智能三相功率补偿器的设计

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1、绪论随着国民经济的飞速发展，用电量的日益增加，电网的经济运行已是一个不可忽视的问题。因此，如何降低网损，提高电力系统的输电效率，保证电力系统的经济运行是电力系统面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。电力系统在运行过程中，由于感性负载的存在，使电网无功功率大量增加。另外，近些年来，国民经济各部门大力推广使用各种新型的电力电子整流装置，他们在减少能量耗损的同时，也带来了功率因数下降、电压波动、闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题。其最终结果都是使配电设备的使用效能得不到充分发挥，设备的附加功耗增加。因此，进行有效

2、的无功功率补偿，提高功率因数是电网及电力系统安全经济运行的重要保证。毫无疑问，无功功率补偿的研究势在必行。我国与世界上发达国家相比，无论从电网功率因数还是补偿深度来看，都有较大差距，因此在我国大力推广无功补偿技术尤为迫切。特别是在低压配电系统中，多数电器设备都是感性负载，它造成电流相位滞后于电压相位，电力能源消耗在电网传输线上，使得电网供电质量下降。为此，必须采取相应的补偿措施来弥补感性负载带来的影响。目前，在变电所和工矿企业，已安装有无功功率补偿装置，这些装置安装于配电室内，对本部门的无功功率进行补偿。但大量为城乡

3、居民供电的配电变压器位于户外，无人值守，也没有安装无功功率补偿装置，谐波无法消除，造成配电变压器和变电站之间无功电流的流动和线损。现在进行的城乡电网改造重点在于线路，无功功率补偿问题尤为重要。随着改造工作的深入，必将会考虑到这些配,变压器的无功功率补偿问题，但在低压配电系统中常用的无功功率补偿器主要存在以下缺点：体积大、采样精度不高、未考虑低压负荷三相不平衡因素、三相同时投切、投切电容器级数少、抗干扰能力和可靠性差等，经常造成电网过补偿或欠补偿。因此，我们根据上述需求研制了一种智能化无功功率自动补偿控制器。本文介绍的

4、基于AT89C52控制的高精度低压无功功率补偿器，能克服以上缺点，具有对电网冲击小、响应快、抗干扰能力强、精度高、可分相投切。第1章系统的总体设计1.1引言 电力系统的负载大多是电感性的，会消耗无功功率，使得负载电流相位滞后于电压，相角差越大，无功功率需求越大，要供给固定的有功功率，势必提高电流而增加线路损耗。同时，电力网络中的用电设备消耗的无功功率也必须从网络中某个地方获得，显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应该是在需要无功功率的地方产生无功功率。因此，我

5、们根据上述需求研制了一种智能化无功功率自动补偿控制器。本文介绍的基于AT89C52控制的高精度低压无功功率补偿器，能克服以上缺点，具有对电网冲击小、响应快、抗干扰能力强、精度高、可分相投切。1.2无功功率补偿概述1.2.1无功补偿的原理电网输出的功率包括两部分：一是有功功率，二是无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能做功，这部分功率称为有功功率；不消耗电能；只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够做功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称

6、为无功功率，如电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能。电流在电感元件中做功时，电流超前于电压90℃。而电流在电容元件中做功时，电流滞后电压90℃。在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180℃。如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力,总之无功补偿的基本原理就是：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，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。无功补

7、偿的原则是提高用电单位的自然功率因数，无功补偿分为集中补偿，分散补偿和随机随器补偿，应该遵循全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。1.2.2无功补偿的意义(1)补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数。(2)减少发、供电设备的设计容量，减少投资。例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW。对原有设备而言，相当于

8、增大了发，供电设备容量。因此对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。(3)降低线损。假设cosΦ1为补偿后的功率因数，cosΦ2为补偿前的功率因数，由公式△P%=(1-cosΦ/cosΦ)X100%得cosΦ2>cosΦ1，所以提高功率因数后，线损率也下降了。减少设计容量，减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，