如何看懂系統(tǒng)圖中的電能質量電氣圖
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干貨知識 | 教你一次性看懂電能質量電氣圖
如何看懂系統(tǒng)圖中的電能質量電氣圖
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。
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(guī)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。
有源濾波器APF或SVG和無源補償SVC組合
(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(wěn)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?shù)牡胤?。對于串?lián)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(tǒng)中存在5次諧波,電抗率設計為7%比較合適。假如系統(tǒng)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(tǒng)進行無功補償。
(8)有源濾波器:通過采集系統(tǒng)中的諧波含量,經過計算發(fā)出指令,濾除系統(tǒng)中相對應的諧波。
(9)SVG:通過電流互感器實時檢測系統(tǒng)或負載電流,快速計算出待補償?shù)臒o功電流,通過控制算法生成 IGBT 的 PWM 控信號,使裝置發(fā)出大小相等、方向相反的無功電流,實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/span>
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(fā)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(tǒng)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(shù)是直接有關聯(lián)的。
功率因數(shù)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(shù)的高低取決于負荷性質。
三相功率因數(shù)的計算公式為:
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(shù)通常分為自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)和加權平均功率因數(shù)三種類型。
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(shù)cosφ提高,即功率因數(shù)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。
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(shù)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(fā)揮供電設備的潛力,降低供電系統(tǒng)的電能成本。因此,提高功率因數(shù)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(lián)在電網上,通過調節(jié)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(tǒng)中所需的無功,可以快速發(fā)出大小相等、相位相反的無功,實現(xiàn)無功的就地平衡,保持系統(tǒng)率運行。
上圖為SVG原理圖,將系統(tǒng)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。
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(tǒng)圖中的標注,審核確定系統(tǒng)圖中的方案是否合適。
對于系統(tǒng)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(tǒng)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。
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。
說明:該圖中有源濾波柜放在了系統(tǒng)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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