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      干貨知識 | 教你一次性看懂電能質量電氣圖

      發布時間:2022-05-05 瀏覽:987

      如果你希望學習看懂電能質量電氣圖,卻苦于找不到一個簡短而全方位的教程。那么本教程將花費十分鐘的時間帶你走入電能質量的大門。從此看電氣圖不求人!




      圖11


      如何看懂系統圖中的電能質量電氣圖

      1
      詳看圖紙說明


      拿到圖紙后,首先要仔細閱讀圖紙的主標題欄和有關說明,結合已有的電氣知識,對該電氣圖的類型、性質、作用有一個明確的認識,從整體上理解圖紙的概況所要表述的重點。



      2
      了解掌握基本的電氣知識


      看懂圖紙的前提是要掌握基本的電氣知識,掌握各種電氣符號、圖示所表達的含義。例如主開關(常規應用主要分為熔斷器組、塑殼斷路器)、熔斷器、接觸器、晶閘管、電容器、電抗器、APF、SVG等元器件的符號及圖示。只有了解了基本的電氣符號,才能讀懂圖紙中所表達的重點。我們可以由以下圖中了解器件含義。


      圖121圖12圖13

          有源濾波器APF或SVG和無源補償SVC組合



      3
      各元器件的功能及作用說明


      (1)主開關為塑殼斷路器(有的圖紙中標注為刀熔開關),主要用于柜內補償裝置的過載、短路保護等功能。

      (2)電流互感器:采集目標對象的電流供給柜門儀表或者其他設備,用于電流的顯示或者計算。

      (3)避雷器:使雷電流流入大地,避免形成過電壓以保護電氣設備。

      (4)熔斷器:熔斷器主要作為補償支路過載和短路的保護器件,當補償支路過載或者短路時,熔斷器斷開,使故障回路退出運行。


      (5)晶閘管和接觸器為投切元件。晶閘管投切無涌流,全響應時間20ms以內,適合變化較快的負載。接觸器相對速度較慢,適合運行比較平穩的負荷。

      (6)電抗器:依靠線圈的感抗阻礙電流變化的元件,主要用于需要限流或者補償的地方。對于串聯于補償柜中的電抗器,其作用主要為保護電容器,防止諧波進入補償柜損壞電容器。如果系統中存在5次諧波,電抗率設計為7%比較合適。假如系統中存在較多的3次諧波,電抗率通常設計為14%。

      (7)電容器:利用電容器端電壓滯后電流90度的特性,對負載系統進行無功補償。


      (8)有源濾波器:通過采集系統中的諧波含量,經過計算發出指令,濾除系統中相對應的諧波。


      (9)SVG:通過電流互感器實時檢測系統或負載電流,快速計算出待補償的無功電流,通過控制算法生成 IGBT 的 PWM 控信號,使裝置發出大小相等、方向相反的無功電流,實現動態無功補償的目的。



      4
      掌握器件的基本原理及作用

      了解無功功率定義和作用


      無功功率是由儲能器件(電感或電容)在交流電路中,由于其兩端的電壓與流過的電流有90度角的相位差,所以不能做功,也不消耗有功功率,但它參與了與電源的能量交換,這就產生了無功功率,降低了發電機和電網的供電效率。

      為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率,因此,所謂的“無功”并不是“無用”的電功率,只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已;因此在供用電系統中除了需要有功電源外,還需要無功電源,兩者缺一不可。無功功率和功率因數是直接有關聯的。



      功率因數含義


      功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度及用電管理水平的一個重要技術指標,功率因數的高低取決于負荷性質。

      三相功率因數的計算公式為:

      圖14


      式中,P為有功功率,kW;Q為無功功率,kvar;S為視在功率,kVA。功率因數通常分為自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數三種類型。



      無功補償提高設備供電能力的基理


      有功功率P=S,當供電設備的視在功率S一定時,如果功率因數cosφ提高,即功率因數角由φ1到φ2,則設備可提供的有功功率P也隨之增大到P十△P,使設備的有功出力得到提高。功率補償相量圖見下圖。 
      圖15


           由于變壓器、線路等供電設備的供電能力,通常用視在功率
      表示。用電回路的功率因數提高后,減小了供電設備輸送的無功功率,于是便可輸送更多的有功功率。這樣,就能進一步發揮供電設備的潛力,降低供電系統的電能成本。因此,提高功率因數cosφ,有功功率P也隨之增大,電力設備的有功出力也就得到了提高。



      SVG三種運行模式


      SVG的基本原理是:將電壓源型逆變器(電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個部分,其中逆變橋由可關斷的半導體器件IGBT組成),經過電抗器并聯在電網上,通過調節逆變橋中的IGBT器件的開關,可以控制直流逆變到交流的電壓的幅值和相位,因此,整個裝置相當于一個調相電源。通過檢測系統中所需的無功,可以快速發出大小相等、相位相反的無功,實現無功的就地平衡,保持系統率運行。


       圖16


      上圖為SVG原理圖,將系統看作一個電壓源,SVG可以看作一個可控電壓源,連接電抗器可以等效成一個線形阻抗元件。

      圖17

      a:柜內主開關,我們可以依據具體的額定電流及適合的分斷能力來進行判斷5.透過系統圖中的標注,審核確定系統圖中的方案是否合適。

      對于系統圖中的標示,涉及到的補償柜以及有源濾波柜等內容,我們可以“自上而下”一一確認。

      b:避雷器、互感器、儀表等可以根據具體要求來選擇。

      c:補償元件和濾波元器件的選用:補償元件的選擇,主要涉及補償類型(有源補償例如SVG、APF,無源補償例如電容、電抗)、投切方式的選擇(晶閘管投切、接觸器投切)、共補或者是分補的選擇。

      d:需要考慮設備在負載系統中的位置:對于有源濾波器,由于其運算方式需要計算出負載電流的電能質量,所以對于濾波設備及采樣互感器的位置需進行考慮,以確保濾波的準確性。下面以具體圖例作出說明。


      圖18

      說明:該圖中有源濾波柜在電容補償柜和負載柜中間,電流采樣互感器放在了負載側,這樣APF設備就可以直接采集到負載的諧波電流,圖中電流互感器的標注位置是正確的。


      圖19

      說明:該圖中有源濾波柜放在了系統的***末端,APF柜體前端安裝3只電流采樣互感器,目的是用進線柜中電流減掉APF設備的電流,這樣就得出了負載電流,所以圖中電流互感器的位置是合適的。

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