如何看懂电能质量电气图

  如果你希望学习看懂电能质量电气图，却苦于找不到一个简短而全面的教程。那么本教程将花费十分钟的时间带你走入电能质量的大门。从此看电气图不求人！
  
  如何看懂系统图中的电能质量电气图
  
  1、详看图纸说明
  
  拿到图纸后，首先要仔细阅读图纸的主标题栏和有关说明，结合已有的电气知识，对该电气图的类型、性质、作用有一个明确的认识，从整体上理解图纸的概况所要表述的重点。
  
  2、了解掌握基本的电气知识
  
  看懂图纸的前提是要掌握基本的电气知识，掌握各种电气符号、图示所表达的含义。例如主开关（常规应用主要分为熔断器组、塑壳断路器）、熔断器、接触器、晶闸管、电容器、电抗器、APF、SVG等元器件的符号及图示。只有了解了基本的电气符号，才能读懂图纸中所表达的重点。我们可以由以下图中了解器件含义。

  
  3、各元器件的功能及作用说明
  
  （1）主开关为塑壳断路器（有的图纸中标注为刀熔开关），主要用于柜内补偿装置的过载、短路保护等功能。
  
  （2）电流互感器：采集目标对象的电流供给柜门仪表或者其他设备，用于电流的显示或者计算。
  
  （3）避雷器：使雷电流流入大地，避免形成过电压以保护电气设备。
  
  （4）熔断器：熔断器主要作为补偿支路过载和短路的保护器件，当补偿支路过载或者短路时，熔断器断开，使故障回路退出运行。
  
  （5）晶闸管和接触器为投切元件。晶闸管投切无涌流，全响应时间20ms以内，适合变化较快的负载。接触器相对速度较慢，适合运行比较平稳的负荷。
  
  （6）电抗器：依靠线圈的感抗阻碍电流变化的元件，主要用于需要限流或者补偿的地方。对于串联于补偿柜中的电抗器，其作用主要为保护电容器，防止谐波进入补偿柜损坏电容器。如果系统中存在5次谐波，电抗率设计为7%比较合适。假如系统中存在较多的3次谐波，电抗率通常设计为14%。
  
  （7）电容器：利用电容器端电压滞后电流90度的特性，对负载系统进行无功补偿。
  
  （8）有源滤波器：通过采集系统中的谐波含量，经过计算发出指令，滤除系统中相对应的谐波。
  
  （9）SVG：通过电流互感器实时检测系统或负载电流，快速计算出待补偿的无功电流，通过控制算法生成 IGBT 的 PWM 控信号，使装置发出大小相等、方向相反的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
  
  4、掌握器件的基本原理及作用
  
  了解无功功率定义和作用
  
  无功功率是由储能器件(电感或电容)在交流电路中，由于其两端的电压与流过的电流有90度角的相位差，所以不能做功，也不消耗有功功率，但它参与了与电源的能量交换，这就产生了无功功率，降低了发电机和电网的供电效率。
  
  为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率和功率因数是直接有关联的。
  
  功率因数含义
  
  功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要技术指标，功率因数的高低取决于负荷性质。
  
  三相功率因数的计算公式为：  

  式中，P为有功功率，kW;Q为无功功率，kvar;S为视在功率，kVA。
  
  功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数三种类型。
  
  无功补偿提高设备供电能力的基理
  
  有功功率P=S，当供电设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，即功率因数角由φ1到φ2，则设备可提供的有功功率P也随之增大到P十△P，使设备的有功出力得到提高。功率补偿相量图见下图。
  
  由于变压器、线路等供电设备的供电能力，通常用视在功率表示。用电回路的功率因数提高后，减小了供电设备输送的无功功率，于是便可输送更多的有功功率。这样，就能进一步发挥供电设备的潜力，降低供电系统的电能成本。因此，提高功率因数cosφ，有功功率P也随之增大，电力设备的有功出力也就得到了提高。
  
  SVG三种运行模式
  
  SVG的基本原理是：将电压源型逆变器（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），经过电抗器并联在电网上，通过调节逆变桥中的IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统高效率运行。

  上图为SVG原理图，将系统看作一个电压源，SVG可以看作一个可控电压源，连接电抗器可以等效成一个线形阻抗元件。

  a：柜内主开关，我们可以依据具体的额定电流及适合的分断能力来进行判断5.透过系统图中的标注，审核确定系统图中的方案是否合适。
  
  对于系统图中的标示，涉及到的补偿柜以及有源滤波柜等内容，我们可以“自上而下”一一确认。
  
  b：避雷器、互感器、仪表等可以根据具体要求来选择。
  
  c：补偿元件和滤波元器件的选用:补偿元件的选择，主要涉及补偿类型（有源补偿例如SVG、APF，无源补偿例如电容、电抗）、投切方式的选择（晶闸管投切、接触器投切）、共补或者是分补的选择。
  
  d：需要考虑设备在负载系统中的位置：对于有源滤波器，由于其运算方式需要计算出负载电流的电能质量，所以对于滤波设备及采样互感器的位置需进行考虑，以确保滤波的准确性。下面以具体图例作出说明。

说明：该图中有源滤波柜在电容补偿柜和负载柜中间，电流采样互感器放在了负载侧，

这样APF设备就可以直接采集到负载的谐波电流，图中电流互感器的标注位置是正确的。

说明：该图中有源滤波柜放在了系统的最末端，APF柜体前端安装3只电流采样互感器，

目的是用进线柜中电流减掉APF设备的电流，这样就得出了负载电流，所以图中电流互感器的位置是合适的。

  
  e：补偿方式、投切方式以及容量确定好之后，要看系统图中对于设备的壳体尺寸是否有具体的要求，需要核实在满足需求容量、排风散热没有问题的情况下考虑是否满足壳体的尺寸以及柜型要求。
  
  电能质量电气图看图方法要点
  
  （1）掌握无功补偿柜和滤波柜中基本元件的电气知识：从电气符号入手，可以理解图中表达的意图。比如补偿容量、补偿方式等等。
  
  （2）详看图纸说明：通过图纸说明可以对补偿柜和滤波柜有一个整体的掌握。
  
  （3）掌握了解补偿柜和滤波柜中各种元器件的基本功能和作用：只有掌握了各种必需元件的功能和作用，对于系统图中的标注示意图才能作出更准确的判断。
  
  （4）针对滤波柜在系统中不同的位置需要考虑电流采样互感器的位置：有源滤波柜通过电流采样互感器采集负载信号，得出负载中所存在的谐波，发出指令滤除谐波。
  
  （5）总体检查：通过图中表达的意图，结合自身掌握的补偿以及滤波知识，核实方案的准确性及可行性。