补偿器工作原理示意图（功率补偿器的详解）

本文目录

• 功率补偿器的详解
• 补偿器的工作原理是什么
• 站台补偿器的位置和作用
• 波纹补偿器是怎么用的带图的 带图
• 方形补偿器的工作原理是什么
• 无功补偿原理图
• 压力补偿器工作原理
• 增压补偿器

功率补偿器的详解

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。

扩展资料

无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。

控制器是无功补偿装置的指挥系统，采样、运算、发出投切信号，参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。十几年来经历了由分立元件--集成线路--单片机--DSP芯片一个快速发展的过程，其功能也愈加完善。

就国内的总体状况，由于市场的需求量很大，生产厂家也愈来愈多，其性能及内在质量差异很大，很多产品名不符实，在选用时需认真对待。

补偿器的工作原理是什么

在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗。

无功补偿为一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。

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电网的损耗，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。

扩展资料：

无功补偿的相关要求规定：

1、将晶闸管与继电器接点并联使用，但是复合开关既使用晶闸管又使用继电器，于是结构就变得比较复杂，成本也比较高，并且由于晶闸管对过流、过压及对dv/dt的敏感性也比较容易损坏。

2、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，如过补偿状态，这时电网的电流超前于电压的一个角度，功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。

站台补偿器的位置和作用

一.补偿器工作原理和作用：
不锈钢波纹管补偿器的主要弹性元件为不锈钢波纹管，依靠波纹管伸缩、弯曲来对管道进行轴向、横向、角向补偿。其作用可以起到：
1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。
3.吸收地震、地陷对管道的变形量。
二.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求
（一）轴向型补偿器
1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。推力计算公式如下：
Fp=100*P*A
Fp-补偿器轴向压力推（N），
A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），
P-此管段管道最高压力（MPa）。
轴向弹性力的计算公式如下：
Fx=f*Kx*X
FX-补偿器轴向弹性力（N），
KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；
f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑压力推力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：
LGmax-最大导向间距（m）；
E-管道材料弹性模量（N/cm2）；
i-tp 管道断面惯性矩（cm4）；
KX-补偿器轴向刚度（N/mm），
X0-补偿额定位移量（mm）。
当补偿器压缩变形时，符号“+”，拉伸变形时，符合为“-”。当管道壁厚按标准壁厚设计时，LGmax可按有关标准选取。
（二）横向型及角向型补偿器
1、装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算：
ε-活动间隙（mm）；
L-补偿器有效长度（mm）；
△Y-管段热膨胀量（mm）；
△X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）；
2、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移，对Z形和L形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。此时平面铰链销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面（万向铰链补偿器不受此限制）。
装有一组铰链补偿器的管段，其平面导向架的间隙ε亦可按上式计算。但是L长度应为两补偿器铰链轴之间的距离，△X是整个垂直管段的热膨胀量。
3、补偿器两侧的导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能定向运动。
管道最大安装长度计算
4.固定支座的设计计算
具有2个管道分支并在主干线上有一处转角管道平面，补偿器的布置应满足Ln＜Lmax的条件。驻点G1、G2的推力为零，所以，此点处不必设置固定支座，但为了防止回填土的不均匀，埋深的不一致和预制保温管外壳粗糙度的不规则等可能会造成驻点的漂移，所以，对处于驻点位置的管道分支处G1、G2需设置支座，以G1为例其轴向推力可按下式计算：
F1=Pb2+L2f-0.8(Pb3+L2f)
式中F1-固定支座G1的水平推力，kgf； f-管道单位长度摩擦力，Kgf/m
Pb2-B2膨胀节的弹性力，Kg； Pb3-B3膨胀节的弹性力，Kgf
k2-B2膨胀节的刚度，Kgf/mm；
△L2-B2膨胀节的补偿量，mm；
L2-膨胀节至G1的距离，m；
假如某一分支如自G2接出的分支带有补偿器B。那么，G2还受到一侧向推力的作用，如图中的F2（y），当L5很短（实际布置时L5也应很短），那么，侧向力F2（y）的大小为：
F2(y)=Pn*A5+Pb5
式中Pn-管道工作压力，Kgf/cm2
A5-B5膨胀节的有效面积，cm2；
Pb5-B5膨胀节的弹性力kgf。
固定支座G3也驻点位置，从管道和土壤的摩擦力来讲，该点也受到大小相等，方向相反的两个时作用，但应注意到该点同时又受到转角处的盲板力的作用，考虑驻点漂移的影响，固定支座G3的推力
F3=1.2Pn*A4
式中F3-作用在固定支座G3的水平推力，Kgf；
Pn-管道工作压力，Kgf/cm2；
A4-B4膨胀节的有效面积，cm2。
5.补偿器的选用计算
直埋管道由于土壤摩擦力的影响,实际热伸长量要比架空和地沟敷设的管道热热伸长量要小。
架空和地沟敷设时的伸长量：α·△t·L
直埋敷设时，因土壤摩擦力影响的热伸长减少量：
实际热伸长量为：
式中E-钢管弹性模理，kgf/cm2；
α-钢管的线膨胀系数，取0.0133mm/m℃；
△t-管道温差；
A、f-同公式①；
L-两固定点之间的距离（最大安装长度）m。
6.安装
（1）保温管埋于地下时，四周需用粒度小于20毫米的砂子填充，然后再覆盖原土，填充砂子的厚度不小于200毫米。
（2）保温管顶的埋深一般不超过1.2米，但也尽量不要小于0.7米，，保温管可直接埋在各种管道下面。
（3）如图，除A处外，其余均保温，因管道膨胀时A处不保温并不会造成显著的热损失。也是由于护圈的作用，直埋补偿器可以直埋处于车行道下面。
（4）直埋式补偿器安装不必冷紧，也不必按全线钢管接好后再割下和膨胀节等长管道之后再焊接的方法。使用直埋型膨胀节，不必设导向支架。
（5）安装时要注意保证导流套筒的方向与流动方向的一致。
（6）补偿器内介质应进行除游离氧和除氯离子处理，氯离子含量不得超过25PPm。
（7）补偿器允许不超过1.5倍公称压力的系统水压试验。
（8）补偿器安装完毕进行系统水压试验前，要将管道两端固定，防止内压推力拉伸补偿器。
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波纹补偿器是怎么用的带图的 带图

波纹补偿器的安装及其使用方法：

(1)补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。

(2)对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。

(3)需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除。

(4)严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。

(5)安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤。

(6)管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力。

(7)补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位的正常动作。

(8)水压试验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动。对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是否需要增设临时支架。水压试验用水清洗液的96氯离子含量不超过25PPM。

(9)水压试验结束后，应尽快排波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干。

(10)与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯。

扩展资料：

1、用途：波纹补偿器是现代柔性管系设计中的重要部位，它对整个管系的安全、正常运转至关重要。补偿器本身的质量由制造商保证，但更重要的是在整个运输、安装、试压过程中都必须按照一定的要求进行，以免不必要的损失。

2、优势：因许多管道在运行过程中存在位移，其位移量的消除需靠一定的补偿手段，在过去的做法中，通常采用自然补偿的方法。

随着技术的不断发展，波纹补偿器逐步代替原用的自然补偿方法广泛使用。在南京新港开发区的蒸汽管道中，波纹补偿器被大量使用。波纹补偿器和自然补偿相比，有补偿量大、占地面积小、美观等优势。

3、种类：常用补偿器有以下几种：

横向大拉杆波纹补偿器、旋转式补偿器、轴向套桶式补偿器等。横向大拉杆波纹补偿器一般用于同一直线段的管道补偿，在两个固定支架中间，垂直或水平安装两只横向大拉杆波纹补偿器，管道位移由两端固定支架向中间越来越大，到中间通过横向大拉杆波纹补偿器将位移消除，两个补偿器中间设立一个固定支架。

旋转式补偿器一般用于不同轴线管道间或同一轴线间大位移量的补偿。

轴向套桶式补偿器一般用于直管线间补偿，但该管线不便于登高或水平拐弯。

后两种补偿器的补偿原理同横向大拉杆波纹补偿器。在本文中将以蒸汽管道为依据，重点介绍横向大拉杆波纹补偿器。

方形补偿器的工作原理是什么

工作原理:

1. 当方形补偿器安装在管段的两个固定中间位置，因热媒通过使管道因温度变化而伸长.热伸长会产生对两侧固定支架水平推力。为了保持力的平衡，反作用力使方形补偿器产生压缩变形。以补偿因热膨胀而对固定支架产生的应力。

2. 为了减少方形补偿器在运行中的变形和承受的应力，应将补偿器预先拉伸其热伸长量的1/2

3. 表示出方形补偿器的制作位置、安装时位置与运行时的位置。图中显示当补偿器被压缩到补偿量(△L)的1/2时，补偿器受到的应力等于零(即制作位置)。当补偿器完全补偿热伸长量时，对固定支架及补偿器也仅受到一半的应力。

4. 因此，在安装方形补偿器时需要进行预拉伸，因预拉伸量为ΔL/2,所以每侧臂应预拉ΔL/4。

无功补偿原理图

2 工作原理
单独的TCR由于只能提供感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。并联上电容器后，使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率，因而可以将补偿器的总体无功电流偏置到可吸收容性无功的范围内。另外，并联电容器串上小的调谐电抗器还可兼做滤波器，以吸收TCR产生的谐波电流。通过控制与电抗器串联的反并联晶闸管的导通角，既可以向系统输送感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。由于该补偿装置响应时间快（小于半个周波），灵活性大，而且可以连续调节无功输出，所以目前在我国的输电系统和工业企业中应用最为广泛。
TCR+FC型SVC的基本原理图如图1，补偿前及补偿后电压电流示意图如图2、图3。单相的TCR由两个反并联的晶闸管与电抗器串联而成，而三相一般采用三角形接法。图中，QS为系统供给的无功功率；QL为负载无功功率，它是随机变化的；QC为滤波器提供的容性无功功率，是固定不变的；QR为TCR提供的感性无功，它是可以调节的。
QS=QL+QR-QC
当负荷发生扰动变化时，SVC通过调节晶闸管的触发角从而调节TCR发出的感性无功，使得QR 总能弥补QL的变化。这样的电路并入到电网中相当于△QS=△QL+△QR=0。这就是TCR+FC型静止无功补偿装置对无功功率进行动态补偿的原理。
将此电路并联到电网上，就相当于交流调压器电路接入电感性负载，此电路的有效相移范围为90o～180o。当触发角α=90o时，晶闸管全导通，导通角δ=180o，此时电抗器吸收的无功电流最大。根据导通角与补偿器等效导纳之间的关系式：
BL=BLmax(δ-sinδ)/π
其中BLmax=1/XL。可知，增大导通角即可增大补偿器的等效导纳，这样就会减小补偿电流中的基波分量，所以通过调整触发角的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的目的。

图1 TCR+FC型SVC的基本原理图

图2 SVC投入前欠补偿，电压超前电流45°，cosφ=0.707
图3 SVC投入后完全补偿，电流、电压重合，cosφ=1
3 应用领域
（1）电弧炉作为非线性及无规律负荷接入电网，将会对电网产生一系列不良影响，其中主要影响有：导致电网三相严重不平衡，产生负序电流，产生高次谐波，其中普遍存在如2、4偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更为复杂化，存在严重的电压闪变，功率因数低。
SVC具有快速动态补偿、响应速度快的特点，它可向电弧炉快速提供无功电流并且稳定母线电网电压，最大限度地降低闪变的影响，SVC具有的分相补偿功能可以消除电弧炉造成的三相不平衡，滤波装置可以消除有害的高次谐波并通过向系统提供容性无功来提高功率因数。
（2）轧机及其他大型电机对称负载引起电网电压降及电压波动，严重时使电气设备不能正常工作，降低了生产效率，使功率因数降低；负载在传动装置中会产生有害的高次谐波，主要是以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频，会使电网电压产生严重畸变。安装SVC系统可解决上述问题，保持母线电压平稳，无谐波干扰，功率因数接近1。
（3）城市二级变电站（66kv/10kv）:在区域电网中，一般采用分级投切电容器组的方式来补偿系统无功，改善功率因数，这种方式只能向系统提供容性无功，并且不能随负载变化而实现快速精确调节，在保证母线功率因数的同时，容易造成向系统倒送无功，抬高母线电压，危害用电设备及系统稳定性等问题。
TCR结合固定电容器组FC或者TCR+TSC可以快速精确的进行容性及感性无功补偿，稳定母线电压、提高功率因数。并且，在改造旧的补偿系统时，在原有的固定电容器组的基础上，只需增加晶闸管相控电抗器（TCR）部分即可，用最少的投资取得最佳的效果，成为改善区域电网供电质量的最有效方法。
（4）电力机车供电:电力机车运输方式在保护环境的同时也对电网造成了严重的“污染”，因电力机车为单相供电，这种单相负荷造成供电网的严重三相不平衡及较低的功率因数，目前世界各国解决这一问题的唯一途径就是在铁路沿线适当位置安装SVC系统，通过SVC的分相快速补偿功能来平衡三相电网，并通过滤波装置来提高功率因数。
（5）矿用提升机：提升机作为大功率、频繁启动、周期性冲击负荷以及采用硅整流装置对电网造成的无功冲击和高次谐波污染等危害不仅危及电网安全，同时也造成提升机过电流、欠电压等紧停故障的发生，影响了矿井生产。因此对提升机供电系统进行无功动态补偿和高次谐波治理，对于提高矿井提升机和电网的安全运行可靠性、提高企业的经济效益意义巨大。
提升机单机装机功率大，在矿井总供电负荷中占的比重较大。伴随煤矿生产规模的扩大、井筒的加深，要求配套的提升机装置容量也越来越大，单机容量已达到2000～3000kW，有的甚至达到5400kW，单斗提升装载量达34t。这么大的负载启动将对电网造成很大的冲击电流，无功电流成分较大，功率因数较低。所以大功率提升机对供电电网的容量和稳定性要求更高。
其中大功率提升机主要的问题是：
 引起电网电压降低及电压波动；
 高次谐波，其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更趋复杂化；
 功率因数低；
彻底解决上述问题的方法是用户必须安装具有快速响应速度的动态无功补偿器(SVC)。SVC系统响应时间小于lOms，完全可以满足严格的技术要求。
（6）远距离电力传输：全球电力目前正在趋向于大功率电网，长距离输电，高能量消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，SVC可以明显提高电力系统输配电性能，这已在世界范围内得到了广泛的证明，即当在不同的电网条件下，为保持一个平衡的电压时，可在电网的一处或多处适合的位置上安装SVC，以达到如下目的：
 稳定弱系统电压、减少传输损耗
 增加传输动力，使现有电网发挥最大功率
 提高瞬变稳态极限
 增加小干扰下的阻尼
 增强电压控制及稳定性
 缓冲功率振荡
（7）其他通用领域
油田，水泥化工等领域随着节能改造的有着较多的传动及变频调速等电力电子装置，其产生有害的高次谐波危害其他用电设备，导致用电效率降低，其他用电设备发热寿命降低。

压力补偿器工作原理

就是和调速阀的原理一样
根据节流口流量方程
Q = K × A× Δpm 其中：m=1~1/2,
如果Δp =恒定，则： 流量（即速度）只与节流口（即阀的开口）面积有关，而与负载的变化无关

增压补偿器

　　增压柴油机装有增压补偿器后，进气压力升高时，能自动加大有效行程，使供油量得到一定的补偿。当转速降低，涡轮增压柴油机达到低速时，进气压力、进气量急剧下降，如不迅速减油，会因油量过大而冒黑烟。
在低速时能自动减小有效行程，使油泵快速减油，所以补偿器又具有负校正的功能，实质上又是一种负校正装置。它能协调涡轮增压柴油机高、低速油量要求相差过大的矛盾，满足不同工况的要求。(2)结构
膜片1是增压补偿器的感应元件，夹持在两块夹盘2中间，由螺母5紧固在膜片轴11上，并把整个增压补偿器分隔成上下两个空间，即上腔6和下腔7。其中，上腔与柴油机进气管相通，使膜片上部承受与进气相等的压力。顶部的调整螺钉3用于调整低速、小负荷时的供油量。下腔与大气相通，内有膜片弹簧8，弹簧力直接作用在膜气部件上。调整齿轮9既是弹簧下座，又能调节膜片弹簧的预紧力。膜片轴11由两部分组成，上部圆柱为导向部分，下部为偏心锥体部分。工作时膜片轴能在轴套12内上下移动，移动时由于传动销10与膜片轴的圆锥部分不同直径处接触，通过一组杠杆机构，可以改变工作中的动态供油量。当转动膜片轴时，由于偏心的影响，能改变静态的起始供油位置。
增压补偿器结构示意图1-膜片；2-夹盘；3-调整螺钉；4-膜片螺钉；5-螺母；6-上腔；7-F腔；8-膜片弹簧；9-调整齿轮；10-传动销；11-膜片轴；12-轴套：13-调整垫片