和33.3%/66.7%/100%两类产品。由于单元壳式电容器完全浸入绝缘油中，防止了单元壳式电容器的外绝缘发生故障。单元壳式电容器内部配有内熔丝，少量元件损坏后由熔丝切除，整台电容器仍可继续运行。缺点是含油量大，外壳大油箱易存在渗漏油，故障损坏后需返厂修理所用时间较长，单位容量造价较高。关于集合式电容器有两个问题需要注意： (1)为避免大容量集合式电容器发生相间短路故障时造成严重后果，容量超过5000kvar的集合式电容器必须做成三相分体结构，即一相一台。 (2)集合式电容器的引出套管外绝缘爬电比距必须≥3.5cm/kV(相对于系统最高运行电压)，以保证其绝缘强度。 箱式电容器是在集合式电容器基础上发展起来的一种电容器，与集合式电容器的不同之处是内部单元电容器没有外壳，直接浸入绝缘油中，外壳大油箱采用波纹油箱或带金属膨胀器，与外部大气完全隔离。同集合式电容器相比，外壳体积和内部含油量进一步减少，以西安电力电容器厂3000kvar产品为例，箱式电容器比集合式电容器外壳体积减少59.1%，重量减少60.6%。由于材料用量减少，价格比集合式电容器要低。缺点是内部元件发生故障由内熔丝切除后，会对大油箱内的绝缘油造成污染。全膜电容器具有损耗低、发热量小、温升低、体积小、重量轻的优点。国产全膜电容器自1986年开始生产以来，经过不断改进完善，质量已趋于稳定，在可靠性方面已经好于部分进口产品。自1995年以来产量逐年大幅度增长，已有多家产品通过了两部鉴定。同国外先进产品相比，差距主要表现在比特性上，材料消耗是国外先进产品的两倍。既便如此，同膜纸复合介质产品相比体积、重量均大幅度下降。以桂林电容器厂100kvar产品为例：全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降31.2%，重量下降44.4%。集合式产品以锦州电容器厂3000kvar产品为例：全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降55%，重量下降47.9%。箱式电容器采用全膜产品后可取消散热器。最近，电容器制造业制订了关于加速发展国产高压全膜电容器的若干措施，必将进一步提高国产高压全膜电容器的质量。因此，新增电容器应全部采用全膜产品，浸渍剂优先选用苄基甲苯(M/DBT)和SAS—40。

为了提高矿热炉供电系统的功率因数，本文研制了矿热炉低压无功补偿控制器。它能实时在线采集电网电压电流，计算出有功功率、无功功率、视在功率、电网频率、功率因数等参数，通过复合开关投切补偿电容器组实现无功功率的补偿。课题内容主要包括无功功率补偿相关理论分析、复合开关控制研究、控制器硬件设计和软件设计四部分。论文首先从理论上推导了各个电网电量参数的计算过程，分析了通过并联电容器来实现无功功率补偿基本原理，同时讨论了无功补偿三种方式的优缺点及无功补偿的控制依据。之后通过比较机械式投切开关、电力电子开关和复合开关的优缺点，得出复合开关是电容投切比较理想的开关。硬件电路设计采用ATmega48作为核心处理芯片，设计了电源模块电路、信号采样调理电路、投切控制电路、节点温度监控电路以及通讯模块电路等芯片外围电路，充分利用ATmega48内部集成的A/D、UART、定时计数器等嵌入式功能模块。设计了基于CAN工业通信总线和RS485总线，为现场监控与远程监测提供了方便，提高了控制器的适用性。在软件设计方面，编写了基于ATmega48的下位机程序，主要包括用统计算法来获得电量参数、智能化的投切控制程序设计及通信程序设计。电网参数采集程序主要是对电流电压进行AD采集，并计算出功率因数等参数。投切控制程序实现双向可控硅和真空接触器按照一定的投切顺序完成补偿电容器的投切。通信程序实现将实时参数传送至上位机，同时完成接收上位机的投切指令等功能。研制的控制器在实验室进行了关键参数的测试实验，各项技术参数都基本符合设计要求，控制器已经投入实际使用，实践结果表明：该控制器能动态快速的进行投切控制，及时对矿热炉无功功率进行补偿，各项功能发挥正常