最新版低压动态无功补偿的毕业设计论文.docx

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最新版低压动态无功补偿的毕业设计论文

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本科生毕业设计（论文）

题目：

低压动态无功功率补偿装置的设计

学生姓名：

韩玉倩

系别：

机械与电气工程系

专业年级：

2008级本科四班

指导教师：

朱玉华

2012年5月19日

摘要

随着现代工业的飞速发展，电力系统负荷的增加对电能质量的要求越来越高和无功功率的需求也日益增加，无功补偿是电能质量的重要保证。

无功功率在电网中传输会造成网络损耗以及受电端电压下降，使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。

在低压供电系统中，低压无功补偿装置的功能是向感性负载设备就近提供无功功率。

由于用电设备中感性负载设备用电量占整个用电量的三分之二以上，显然针对感性负载提供无功功率对于降低线损，降低供电设备容量，改善供电线路的功率因数以及稳定电力系统的电压起到至关重要的作用。

文章介绍了有关于无功补偿的概念、意义，阐述了国内外无功补偿的现状与发展趋势，及其一些基础知识，并介绍了基于TSC的无功补偿器，最后介绍了无功补偿的发展前景。

关键词：

无功补偿；功率因数；TSC；发展前景

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentofmodernindustry，electricpowersystemloadincreasestotheelectricpowerqualityrequirementsofthemoreandmoreistheimportantguaranteeofpowerenergyquality．Transmissionofreactivepowerinelectricnetworkwillcausethenetworklossandstep-downvoltage,maketheenergyutilizationrategreatlyreducedandtheseriousinfluencethequalityofpowersupply.Inthelowvoltagepowersupplysystem，lowvoltagereactivecompensationdeviceisthefunctionoftheinductiveloadequipmentneartoprovidereactivepowerBecausetheelectricequipmenttotheperceptualloadofthetotalpowerconsumptionequipmentofpowerconsumptionofthetwo-thirds．apparentlytargetedperceptualloadprovidereactivepowerforreducingthelineloss，reducesthepowersupplyequipmentcapacityandimprovethepowerfactorofpowerlinesandpowersystemvoltagestabilityofplayacrucialrole．Thispaperintroducesaboutthereactivepowercompensationoftheconcept，significance，expoundsthereactivepowercompensationatbasedonTSCisfinallyintroducesthedevelopmentprospectofthereactivepowercompensation．

Keywords：

Reactivepowercompensation，Powerfactor，SwitchedCapacitor，prospectsfordevelopment

目录

前言…………………………………………………………………………………………5

第一章绪论………………………………………………………………………………6

1.1无功补偿的意义……………………………………………………………………6

1.2无功补偿问题………………………………………………………………………7

1.3低压电网中无功补偿的必要性……………………………………………………7

第二章无功功率…………………………………………………………………………9

2.1无功功率概念………………………………………………………………………9

2.2无功补偿的方法…………………………………………………………………11

2.2.1无功补偿装置的分类……………………………………………………11

2.2.2无功功率补偿装置的发展概况……………………………………………12

2.2.2并联容性补偿的方法………………………………………………………12

2.3无功补偿容量的确定………………………………………………………………16

第三章无功功率与功率因数……………………………………………………………18

3.1功率因数……………………………………………………………………………18

3.2影响功率因数的因素………………………………………………………………19

3.3提高功率因数的意义………………………………………………………………20

3.3.1提高功率因数的意义…………………………………………………………20

3.3.2提高功率因数和无功补偿……………………………………………………20

3.4无功补偿的效益…………………………………………………………………21

3.4.1节省企业电费开支……………………………………………………………21

3.4.2提高设备的利用率……………………………………………………………21

3.4.3降低系统的能耗………………………………………………………………22

3.4.4改善电压质量…………………………………………………………………22

第四章基于TSC的无功补偿……………………………………………………………23

4.1晶闸管投切电容器…………………………………………………………………23

4.1.1概述……………………………………………………………………………23

4.1.2晶闸管阀………………………………………………………………………23

4.1.3补偿电容器……………………………………………………………………23

4.1.4过零触发………………………………………………………………………24

4.2TSC主接线………………………………………………………………………24

4.3TSC的检测系统……………………………………………………………………27

4.4TSC的控制系统……………………………………………………………………27

4.5TSC的应用现状、问题与解决方案………………………………………………28

第五章无功补偿的发展………………………………………………………………31

第六章结论……………………………………………………………………………35

参考文献……………………………………………………………………………………36

致谢…………………………………………………………………………………37

前言

无功补偿在低压电网中的配比及作用是维持电流顺畅的重要条件因素，也是提高电网工作效能的核心因子。

供电过程中注意无功补偿的合理运用,可以获得最好的技术和经济效益。

功率因数是供电系统重要的参数，用户功率因数的高低直接关系到电力电网中的功率损耗，关系到节约电能和整个供电区域供电的质量，同时也影响到企业的经济效益，因此功率因数的提高，已成为电力系统中的重要课题。

功率因数不高的主要原因是近年来，随着国民经济的跨跃式发展，电力负荷的快速增长对无功功率的需求也大幅度上升，无功补偿为改善电压质量起着重要作用。

同时，随着粗放型经济向高科技、高技术转变，对电能质量的要求也显著提高，而配电网中整流器、变频调速装置、电孤炉以及各种电力电子设备的大量应用。

由于这些设备或负荷具有非线性、冲击性和不平衡的用电特性，对供电质量造成严重污染，对电力系统的安全运行形成了严重危害，特别严重的是谐波极易造成系统发生某次谐波的谐振，使系统产生过电压，危及系统和设备安全运行。

而无功补偿的主要装置并联电容器组对谐波起着放大作用。

因此，有源滤波已受到各方的重视。

一般情况下，电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动。

所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。

随着现代电力电子技术的发展，在工业中大量使用各种开关器件，在用电设备和电网之间有着大量的无功功率的往复交换，同时产生大量的谐波，使供电品质下降，谐波使电能的生产，传输和利用效率降低，使电气设备过热，产生震动和噪声，电器过压烧毁，更为危险的是谐波引起继电保护和自动控制装置误操作，造成更大的电气损坏。

国内用于动态补偿的控制器，与国外同类产品相比有较大的差距，一是在动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好；二是补偿功率不能一步到位，冲击电流过大，系统特性容易漂移，维护成本高、造成设备整体投资费用高。

另外，相应的国家标准也尚未达到，这方面有待于发展。

第一章绪论

1.1无功补偿的意义

随着我国经济改革的不断深入，经济发展速度越来越快，工业企业数量发展迅速，人民生活水平不断提高，这导致电力负荷的增长速度迅猛，相比较而言，发电机的装机容量和输配电能力显得不足，致使全国的多数省份出现供电紧张的“电荒”情况，尤其是经济发达地区和一些用电负荷较大的大中型城市。

更有甚者部分省、市的用电高峰期出现了采取拉闸限电以保证电网正常运行，严重制约了国民经济的发展，也给人民群众的日常生活带来极大不便。

在各种不同的工矿企业以及人民日常生活的用电中，都不同程度的存在着功率因数偏低的现象。

如工矿企业建设时供电容量都较大，如果企业没有满负荷运行就会出现功率因数偏低的现象。

电力系统的用电负荷主要分为感应电动机、变压器、感应电炉与电弧炉、电焊机和电焊变压器、整流设备等，这些用电设备在消耗有功功率的同时都会消耗大量的无功功率，造成电网功率因数偏低。

就我国来说，电动机所耗的电能占整个工业用电的60％～70％。

根据上海市的统计资料，仅风机、水泵两项就占工业用电的40％左右，加之其他种类的电动机负载，整个电动机的耗电量超过全部工业用电的60％以上。

大量的感性负载的使用使得电网必须提供足够的无功容量来满足负载要求，否则会造成电网电压降低，电网供电质量下降的不良后果。

感性负荷分布的不规律性也要求电网根据负荷情况合理分配无功，否则容易形成大量无功功率在电网的流动，降低电网容量，使得电网线路损耗增加，同时也增加了供电成本，影响电力系统供电的经济性，尤其是在我国的农网供电区域内，变电站数量少，供电线路覆盖面积大，长距离供电成为一种普遍的现象，过低的功率因数使得线路损耗增大，供电网末端电压下降较大，这也间接的提高了供电成本。

解决上述问题的一个简单而行之有效的办法就是对电网进行无功功率补偿。

电力系统无功功率主要来源就是采用各种无功补偿设备，本着尽可能就地补偿的原则在各个环