如何看懂系統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(dong)電能(neng)質量電氣(qi)圖
如何看懂系統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(yuan)濾波器APF或SVG和無源(yuan)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(duan)(duan)器:熔斷(duan)(duan)器主要(yao)作(zuo)為補償支(zhi)路(lu)過載和(he)短路(lu)的保護器件,當補償支(zhi)路(lu)過載或者短路(lu)時,熔斷(duan)(duan)器斷(duan)(duan)開,使故障(zhang)回路(lu)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(dian)容(rong)器:利用(yong)電(dian)容(rong)器端電(dian)壓滯后電(dian)流(liu)90度的特(te)性,對(dui)負載(zai)系(xi)統進行(xing)無功補償。
(8)有源濾(lv)波器(qi):通過采集(ji)系統中(zhong)的諧(xie)波含量,經過計算發出指(zhi)令,濾(lv)除系統中(zhong)相對應的諧(xie)波。
(9)SVG:通過(guo)電(dian)流(liu)互感器實(shi)(shi)時檢測系統或負載電(dian)流(liu),快速計(ji)算出待補償的(de)(de)(de)無(wu)功(gong)電(dian)流(liu),通過(guo)控制(zhi)算法生成(cheng) IGBT 的(de)(de)(de) PWM 控信號,使裝置發(fa)出大小(xiao)相等、方向(xiang)相反的(de)(de)(de)無(wu)功(gong)電(dian)流(liu),實(shi)(shi)現動態(tai)無(wu)功(gong)補償的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。
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(jiao)變磁場和感應磁通而需要的(de)(de)電功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)稱(cheng)為無(wu)(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv),因(yin)(yin)(yin)此(ci),所謂的(de)(de)“無(wu)(wu)功(gong)(gong)(gong)”并(bing)不是“無(wu)(wu)用(yong)”的(de)(de)電功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv),只不過它的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)并(bing)不轉化為機(ji)械能(neng)、熱能(neng)而已;因(yin)(yin)(yin)此(ci)在供(gong)用(yong)電系統中除了需要有(you)功(gong)(gong)(gong)電源外,還(huan)需要無(wu)(wu)功(gong)(gong)(gong)電源,兩(liang)者缺一不可(ke)。無(wu)(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)和功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)因(yin)(yin)(yin)數是直接有(you)關聯的(de)(de)。
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(san)相功率因(yin)數的計算公式為:
式中(zhong),P為(wei)有功功率,kW;Q為(wei)無功功率,kvar;S為(wei)視(shi)在功率,kVA。功(gong)率(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)通常分為自然(ran)功(gong)率(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)、瞬時功(gong)率(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)和加權平(ping)均功(gong)率(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)三種類型(xing)。
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。
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(gong)率(lv)因數提(ti)高(gao)后(hou),減小了(le)(le)供電設備輸送的無(wu)功(gong)功(gong)率(lv),于是便可(ke)輸送更多(duo)的有(you)功(gong)功(gong)率(lv)。這樣,就(jiu)能進一步發揮供電設備的潛(qian)力,降低供電系統(tong)的電能成本。因此,提(ti)高(gao)功(gong)率(lv)因數cosφ,有(you)功(gong)功(gong)率(lv)P也(ye)隨之增大,電力設備的有(you)功(gong)出力也(ye)就(jiu)得到了(le)(le)提(ti)高(gao)。
SVG的(de)(de)基本原理(li)是:將電壓源(yuan)型逆(ni)變器(qi)(電壓源(yuan)型逆(ni)變器(qi)包含直流電容和(he)逆(ni)變橋兩個(ge)(ge)部分,其中(zhong)(zhong)逆(ni)變橋由(you)可關斷的(de)(de)半導(dao)體器(qi)件(jian)(jian)IGBT組(zu)成),經過(guo)電抗器(qi)并聯在電網上,通(tong)(tong)過(guo)調節逆(ni)變橋中(zhong)(zhong)的(de)(de)IGBT器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)開關,可以(yi)控制直流逆(ni)變到交流的(de)(de)電壓的(de)(de)幅(fu)值和(he)相位,因此,整個(ge)(ge)裝置相當于(yu)一(yi)個(ge)(ge)調相電源(yuan)。通(tong)(tong)過(guo)檢測系統(tong)中(zhong)(zhong)所需的(de)(de)無功,可以(yi)快速發(fa)出(chu)大小相等(deng)、相位相反的(de)(de)無功,實(shi)現無功的(de)(de)就地平衡,保持系統(tong)率運行。
上圖為SVG原理圖,將系統看作(zuo)一個(ge)電壓源,SVG可以(yi)看作(zuo)一個(ge)可控電壓源,連接(jie)電抗器可以(yi)等(deng)效(xiao)成一個(ge)線形(xing)阻抗元(yuan)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(xu)要考慮(lv)設(she)備(bei)在負(fu)載(zai)系統中(zhong)的(de)(de)位置:對(dui)于有源(yuan)濾波(bo)(bo)器,由于其(qi)運算方式需(xu)要計算出負(fu)載(zai)電(dian)流的(de)(de)電(dian)能質量,所(suo)以(yi)對(dui)于濾波(bo)(bo)設(she)備(bei)及采樣互感器的(de)(de)位置需(xu)進行(xing)考慮(lv),以(yi)確保濾波(bo)(bo)的(de)(de)準確性(xing)。下面以(yi)具體(ti)圖例(li)作(zuo)出說明。
說明:該圖(tu)中(zhong)有源(yuan)濾波柜(ju)在電(dian)(dian)(dian)(dian)容補償柜(ju)和負(fu)(fu)載柜(ju)中(zhong)間,電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)采(cai)樣互感器(qi)放在了負(fu)(fu)載側,這樣APF設備就可以直接采(cai)集到負(fu)(fu)載的(de)諧波電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),圖(tu)中(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)互感器(qi)的(de)標注(zhu)位(wei)置是正確的(de)。
說明:該圖中(zhong)有源濾波柜(ju)放在了系統的***末(mo)端,APF柜(ju)體前端安裝3只電流采樣互(hu)(hu)感(gan)器,目的是(shi)用(yong)進線柜(ju)中(zhong)電流減掉APF設(she)備的電流,這樣就得出了負(fu)載電流,所以圖中(zhong)電流互(hu)(hu)感(gan)器的位置是(shi)合適(shi)的。
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