如何看懂系統(tǒng)圖中的電能質(zhì)量電氣圖
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干貨知識(shí) | 教你一次性看懂電能質(zhì)量電氣圖
如何看懂系統(tǒng)圖中的電能質(zhì)量電氣圖
拿到圖紙后，首先要仔細(xì)閱讀圖紙的主標(biāo)題欄和有關(guān)說(shuō)明，結(jié)合已有的電氣知識(shí)，對(duì)該電氣圖的類(lèi)型、性質(zhì)、作用有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，從整體上理解圖紙的概況所要表述的重點(diǎn)。
看懂圖紙的前提是要掌握基本的電氣知識(shí)，掌握各種電氣符號(hào)、圖示所表達(dá)的含義。例如主開(kāi)關(guān)（常規(guī)應(yīng)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(hào)及圖示。只有了解了基本的電氣符號(hào)，才能讀懂圖紙中所表達(dá)的重點(diǎn)。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(wú)源補(bǔ)償SVC組合
（1）主開(kāi)關(guān)為塑殼斷路器（有的圖紙中標(biāo)注為刀熔開(kāi)關(guān)），主要用于柜內(nèi)補(bǔ)償裝置的過(guò)載、短路保護(hù)等功能。
（2）電流互感器：采集目標(biāo)對(duì)象的電流供給柜門(mén)儀表或者其他設(shè)備，用于電流的顯示或者計(jì)算。
（3）避雷器：使雷電流流入大地，避免形成過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。
（4）熔斷器：熔斷器主要作為補(bǔ)償支路過(guò)載和短路的保護(hù)器件，當(dāng)補(bǔ)償支路過(guò)載或者短路時(shí)，熔斷器斷開(kāi)，使故障回路退出運(yùn)行。
（5）晶閘管和接觸器為投切元件。晶閘管投切無(wú)涌流，全響應(yīng)時(shí)間20ms以內(nèi)，適合變化較快的負(fù)載。接觸器相對(duì)速度較慢，適合運(yùn)行比較平穩(wěn)的負(fù)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(bǔ)償?shù)牡胤健?duì)于串聯(lián)于補(bǔ)償柜中的電抗器，其作用主要為保護(hù)電容器，防止諧波進(jìn)入補(bǔ)償柜損壞電容器。如果系統(tǒng)中存在5次諧波，電抗率設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為14%。
（7）電容器：利用電容器端電壓滯后電流90度的特性，對(duì)負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。
（8）有源濾波器：通過(guò)采集系統(tǒng)中的諧波含量，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)出指令，濾除系統(tǒng)中相對(duì)應(yīng)的諧波。
（9）SVG：通過(guò)電流互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)或負(fù)載電流，快速計(jì)算出待補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功電流，通過(guò)控制算法生成 IGBT 的 PWM 控信號(hào)，使裝置發(fā)出大小相等、方向相反的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/span>
無(wú)功功率是由儲(chǔ)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(guò)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(chǎn)生了無(wú)功功率，降低了發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的供電效率。
為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱(chēng)為無(wú)功功率，因此，所謂的“無(wú)功”并不是“無(wú)用”的電功率，只不過(guò)它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)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(wú)功電源，兩者缺一不可。無(wú)功功率和功率因數(shù)是直接有關(guān)聯(lián)的。
功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度及用電管理水平的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，功率因數(shù)的高低取決于負(fù)荷性質(zhì)。
三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為：
式中，P為有功功率，kW;Q為無(wú)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(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)三種類(lèi)型。
有功功率P=S，當(dāng)供電設(shè)備的視在功率S一定時(shí)，如果功率因數(shù)cosφ提高，即功率因數(shù)角由φ1到φ2，則設(shè)備可提供的有功功率P也隨之增大到P十△P，使設(shè)備的有功出力得到提高。功率補(bǔ)償相量圖見(jiàn)下圖。 
由于變壓器、線路等供電設(shè)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(shè)備輸送的無(wú)功功率，于是便可輸送更多的有功功率。這樣，就能進(jìn)一步發(fā)揮供電設(shè)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(shè)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(gè)部分，其中逆變橋由可關(guān)斷的半導(dǎo)體器件IGBT組成），經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變橋中的IGBT器件的開(kāi)關(guān)，可以控制直流逆變到交流的電壓的幅值和相位，因此，整個(gè)裝置相當(dāng)于一個(gè)調(diào)相電源。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)中所需的無(wú)功，可以快速發(fā)出大小相等、相位相反的無(wú)功，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地平衡，保持系統(tǒng)率運(yùn)行。
上圖為SVG原理圖，將系統(tǒng)看作一個(gè)電壓源，SVG可以看作一個(gè)可控電壓源，連接電抗器可以等效成一個(gè)線形阻抗元件。
a：柜內(nèi)主開(kāi)關(guān)，我們可以依據(jù)具體的額定電流及適合的分?jǐn)嗄芰?lái)進(jìn)行判斷5.透過(guò)系統(tǒng)圖中的標(biāo)注，審核確定系統(tǒng)圖中的方案是否合適。
對(duì)于系統(tǒng)圖中的標(biāo)示，涉及到的補(bǔ)償柜以及有源濾波柜等內(nèi)容，我們可以“自上而下”一一確認(rèn)。
b：避雷器、互感器、儀表等可以根據(jù)具體要求來(lái)選擇。
c：補(bǔ)償元件和濾波元器件的選用:補(bǔ)償元件的選擇，主要涉及補(bǔ)償類(lèi)型（有源補(bǔ)償例如SVG、APF，無(wú)源補(bǔ)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(bǔ)或者是分補(bǔ)的選擇。
d：需要考慮設(shè)備在負(fù)載系統(tǒng)中的位置：對(duì)于有源濾波器，由于其運(yùn)算方式需要計(jì)算出負(fù)載電流的電能質(zhì)量，所以對(duì)于濾波設(shè)備及采樣互感器的位置需進(jìn)行考慮，以確保濾波的準(zhǔn)確性。下面以具體圖例作出說(shuō)明。
說(shuō)明：該圖中有源濾波柜在電容補(bǔ)償柜和負(fù)載柜中間，電流采樣互感器放在了負(fù)載側(cè)，這樣APF設(shè)備就可以直接采集到負(fù)載的諧波電流，圖中電流互感器的標(biāo)注位置是正確的。
說(shuō)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(jìn)線柜中電流減掉APF設(shè)備的電流，這樣就得出了負(fù)載電流，所以圖中電流互感器的位置是合適的。
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