交流电机就地无功补偿
无功补偿
无功补偿交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿.无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。
反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
一、按投切方式分类:1. 延时投切方式延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。
这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。
当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。
通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
下面就功率因数型举例说明。
当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。
当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。
无功补偿及谐波治理基础知识讲解
提升机、风力发电等
无功补偿基础知识
❖※静止无功发生器 (SVG)
❖ ★工作原理
❖ 将电压源型逆变器，经过电抗器并联在电网上。 电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分， 其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。
无功补偿基础知识
❖1、功率、功率因数
▪ 在电网中，功率分为有功功率、无功功率和 视在功率。交流电网中，由于有阻抗和电抗 （感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送 到电器的电功率并不完全做功。因为，其中 有一部分电功率（电感和电容所储的电能） 仍能回输到电网，因此，凡实际为电器（电 阻性质）所吸收的电功率叫有功功率。电感 和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分 功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不 消耗，称为无功功率。
无功补偿基础知识
❖3、产品特点： ❖ 实时跟踪、动态补偿 ❖ 编码投切、分级补偿 ❖ 控制方式灵活 ❖ 真空接触器投切电容器 ❖ 智能监控
无功补偿基础知识
4、工作原理图
CT
PT
备 用
电
源AC220V
5、安装方式： 户内柜式
控制器 保护单元
户外箱变式
无功补偿基础知识
❖ ※调压调容型变电站无功自动补偿设备：
无功补偿基础知识
P+jQ
PL+jQL
系统
-jQC
负载
无功补偿原理图
功率平衡： P jQ PL jQ L - jQ C PL j ( Q L - Q C )
P PL
Q QL - QC
cos cos tg - 1 ( Q )
P 当 Q L Q C时 :
交流电焊机无功补偿的方法
下 ， 其 固 定 在 ２０ １０ ｍ 的 薄 绝 缘 板 上 ， 求 焊 钳 放 在 绝 缘 将 ５￣２ｒ ａ 要 板上时 ， 触器常闭辅助 触点在重力作用 下断开 ， 接 拿起 焊 钳 时 ， 接 触 器 常 闭辅 助触 点 由 于弹 簧 的弹 性 作 用 而 吸 合 ） 导 线 若 干 ， 及
固定焊接工作原理及其接线 ， 图 ２所示。 如
誊
图 ２ 固定 焊 接 原 理 图
工 作 原 理 ： 废 旧接 触 器 放 在 焊 工 工 作 的右 前 方 ， 于拿 放 把 便 焊 钳 。进 行 焊 接 时 ， 上 刀 开 关 Ｄ ， 起 电焊 钳 ， 合 Ｋ拿 接触 器 常 闭触 点复 位 ， 接 触器 Ｃ 线 圈 得 电 吸合 ， 开 主 触 点 吸 合 ， 主 Ｊ 常 电焊 机 一 次 侧 得 电 ， 始 进 行焊 接 。当焊 工 把 焊 钳放 在 废 旧接 触 器薄 绝 缘 开 板 上 时 ， 触 器在 重力 作 用 下 把 常 闭辅 助 触 点 分 开 ， 接 触 器 Ｃ 接 主 Ｊ 线 圈 失 电释 放 ， 主触 点分 离 ， 断 电焊 机 一 次侧 电源 。 切
所 示。
的所 谓 无功 电流 减 少 到 一 定 的范 围 以内 。 设 补 偿 前 线 路 上 的感 性 无 功 电流 为 Ｉ 线 路 上 的总 电流 为
图 １ 移 动 焊接 原 理 图
Ｉ 并联 电容 器 后 ， 生 一 电容 电流 Ｉ抵 消 部 分 感 性 电流 ， 得 线 。 ， 产 使 路 上 的感 性 无 功 电流 减 少到 Ｉ 线 路 上 的 总 电 流 减 少 为 Ｉ如 将 Ｌ ， ，
功 率 因数 从 Ｃｓ 。 高 到 ｃｓ：需要 的 电容 电流 为 ： Ｏ‘ 提 ｐ ｏ‘ ， ｐ
关于电力系统电压与无功补偿问题探讨
关于电力系统电压与无功补偿问题探讨电力系统中无功补偿对电力系统的重要性越来越受到重视，合理地投停使用无功补偿设备，对调整电网电压、提高供电质量、抑制谐波干扰、保证电网安全运行都有着十分重要的作用。
如果系统无功电源不足，则会使电网处于低电压水平上的无功功率平衡，即靠电压降低、负荷吸收无功功率的减少来弥补无功电源的不足。
同样，如果由于电网缺乏调节手段或无功补偿元件的不合理运行使某段时间无功功率过剩，也会造成整个电网的运行电压过高。
因此，要维持整个系统的电压水平，就必须有足够的无功电源来满足系统负荷对无功功率的需求和补偿线路和变压器中的无功功率损耗。
一、无功功率就地补偿的概念无功补偿装置的分布，首先要考虑调压的要求，满足电网电压质量指标。
同时，也要避免无功功率在电网内的长距离传输，减少电网的电压损耗和功率损耗。
无功功率补偿的原则是做到无功功率分层分区平衡，就是要做到哪里有无功负荷就在那里安装无功补偿装置。
这既是经济上的需要，也是无功电力特征所必需的，如果不这样做，就达不到最佳补偿的目的，解决不了无功电力就地平衡的问题。
二、无功功率的平衡在电力系统中，频率与有功功率是一对统一体，当有功负荷与有功电源出力相平衡时，频率就正常，达到额定值50Hz，而当有功负荷大于有功出力时，频率就下降，反之，频率就会上升。
电压与无功功率也和频率与有功功率一样，是一对对立的统一体。
当无功负荷与无功出力相平衡时，电压就正常，达到额定值，而当无功负荷大于无功出力时，电压就下降，反之，电压就会上升。
电压与无功功率之间的关系要比频率与有功功率之间的关系复杂得多，大体上有以下几点：2.1在一个并列运行的电力系统中，任何一点的频率都是一样的，而电压与无功电力却不是这样的。
当无功功率平衡时，整个电力系统的电压从整体上看是会正常的，是可以达到额定值的，即便是如此，也是指整体上而已，实际上有些节点处的电压并不一定合格，如果无功不是处于平衡状态时，那么情况就更复杂了，当无功出力大于无功负荷时，电压普遍会高一些，但也会有个别地方可能低一些，反之，也是如此。
10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用
10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用摘要：电力系统是国民经济的重要基础，而配电系统就是电力系统的关键设备。
由于供电设备的结构及功能不同，在我国电力系统中配网的类型、结构和功能各异。
但是无论在什么条件下，配网都不可能做到随心所欲，能够做到统一规划指挥。
如果不能实现统一规划、统一指挥和统一管理，就会出现大量的重复建设和投资浪费；又由于配电网中运行管理系统不完善、故障处理效率低；又会造成大量电能消耗；更严重会给供电设备造成不可预估的损害。
配电网系统作为电力系统的重要组成部分，为保证其正常运行发挥着重要作用。
目前有两种技术可用于配电网三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置的研究与应用[1]。
本文根据本地区配电系统特点和故障现象对不平衡自动调整及无功补偿装置进行研究，并提出了相应改进方案和安装调试方案。
关键词：配电系统；三相负荷；无功补偿引言：通过三相负荷不平衡自动补强技术可以及时修正三相负荷不平衡并使三相负荷不平衡值得到控制，保证用电质量。
三相负荷不平衡自动补强技术采用直流电机转子补偿技术在运行中可将其投入正常运行模式，不影响正常运行时间而降低运行成本。
通过对上述技术的研究可以提高系统运行可靠性同时降低运行成本。
1、配用电设备的特性本地区的配电设备为双电源配电系统，一般分为三相配电箱、三相配电箱等。
配电箱是供配电系统中用电设备之间的连接，一般都设有隔离开关。
三相配电箱一般是作为一个配电控制站。
三相负荷为一组单极进行调节，三相间隔由一台电动机进行控制。
当系统受到突发故障时，该单孔或多孔设备可以自动切换单面运行或切换双面运行模式。
三相配电箱作为一个配电控制站可将系统在不同时段的各种不同功率负荷情况传送到不同用电设备处，为其提供电能。
由于用电设备为固定时间工作，所以往往不会出现三相负荷不平衡现象。
2、三相负荷不平衡自动补强技术三相负荷不平衡补强分为补偿和调整两种方式，其中补偿是指通过控制装置将被不平衡负荷中的一相负荷加以自动补偿来达到补强的目的。
无功补偿原理
无功补偿原理当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。
电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。
此时电流滞后电压一个角度f。
在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的几何和：S =（P2 + Q2）1/2无功功率为:Q=（S2 - P2）1/2有功功率与视在功率的比值为功率因数:cosf=P/S无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，故需对其进行就近和就地补偿。
并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。
当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。
根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。
如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为：cosf= P/ (P2 + (QL - QC)2)1/2在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量：Qc = P(tanf1 - tanf2)式中:Qc一电容器的安装容量，kvarP一系统的有功功率，kWtanf1一补偿前的功率因数角tanf2一补偿后的功率因数角采用查表法也可确定电容器的安装容量。
无功补偿相关名词注释2008-05-25 11:08无功功率补偿无功功率补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。
这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。
力率电费是指电力用户感性负载无功消耗量过大，造成功率因数低于国家标准，从而按电费额的百分比追收的电费（详细了解力率电费调整办法）。
当前我国电机系统现状
当前我国电机系统现状：电动机是当今社会中应用最普遍、最基本的能量转换装置，数量极大，目前我国约有10亿台电动机在运转，电动机的耗电量占电网总负荷的60%，占整个工业用电的70%。
但是，人们也许并不知道，这10亿台电动机中却有高达60%以上的电机是长期在低负荷、低效率状态下运行，大约有30%的电能是被白白浪费掉了！这对于我们这样一个能源短缺的发展中国家来讲，浪费的电能如同“天文数字”！不仅如此，浪费过多导致电网系统电压降低，而由于低电压运转，全国每年被烧毁电机数量在20万台次以上，因此花费的修理费达20亿元左右，造成的停工停产损失高达百亿元。
据统计，我国电机系统用电量约占全国用电量的60%，80%以上的电机产品效率比国外先进水平低2－5个百分点，虽然国产高效电机与国外先进水平相当，但价格高、市场占有率低；风机、泵、压缩机产品效率比国外先进水平低2－4个百分点，虽然设计水平与国外先进水平相当，但制造技术和工艺有差距；电机传动调速及系统控制技术差距较大，产品效率比国外先进水平低20－30%。
电机系统量大面广，节电潜力巨大。
全国现有各类电机系统总装机容量约4.2亿千瓦，运行效率比国外先进水平低10－20个百分点，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。
电机系统存在的主要问题是：电动机及被拖动设备效率低，电动机、风机、泵等设备陈旧落后，效率比国外先进水平低2－5个百分点；系统匹配不合理，“大马拉小车”现象严重，设备长期低负荷运行；系统调节方式落后，大部分风机、泵类采用机械节流方式调节，效率比调速方式约低30%。
电动机经济运行控制器本项目涉及的领域是关于三相异步电动机应用技术研究及其节电型号产品开发。
意图是，通过改善三相异步电动机及其工作系统的经济运行状况，达到高效节电的目的。
整体目标是针对现型的三相异步电动机及其工作系统运行中实际存在的问题，研发出相应配套的节能控制器系列型号产品，使依就于电力拖动的各行业，获得增效、节能的双重效益，最终实现电力拖动领域的“整体电效能”提高10%以上。
SC无功补偿的基本原理
动态无功补偿技术
总结词
动态无功补偿技术能够快速响应系统无功需求的变化，有效抑制电压波动和闪变，提高电力系统的动 态性能。
详细描述
动态无功补偿技术采用高速的开关器件和先进的控制算法，能够在毫秒级的时间内响应系统无功需求 的变化，快速调节补偿装置的输出。这种技术能够显著抑制电压波动和闪变，提高电力系统的动态性 能，保证电力系统的稳定运行。
对电网依赖度高
可能引发共振问题
SC无功补偿装置的运行效果很大程度上取 决于电网的运行状态，一旦电网出现故障 ，补偿装置可能无法正常工作。
在特定情况下，SC无功补偿装置可能引发 系统共振问题，对电网和电气设备造成损 害。
SC无功补偿的改进方向
研究新型控制策略
通过研究新型的无功补偿控制策略 ，提高补偿装置的响应速度和补偿 精度，以适应不断变化的电网状态 。
响应速度
SC无功补偿装置具有快速的响应速度，可以在短时间内对负载的无功 需求进行补偿。
SC无功补偿的电路结构
01
电路组成
SC无功补偿装置通常由控制器、电容器、电抗器、投切开关等部分组
成。
02 03
工作流程
控制器根据实时监测到的无功功率值，控制投切开关的通断，以决定是 否向系统注入无功功率。电容器和电抗器共同组成了补偿电路，用于产 生无功功率。
详细描述
分散补偿方式适用于线路较长、负荷较大的情况，能够减少线路损耗，提高电压 稳定性。分散补偿装置一般采用固定或自动投切方式。
就地补偿方式
总结词
在电动机或变压器等设备附近就地安装无功补偿装置，实现 对特定设备无功功率的精确补偿。
详细描述
就地补偿方式能够显著降低设备启动和运行时的电流，减少 线路损耗，提高设备使用寿命。同时，就地补偿还能够改善 设备启动和运行时的电压质量。
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诚信声明本人声明：本人所呈交的毕业论文《交流电机就地无功补偿的研究》，是在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。
论文中凡引用他人已经发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
本人声明的法律结果由本人独自承担。
本人签名：日期：2010年6月毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：交流电机就地无功补偿的研究系部：自动化系专业：电气工程及其自动化班级：0620331学生：温建海指导教师（含职称）：温志明（讲师）专业负责人：原菊梅1．设计（论文）的主要任务及目标通过对无功补偿技术、单片机等基本知识的学习能确定一种交流电机动态无功补偿的方法。
通过研究本课题，了解无功补偿技术的发展状况；掌握单片机的基本结构、功率因数测量的方法和无功补偿的原理。
通过这次设计锻炼分析和设计能力，提高综合解决问题的能力。
2．设计（论文）的基本要求和内容（1）确定功率因数测量的方法；（2）并联电容器无功补偿的原理；（3）并联电容器的连接方式和分组方式；（4）无功补偿控制器的研究。
3．主要参考文献：[1]陆安定.功率因素与无功补偿[J].上海科学普及出版社，2004：113~119[2]吴捷,何盎.交流异步电动机无功功率补偿的探讨[J].云南电力技术论坛论文集.2007[3]苏志瞻，吕美霞.浅谈无功补偿装置[J].内蒙古石油化工.2009[4]李新春，谭继文，刘建辉.功率因素监控装置研制[J].煤矿机电，1994.6[5]徐进，王晓雪.功率因素测量方法探讨[J].西北纺织工学院学报.第9卷第2期，1995年6月[6]曾艳华，沈博，谭超. 功率因素补偿装置设计[J].工业控制计算机，2008年21卷第9期[7]祈文哲,交流异步电动机功率因素的测量[J].兰州铁道学院学报,第21卷第4期,2001年8月[8]杨亮,卜新良,大型风力发电机组无功补偿控制器的研究[J].电气自动化,第30卷第6期,2008[9]夏驰苟，黄儒林.三相交流异步电动机终端无功就地补偿的必要性[J]. 江西能源，2001年4月[10]站佩艳.功率因素的意义及其方法[J].第26卷第2期，2005年3月4．进度安排：注：一式4份，系部、指导教师各1份、学生2份：[毕业设计（论文）]及答辩评分表各一份中北大学分校毕业论文摘要近年来节能工作越来越成为人们关注的问题，有效合理地使用能源是促进企发展、提高企业经济增长质量和效益的有效途径。
在工厂企业中，各种生产机械设备所需的动力大多由异步电动机来提供，而异步电动机实际运行时经常处于轻载或空载状态，其功率因数较低，导致线路上的电能损耗较大，因而急需研制开发一种新型的智能无功功率补偿装置，对异步电动机进行合理补偿，提高节能效果，改善电能质量。
因此本文结合我国无功补偿技术的研究现状和市场状况，以异步电机为研究对象，以三相瞬时无功功率理论为基础，通过判断功率因数和无功功率的大小综合确定补偿容量，提出了一种基于ATmega128单片机的交流电机就地无功功率智能补偿装置。
此无功补偿控制器可根据异步电动机的功率因数和无功功率，以自动方式投切补偿电容器，实现自动跟踪补偿，使异步电动机的功率因数保持在较高水平。
主要介绍了无功补偿技术的发展状况、并联电容器无功补偿的原理、及无功补偿控制器的硬件和软件设计，并对今后无功补偿技术的研究方向进行了展望。
关键字：功率因数，并联电容器，无功补偿，单片机，自动投切AbstractEnergy conservation in recent years has increasingly become an issue of concern, effective and rational use of energy is to promote enterprise development, and improving the quality and efficiency of economic growth in an effective way. In factories and enterprises in various production machinery and equipment required to power most of the induction motor to provide, and Induction motor is often the actual running state of light load or no load, The low power factor, Lead to greater loss of power line, It is urgent to research and development of one kind of new intelligent reactive power compensation equipment, Reasonable compensation of induction motor to improve energy conservation, improve power quality.Therefore this paper reactive compensation technology research and market condition, taking asynchronous motors for research object and three-phase instantaneous reactive power theory as a foundation, through the judgment power factor and the size of the reactive power compensation capacity, determined synthetically is proposed based on the ATmega128 single-chip processor is proposed on the ac motor reactive power compensation device intelligent. The reactive power compensation according to the controller of asynchronous motor power factor and reactive power cut compensation capacitor automatic tracking the compensation of asynchronous motor with automatic mode to keep the power factor in high level.Mainly introduces the development of reactive power compensation technology condition, the shunt capacitor reactive compensation principle and reactive power compensation controller design of hardware and software, and the future of reactive power compensation technology research is prospected.KEY WORDS: power factor, parallel capacitor, reactive power compensation, microcontroller,auto-switching目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 无功补偿的研究现状及发展趋势 (1)1.2.1 传统无功补偿方式 (1)1.2.2 无功补偿技术的现状 (2)1.2.3 无功补偿技术的发展趋势 (4)1.3 课题研究的目的和意义 (5)1.4 本文研究的内容 (5)1.5 本章小结 (6)第2章无功补偿的基本原理 (7)2.1 无功补偿的一般概念 (7)2.1.1 电容补偿的基本概念 (7)2.1.2 交流电路的无功功率 (7)2.1.3 无功补偿的主要作用 (9)2.2 并联电容器无功补偿 (11)2.2.1 并联电容器无功补偿的方式 (11)2.2.2 并联电容器的投切方式 (12)2.2.3 电容器的分组和接线方式 (14)2.2.4 并联电容器无功补偿的原理 (16)2.3 无功补偿容量的确定 (17)2.3.1 从提高功率因要确定补偿容量 (17)2.3.2 从降低线损确定补偿容量 (17)2.3.3 从提高运行电压确定补偿容量 (18)2.4 本章小结 (19)第3章系统的硬件设计 (20)3.1 无功补偿控制器的总体结构 (20)3.1.1 无功补偿控制器的基本构成 (20)3.1.2 系统硬件结构 (21)3.1.3 系统基本功能 (21)3.2 主控芯片的介绍 (22)3.2.1 CPU的选型 (22)3.2.2 ATmega128的最小系统设计 (23)3.3 测量模块的设计 (25)3.3.1 计量芯片ATT7022B简介 (25)3.3.2 ATT7022B硬件电路设计 (25)3.4 电容器状态输入模块设计 (27)3.5 投切控制模块设计 (28)3.5.1 过零触发原理 (29)3.5.2 投切控制电路设计 (30)3.6 电源模块设计 (31)3.7 存储器模块设计 (33)3.7.1 存储芯片FM3164简介 (33)3.7.2存储芯片FM3164与主控芯片接口设计 (34)3.8 人机接口模块设计 (35)3.8.1 LED显示电路设计 (35)3.8.2 键盘电路设计 (36)3.9 通讯模块设计 (37)3.9.1 GPRS无线通讯电路设计 (38)3.9.2 RS-232通讯电路设计 (38)3.9.3 RS-485通讯电路设计 (39)3.10 其他外围电路设计 (40)3.10.1 实时时钟电路设计 (40)3.10.2 报警电路设计 (41)3.10.3 外部复位电路设计 (41)3.11 本章小结 (42)第4章系统软件的设计 (43)4.1 无功补偿控制策略 (43)4.2 主程序设计 (45)4.3 子程序设计 (46)4.3.1 测量模块设计 (46)4.3.2 投切控制模块设计 (47)4.3.3 人机接口模块设计 (49)4.3.4 数据存储模块设计 (50)4.3.5 通讯模块设计 (51)4.11 本章小结 (54)第5章总结与展望 (55)5.1 总结 (55)5.2 研究展望 (56)参考文献 (57)致谢 (59)第1章绪论1.1 引言异步电动机和变压器等设备要消耗大量的无功功率。