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篇1

由于現(xiàn)代企業(yè)采用大量的感應(yīng)電動機和變壓器等感性負荷，特別是近年來大功率可控硅的應(yīng)用，供電系統(tǒng)除供給有功功率外，還需供給大量無功功率，使發(fā)電和輸配電設(shè)備的能力不能充分利用，無功功率對供電系統(tǒng)及工廠內(nèi)部配電系統(tǒng)都有極不良影響，從節(jié)約電能和提高電能質(zhì)量出發(fā)，都必須考慮改善功率因數(shù)措施。為此，必須提高用戶的功功率因數(shù)，減少對電源系統(tǒng)的無功需求量

1無功補償的總原則

無功補償?shù)目傇瓌t：全面規(guī)劃，合理布局，分散補償，就地平衡，降低損耗提高質(zhì)量，滿足需求，可靠保證。無功補償方式制定時，應(yīng)全面分析本系統(tǒng)的無功電力需求量，以確定最優(yōu)的補償量與最優(yōu)的補償方式。

我國在《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則)中規(guī)定質(zhì)功補償與電壓調(diào)節(jié)應(yīng)按以下原則進行：

1.1總體平衡與局部平衡相結(jié)合，即要滿足全網(wǎng)的總無功平衡，又要滿足分支線的無功平衡。

1.2電力補償與用戶補償相結(jié)合，供電部門在電源點進行補償與用戶自身用電設(shè)備進行補償，兩者實現(xiàn)理想配合。

1.3分散補償與集中補償相配合，以分散補償為主。

1.4降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。

2無功補償裝置

無功補償裝置主要有同步調(diào)相機，并聯(lián)電容器，靜止補償器等。

2.1同步調(diào)相機

同步調(diào)相機也叫同步補償機，它實際上是接在電網(wǎng)上不帶機械負載的同步電動機，專門用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率因數(shù)或用在長距離輸電線路中提高電壓的穩(wěn)定性，假若忽略同步補償機的損耗，按電動機慣例寫出其電勢方程如下，

可見，I超前U90°，純粹是直軸電流，即I=Id，并且電樞反應(yīng)磁勢起去磁作用。此時，補償機從電網(wǎng)吸取超前的無功功率(也可以說成是向電網(wǎng)輸出滯后的無功功率)，相當(dāng)于是接在電網(wǎng)上的電容。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，同步補償機容量可以很大，并且無功功率易于平滑調(diào)節(jié)。在需要提高電網(wǎng)功率因數(shù)時，調(diào)節(jié)同步補償機使其在過勵狀態(tài)下運行，由電網(wǎng)吸取電容性無功功率 (或說成是向電網(wǎng)發(fā)出電感性無功功率)。當(dāng)電網(wǎng)輕載時，調(diào)節(jié)同步補償機使其在欠勵狀態(tài)下運行，由電網(wǎng)吸取電感性無功功率，這就相當(dāng)于是在線路中接入了感性負載，從而可以保持受電端電壓不變。由于實際運行的需要和對穩(wěn)定性的要求，欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的50％-65％，裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步補償機，能根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出(或吸取)無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。有強勵磁裝置時，系統(tǒng)故障下能調(diào)整系統(tǒng)電壓，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但由于同步補償機是旋轉(zhuǎn)機械，運行維護比較復(fù)雜，滿負荷時有功功率損耗為額定容量的1.5％―5％，容量越小，百分值越大，所以小容量的每KVA容量投資費用大，故同步補償機宜大容量使用，在我國一般用在樞紐變電所。

2.2靜止電容器和靜止補償器

靜止電容器一般都采用并聯(lián)電容器的方法進行人工補償，電力電容器具有投資省，有功功率損耗小，運行維護方便，故障范圍小，裝設(shè)容量靈活，即可集中使用，又可分散裝設(shè)來就地供應(yīng)無功功率，以降低網(wǎng)絡(luò)電能損耗等優(yōu)點。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入或切除，可控硅投切型電容器補償裝置就可以實現(xiàn)補償功率的調(diào)節(jié)。

電容器的缺點是當(dāng)通風(fēng)不良或因電網(wǎng)高次諧波造成電容器過負荷使運行溫度過高時，易出現(xiàn)外殼鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火災(zāi)。因此，規(guī)定電容器組應(yīng)獨立設(shè)室。為便于管理維護，多采用集中固定補償，若補償前功率因數(shù)為COS，補償后提高到，則補償所用電力電容器容量應(yīng)為kyar

上式是按平均負荷計算的所需補償容量，也有按最大負荷PmaxΣ進行計算的。如果按 PmaxΣ計算所需補償?shù)臒o功功率Qc，則當(dāng)P＜ maxΣ,時，將出現(xiàn)過補償現(xiàn)象。為了取得較好的補償效果，按平均負荷計算是合適的，以免所選電容過多。補償電力電容器多接成三角形，因每個電容器的無功容量為Qcl＝ωC1U2，當(dāng)容量一定時，電壓高電容可以小。只有當(dāng)電容器額定電壓低于網(wǎng)絡(luò)電壓時，才考慮接成星形。電容器組還應(yīng)單獨裝設(shè)控制、保護和放電設(shè)備。電容器組的放電設(shè)備必須保證在電容器與電網(wǎng)的聯(lián)接斷開時，放電一分鐘后電容器組兩端的殘壓在65V以下，以保證人身安全，一般1000V以上的電容器組用電壓互感器作為放電設(shè)備。

靜止補償器是近年來的一種動態(tài)無功功率補償裝置，它是將電力電容器與電抗器并聯(lián)起來使用，電容器發(fā)出無功功率，電抗器吸收無功功率，兩者結(jié)合，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，能夠平滑地改變輸出(或吸收)無功功率的靜止補償器，能滿足動態(tài)無功補償?shù)男枰?，與同步補償機比較，運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償，以適應(yīng)不平衡的負荷變化，對于沖擊負荷有較強的適應(yīng)性，在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

3無功補償方式

無功補償就補償方式來說分為高壓補償和低壓補償，高壓補償通常是在變電所高壓側(cè)進行，對補償點前端的無功功率進行補償，對后端的負載及線路起不到補償作用，低壓補償可直接補償配電線路和負載的無功功率，補償效果較為理想。

3.1高壓補償，高壓補償主要是針對變電所主變壓器和一些高壓負荷，可集中補償也可分散補償，補償裝置獨立設(shè)室，保證通風(fēng)良好，充分發(fā)揮補償裝置的效率。因此應(yīng)根據(jù)負荷的變化，安排、設(shè)計好變電所的無功補償容量，運行中在保證電壓合格和無功補償效果最佳的情況下，盡可能使電容器投切開關(guān)的操作次數(shù)減少。

3.2低壓補償，低壓補償有集中補償，分散補償和就地補償。

集中補償是將電容器裝設(shè)在用戶專用的變電所內(nèi)，對無功進行統(tǒng)一補償，對負荷比較集中，距離變電所近，無功補償容量較大的場合采用較為合適。優(yōu)點是可以補變電所母線、受電線路的無功損耗，負荷變化能對母線電壓起一定的調(diào)節(jié)作用，便于管理、維護、操作及集中控制。缺點是它只減少裝設(shè)點以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部通過低壓線路向用電設(shè)備輸送無功功率所造成的損失。

分散補償是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負荷分布分組裝設(shè)在相應(yīng)的母線上，或者直接與低壓干線相連接，形成低壓、電網(wǎng)、內(nèi)部的多組分散補償方式，適合負荷比較分散的補償場合。分散補償?shù)膬?yōu)點是對分散的用戶，有利于無功負荷的就地平衡，減少配電網(wǎng)絡(luò)和配電變壓器中無功電流的損耗和電壓的損失，使線損顯著降低，負荷不變的條件下增加網(wǎng)絡(luò)的輸出容量。缺點是裝設(shè)的電容器無法分組，則補償容量無法調(diào)整，運行中可能出現(xiàn)過補償或欠補償，補償設(shè)備的利用率較集中補償方式低，安裝分散，給維護管理帶來不便。

就地補償是就地補償用電設(shè)備(主要是電動機)所消耗的無功功率，將電容器組直接裝在用電設(shè)備旁邊，與用電設(shè)備的供電回路并聯(lián)，以提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而獲得明顯的降損效益。優(yōu)點是無功電流與附近的用電設(shè)備相互交換，不流向網(wǎng)絡(luò)其它點，在網(wǎng)絡(luò)中無功電流的無功損耗和電壓損耗小，被補償網(wǎng)絡(luò)最經(jīng)濟，在配電設(shè)備不變的情況下可增加網(wǎng)絡(luò)的供電容量，導(dǎo)線截面可相應(yīng)減少，適應(yīng)性好。缺點是對于電網(wǎng)內(nèi)公用負荷與集中補償和分散補償相比，補償相同容量的無功負荷所需的補償電容器總?cè)萘亢脱a償裝置總數(shù)量增加，投資增大，補償裝置利用率較低。

4無功補償容量的配置

變電所安裝電容器，其主要作用是補償變壓器的無功損耗及配電線路前段的無功負荷及無功損耗，同時可以進行調(diào)壓。變電所電容器的補償容量按主變壓器額定容量的10％-15％來配置，根據(jù)變電所的負荷性質(zhì)和調(diào)壓要求，確定合理的無功補償容量。

配電線路是電力網(wǎng)的重要組成部分，配電線路上電容器容量的確定，應(yīng)按

最大限度地降低無功損耗的原則來考慮，要根據(jù)無功負荷情況采取分散補償?shù)姆绞竭M行補償。

參考文獻

篇2

為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功”并不是“無用”的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。

一、影響功率因數(shù)的主要因素

（1）大量的電感性設(shè)備。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60%～70%；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%～70%。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。（2）變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運行或長期處于低負載運行狀態(tài)。（3）供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時，一般無功將增加35%左右。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

二、無功補償?shù)囊话惴椒?/p>

（1）低壓個別補償。就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續(xù)運行（如大中型異步電動機）的無功消耗，以補勵磁無功為主。優(yōu)點是用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優(yōu)點。（2）低壓集中補償。指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。（3）高壓集中補償。指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6kV～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用。同時便于運行維護，補償效益高。

三、采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)

篇3

工業(yè)廠房中電力設(shè)備大部分的工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場。在一個周期內(nèi)吸收功率、釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時并沒有能量消耗，電源能量僅在負荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動。由于這種交換功率并不對外做功，因此被稱為無功功率。

從物理角度來解釋感性無功功率：由于線圈是貯藏磁場能量的元件，磁場能量隨著加在線圈上的交流電壓的變化而變化。當(dāng)電壓增大，電流增大，磁場能量相應(yīng)加強，此時線圈的磁場能量將外供能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電壓減小，電流減小，磁場能量相應(yīng)減弱時，線圈把磁場能量釋放并輸回到外面電路中。在此過程中，交流電感電流不消耗功率，電路僅是電源能量與磁場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。

從物理角度來解釋容性無功功率：由于電容器加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的電池能量也隨之變化。當(dāng)電壓增大，電流增大，電場能量也相應(yīng)加強，此時電容器的電場能量將外供能量以電場能量形式貯藏起來；當(dāng)電壓減小，電流減小，電場能量相應(yīng)減弱時，電容器的電場能量將外供能量以電場能量形式釋放并輸回到外面電路中。在此過程中，交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)交換。

一、無功功率的影響

⑴設(shè)備容量增加。無功功率的增加，會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機、變壓器及其他電氣設(shè)備和導(dǎo)線容量增加。同時，電力用戶的起動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大。

篇4

中圖分類號：TM933文獻標識碼： A

我公司現(xiàn)有35KV變電站1座，總裝機容量63MVA，下設(shè)6KV低壓配電室7座，其中400V 低壓配電室23處?，F(xiàn)變電站內(nèi)基波無功補償容量為10Mvar，在正常運行過程中無功補償?shù)耐肚幸罁?jù)僅依靠功率因數(shù)進行投切，對無功的浪費較大。為扭轉(zhuǎn)由于無功的大量浪費，造成有功功率的大量損失，在2003年經(jīng)過與北京電力科學(xué)院電力電子公司的協(xié)商，在滿足補償我公司煉鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的感性無功的前提下新上一套容量為60Mvar的無功動態(tài)補償裝置，通過近兩年的運行經(jīng)驗來看，補償效果良好，功率因數(shù)指標能夠控制在0.85～0.92之間。在此有必要就無功補償裝置的選擇方面做一下簡單的介紹（以低壓無功補償裝置為例）。

眾所周知合理的選擇無功補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗使電網(wǎng)質(zhì)量提高，反之如選擇和使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)電壓波動，諧波增大和有功功率的大量損耗等諸多因素，危害電網(wǎng)的安全運行。

一、低壓無功功率補償裝置，一般采用自動補償方式。按投切方式可進行如下分類：

1、延時投切方式

這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器動作，當(dāng)然用于投切電容的接觸器是專用。它具有抑制電容的涌流作用。延時投切的目的在于防止電容不停的投切，導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩，這一危險情況的出現(xiàn)。這種補償方式是通過補償裝置的控制器，檢測供電系統(tǒng)的物理量，來決定電容器投切的這個物理量，這種物理量可以是功率因數(shù)或無功電流或無功功率，是我們常用的一種補償方式。

2、瞬時投切方式

瞬時投切方式是電力電容器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶。即我們所說的動態(tài)補償，實際就是在半個周波至1個周波內(nèi)完成采樣計算，在下個周期到來前，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了，通過脈沖信號通知投切執(zhí)行元件，即晶閘管導(dǎo)通。投切電容器組大約20－30毫秒內(nèi)完成一個全部動作，作為一種新的補償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景。

其動作原理是當(dāng)控制器采集到需要補償?shù)男盘柊l(fā)出一個指令（投入一組或多組電容器的指令）此時由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，相應(yīng)的電容器組也就并入線路運行。晶閘管的導(dǎo)通條件必須滿足其所在相的電容器端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，也就是說電力電子器件控制的無功投切是無涌流投切；當(dāng)控制指令撤消時，觸發(fā)脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關(guān)閉，關(guān)斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容用以投入。用于控制電容器投切的元器件可以用單相晶閘管、并聯(lián)的雙向晶閘管，也可選適合容性負荷的固態(tài)接觸器。元件的耐壓及額定電流要選擇合理。這種補償方式其最主要的制約因素是用于投切控制的元器件的散熱方式及冷卻方式。我公司現(xiàn)上無功動態(tài)補償裝置的冷卻方式選用水冷內(nèi)循環(huán)，各晶閘管的運行溫度能夠控制在40～50℃之間。

在低壓無功功率補償裝置的應(yīng)用方面，選擇延時速是瞬時的補償方式。要依電網(wǎng)的狀況所定。首先要對所補償?shù)姆绞叫再|(zhì)有所了解，對負荷較大且變化較快的工況。如電焊機、電動機的方式應(yīng)采用瞬時的補償方式；對于相對穩(wěn)定的負荷可采用延時補償方式，也可使用瞬時的補償方式。一般電焊工作時間均在幾秒鐘以上。電動機啟動也在幾秒鐘以上。而瞬時補償?shù)捻憫?yīng)時間在幾十毫秒。按40ms考慮則從40ms到5秒鐘之內(nèi)是一個相對穩(wěn)態(tài)過程，瞬時補償能完成這一過程。

二、無功功率補償控制器

無功功率補償控制器按照采樣方式可分為三類，即功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型。選擇哪一種物理控制方式實際上就是對無功功率控制器的選擇?？刂破魇菬o功補償裝置的指揮系統(tǒng)，是進行采樣運算、發(fā)出投切信號、參數(shù)設(shè)定、測量、元件保護等功能的一個核心裝置?，F(xiàn)在對上述所說的三種補償裝置簡單的進行一下介紹：

1、功率因數(shù)型控制器。

功率因數(shù)用cosφ表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。當(dāng)cosφ＝1時，就是說明線路中沒有無功損耗，提高功率因數(shù)并減少無功功率和無為有功功率的損耗是這類控制器的最終目標，這種控制方式也是傳統(tǒng)的方式，采樣控制較易實現(xiàn)。這種采樣方式在運行中既要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和無振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又要兼顧補償效果。對于這種補償方式很重要的一點就是如何進行參數(shù)設(shè)定，只能在現(xiàn)場視具體情況將參數(shù)整定在一個較好的狀態(tài)下進行工作，既使參數(shù)調(diào)整的較好，也無法彌補這種補償方式自身的缺陷，尤其是在負荷較重的環(huán)境中，例如：設(shè)定投入門限cosφ=0.95（滯后）此時工作環(huán)境為重負荷，既使此時的無功損耗很大。無功缺額很大，再投電容器組也不會出現(xiàn)過補償。但cosφ只要不小于0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器投入。故不推薦使用這種補償方式。

2、無功功率（無功電流）型控制器。

這種方式可完善的解決功率因數(shù)型的缺陷，一個良好設(shè)計的無功型控制器，它是智能化的，有很強的適應(yīng)能力，能兼顧線路的穩(wěn)定性、檢測和無功補償?shù)男Ч⒛軐ρa償裝置進行完善的保護及檢測。這種補償裝置可實現(xiàn)如下功能：

四象限操作、自動和手動切換、自識別各路電容器組的功率，可根據(jù)負荷自動調(diào)節(jié)切換時間，具有諧波過壓報警及保護，可防止線路發(fā)生諧振，具有過電壓保護、低電流報警，可檢測所補償系統(tǒng)的電壓、電流畸變率，顯示電容器功率、顯示cosφ、U、I、S、P、Q及頻率。

由以上功能可以看出其控制功能非常強大。由于是無功型控制器，也就能夠?qū)⒀a償裝置的效果發(fā)揮到極至。此時既使在重負荷的情況，負荷發(fā)出的無功功率已經(jīng)相當(dāng)大，那怕cosφ已達到0.99（滯后）也可根據(jù)要求再投入一組，使補償效果達到最佳。

篇5

無功功率補償裝置的主要作用是：提高負載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負載的有功和無功功率等。

1.我國電力系統(tǒng)無功補償?shù)默F(xiàn)狀

近年來，隨著國民經(jīng)濟的跨越式發(fā)展，電力行業(yè)也得到快速發(fā)展，特別是電網(wǎng)建設(shè)，負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升，也使電網(wǎng)中無功功率不平衡，導(dǎo)致無功功率大量的存在。目前，我國電力系統(tǒng)無功功率補償主要采用以下幾種方式：

（1）同步調(diào)相機：同步調(diào)相機屬于早期無功補償裝置的典型代表，它雖能進行動態(tài)補償，但響應(yīng)慢，運行維護復(fù)雜，多為高壓側(cè)集中補償，目前很少使用。

（2）并補裝置：并聯(lián)電容器是無功補償領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的無功補償裝置，但電容補償只能補償固定的無功，盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應(yīng)負載無功的動態(tài)變化，但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調(diào)節(jié)，不能實現(xiàn)無功的平滑無級的調(diào)節(jié)。

（3）并聯(lián)電抗器：目前所用電抗器的容量是固定的，除吸收系統(tǒng)容性負荷外，用以抑制過電壓。

以上幾種補償方式在運行中取得一定的效果，但在實際的無功補償工作中也存在一些問題：

（1）補償方式問題：目前很多電力部門對無功補償?shù)某霭l(fā)點就地補償，不向系統(tǒng)倒送無功，即只注意補償功率因素，不是立足于降低系統(tǒng)網(wǎng)的損耗。

（2）諧波問題：電容器具有一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞；并且由于電容器對諧波有放大作用，因而使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴重。

（3）無功倒送問題：無功倒送在電力系統(tǒng)中是不允許的，特別是在負荷低谷時，無功倒送造成電壓偏高。

（4）電壓調(diào)節(jié)方式的補償設(shè)備帶來的問題：有些無功補償設(shè)備是依據(jù)電壓來確定無功投切量的，線路電壓的波動主要由無功量變化引起的，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的，這就可能出現(xiàn)無功過補或欠補。

2.無功功率補償技術(shù)的發(fā)展趨勢

國家大力倡導(dǎo)建立節(jié)約型社會，從國家到地方已經(jīng)明確下達了各種節(jié)能指標。節(jié)能、節(jié)電事業(yè)正在蓬勃的發(fā)展，這是一股強大的潮流。在所有的電力節(jié)能產(chǎn)品中，首先要提到的就是無功率補償裝置在我國有著巨大的潛在市場。2009年，一系列的經(jīng)濟振興計劃給電力電子行業(yè)帶來了很多機會，主要供方和用方兩方面。供方主要對用戶的補貼上，另外，在這個政策的拉動下，企業(yè)也降低了成本的壓力，地方政府的政績和節(jié)能降耗的水瓶已經(jīng)掛鉤，國家和地方政府補貼能達到30%以上。今年來，國家無功率補償市場發(fā)展極其迅猛，產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量有了大幅度的提升，相當(dāng)一部分優(yōu)勢企業(yè)已經(jīng)開始問鼎國際市場并取得了不俗的業(yè)績。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)進步，以及節(jié)能降損管理的加強等，引發(fā)了許多領(lǐng)域?qū)o功率補償?shù)男枨蟆?/p>

近20年來，世界各地（包括美國、法國、意大利、英國、俄羅斯等國）發(fā)生的由電壓穩(wěn)定和電壓崩潰引發(fā)的大面積停電事故引起了各國的高度重視，持續(xù)了72小時的8.14美加大停電給美國造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。這次事故提醒人們，電網(wǎng)運行要有足夠的無功備用容量，無功不能靠遠距離傳輸，在電力市場環(huán)境下，必須制定統(tǒng)一的法規(guī)以激勵獨立發(fā)電商和運營商從維護整個系統(tǒng)安全性的角度提供充足的無功備用。

早期的無功率補償裝置為并聯(lián)電容器和同步補償器，多用在系統(tǒng)的高壓側(cè)進行集中補償。至今并聯(lián)電容器仍是一種主要的補償方式，應(yīng)用范圍廣泛，只是控制器在不斷的更新發(fā)展。同步補償器的實質(zhì)是同步電機，當(dāng)勵磁電流發(fā)生改變時，電動機可隨之平滑的改變輸出無功電流的大小和方向，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有好處，但同步補償器成本高，安裝復(fù)雜，維護困難，使其推廣使用受到限制。

隨著近代電力電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，無功率補償技術(shù)也隨之發(fā)展。在第一個工業(yè)用品閘管出現(xiàn)之前，電子半導(dǎo)體由于功率過小，在直流傳動，交流傳動，電磁合閘，交流不間斷電源盒無功率補償?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)一直沒有得到應(yīng)有的推廣使用。品閘管的電力電子器件不斷的問世，由此引發(fā)了眾多行業(yè)的變革，如交流變頻調(diào)速技術(shù)的蓬勃發(fā)展。同樣電子電力技術(shù)對無功率補償技術(shù)也帶來了新的發(fā)展契機。

無功率補償技術(shù)和電力電子技術(shù)的結(jié)合主要有一下三個方面：

（1）是作為投切電容器開關(guān)。因為電力半導(dǎo)體開關(guān)的響應(yīng)時間短（ps級），所以能夠選擇電容的投切角度，實現(xiàn)零電壓投切，避免了涌流的產(chǎn)生，提高了電容器使用的可靠性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代并聯(lián)電容補償裝置中的輸回路就引進了該技術(shù)。

（2）是作為無功輸出的調(diào)節(jié)開關(guān)。由于電力電子器件的高開關(guān)頻率，使其能夠方便的控制電容器電流的導(dǎo)通角，從而實現(xiàn)無功的連續(xù)調(diào)節(jié)，快速跟蹤負載無功的變化，靜止型無功補償器是其中的代表。

篇6

引言

在電機、電力系統(tǒng)用電設(shè)備中無功功率消耗和有功功率相比超出很多電能，造成了不必要的極大浪費。從這一角度出發(fā)，如果采用無功補償，來提高功率因數(shù)，則可以很有效地節(jié)約電能、減少運行費用。電容補償又叫做無功補償或者功率因數(shù)補償。電感性的無功功率通常存在于電力系統(tǒng)的中正在運行的用電設(shè)備，極大地造成了電源容量使用效率微弱，能夠改良的方式是在系統(tǒng)中添加電容。當(dāng)前無功補償大致分為以下幾類（1）集中補償（2）組合就地補償(分散就地補償)（3）單獨就地補償。這幾種補償方式都有各自的特點，如何運用要因地制宜，具體情況具體分析，否則反而會帶來不必要的浪費。

1 無功功率補償?shù)淖饔?/p>

1.1 降低系統(tǒng)的能耗

功率因數(shù)的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。當(dāng)功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，可知有功損耗降低21％左右。在輸送功率P= 3UIcosφ不變情況下，cosφ提高，I相對降低，功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，銅耗相當(dāng)于原來的80％。

1.2 減少了線路的壓降

由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高)，有利于大電機起動。

1.3 增加了供電功率，減少了用電貼費

對于原有供電設(shè)備來講，同樣的有功功率下，cosφ提高，負荷電流減小，因此向負荷傳輸功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)、導(dǎo)線等配電設(shè)備都增加了功率儲備，發(fā)揮了設(shè)備的潛力。對于新建項目來說，降低了變壓器容量，減少了投資費用，同時也減少了運行后的基本電費。

2 電容補償在技術(shù)上應(yīng)注意的問題

應(yīng)注意以下問題：

(1)防止產(chǎn)生自勵

采用電容器就地補償電動機，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續(xù)運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流，如果電容過補償，就可使電動機的磁場得到自勵而產(chǎn)生電壓。因此，為防止產(chǎn)生自勵，可按下式選用電容QC=0.93UI0

(2)防止過電壓

當(dāng)電容器補償容量過大，會引起電網(wǎng)電壓升高并會導(dǎo)致電容器損壞。我國并聯(lián)電容器國標規(guī)定：“工頻長期過電壓值最多不超過1.1倍額定電壓?！币虼吮仨毞螿C< 0.1Ss的條件。

(3)防止產(chǎn)生諧振。

(4)防止受到系統(tǒng)諧波影響。

對于有諧波源的供電線路，應(yīng)增設(shè)電抗器等措施，使諧波影響不致造成電容器損壞。

3 電容補償控制及安裝方式的選擇

3.1 電容補償方式的選擇

采用并聯(lián)電容器作為人工無功補償，為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡，即低壓部分的無功宜由低壓電容器補償，高壓部分的無功宜由高壓電容器補償。對于容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無功功率，宜就地補償。補償基本無功的電容器組宜在配變電所內(nèi)集中補償，在有工業(yè)生產(chǎn)機械化自動化程度高的流水線、大容量機組的場所，宜分散補償。

3.2 電容器組投切方式的選擇

電容器組投切方式分手動和自動兩種。

對于補償?shù)蛪夯緹o功及常年穩(wěn)定和投切次數(shù)少的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補償或輕載時電壓過高，易造成設(shè)備損壞的，宜采用自動投切。高、低壓補償效果相同時，宜采用低壓自動補償裝置。

3.3 無功自動補償?shù)恼{(diào)節(jié)方式

以節(jié)能為主者，采用無功功率參數(shù)調(diào)節(jié)；當(dāng)三相平衡時，也可采用功率因數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)；為改善電壓偏差為主者，應(yīng)按電壓參數(shù)調(diào)節(jié)；無功功率隨時間穩(wěn)定變化者，按時間參數(shù)調(diào)節(jié)。

4 電動機就地補償電容器容量確定

就地補償電容器容量選擇的主要參數(shù)是勵磁電流，因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件。負載率越低，功率因數(shù)越低；極數(shù)愈多，功率因數(shù)越低；容量愈小，功率因數(shù)越低。但由于無功功率主要消耗在勵磁電流上，隨負載率變化不大，因此應(yīng)主要考慮電動機容量和極數(shù)這兩個參數(shù)，才能得到最佳補償效果。

5 電容補償?shù)墓こ虒嵗龖?yīng)用

以某大型項目中能源中心為例，該項目設(shè)備裝機容量約為21000多千瓦，其中高壓電動機設(shè)備容量為5400多千瓦，其他低壓設(shè)備容量為5000多千瓦。供電電源的電壓等級為10kV。本著“節(jié)能、高效”的方針，初次嘗試了采用燃汽輪機發(fā)電機組自發(fā)電，冷、熱、電三聯(lián)供，做到汽電共生，實現(xiàn)能源綜合利用。經(jīng)過經(jīng)濟分析，采用10kV作為高壓電動機的供電電壓等級，投資較省，同時亦減少變電環(huán)節(jié)，也就減少了故障點。根據(jù)負荷計算，共采用六路10kV電源，分別對高壓電動機直配。

在這個項目中，高壓電動機主要用于空調(diào)系統(tǒng)中的中央空調(diào)機組，以及主機的外部設(shè)備——冷凍水循環(huán)泵和冷卻水循環(huán)泵多臺設(shè)備。這些設(shè)備單機容量很大，離心機組單機最大達2810kW(共5臺)，小的870kW(共4臺)，冷凍水循環(huán)泵單機560kW(共9臺)，冷凍水循環(huán)泵單機亦有380kW(共3臺)，自然功率因數(shù)在0.8左右。如果在10kV配電室集中補償電容，不采用高壓無功自動補償?shù)脑?，如此大容量的電動機起、停會使10kV側(cè)功率因數(shù)不穩(wěn)定，有可能造成過補償，引起系統(tǒng)電壓升高。同時，從配電室至冷凍機房高壓電動機的線路最近50m，最遠140m，線路損耗相當(dāng)可觀，綜合考慮到高壓自動補償元件、技術(shù)、價格均要求高，因此采用高壓電容器就地補償，與電動機同時投切。高壓電容器組放置在電動機附近。這些電動機采用自耦降壓起動方式，高壓就地補償裝置以并聯(lián)電容器為主體，采用熔斷器做保護，裝設(shè)避雷器用于過電壓保護，串聯(lián)電抗器抑制涌流和諧波。這樣做，不僅提高了電動機的功率因數(shù)，降低了線路損耗，同時釋放了系統(tǒng)容量，縮小了饋電電纜的截面，節(jié)約了投資。

對于低壓設(shè)備，由二臺1000kVA及二臺1600kVA變壓器配出，低壓電機布置較分散，因此，在變電所變壓器低壓側(cè)采用電容器組集中自動補償。雖然一些低壓電動機的容量也不小，就地補償?shù)慕?jīng)濟效益亦有，但這些設(shè)備主要用于鍋爐房和給排水設(shè)備，鍋爐房的設(shè)備不如冷凍機房集中，環(huán)境較差，管理不便，因此，在低壓配電室采用按功率因數(shù)大小自補償是較合適的。

6 總結(jié)

對無功功率進行補償?shù)墓?jié)能效果是有目共睹的，在應(yīng)用的過程中，還應(yīng)該在技術(shù)經(jīng)濟上綜合考慮，根據(jù)具體情況進行分析，來決定是采用集中補償還是就地補償，還是兩者綜合采用，從而達到使電氣設(shè)備經(jīng)濟運行的目的。

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中圖分類號TM715 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）86-0132-02

0引言

由于電網(wǎng)中大量非線性負載的使用，造成了系統(tǒng)電壓升降、電能損失、功率因數(shù)降低、諧波干擾等問題，嚴重危及電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行。國家“十二五”規(guī)劃明確指出，將“依托信息、控制和儲能等先進技術(shù)，推進智能電網(wǎng)建設(shè)”，而電能質(zhì)量和功率因數(shù)是智能電網(wǎng)的重要因素。世界各國對電力用戶的用電功率因數(shù)都有要求，并按功率因數(shù)的高低給予獎懲。因此，合理選用無功功率補償裝置對電力系統(tǒng)有著重要的意義。

1 補償原理

造成功率因數(shù)低的主要原因是電網(wǎng)中的感性負荷，其無功電流相位滯后電壓90度，由于容性負荷的無功電流相位超前電壓90度，與感性無功電流的相位差180度，因此可用容性無功電流抵消感性無功電流，縮小功率因數(shù)角。一般情況下，可用電容器來補償負荷產(chǎn)生的無功電流。電容器價格便宜，易于安裝，到目前為止仍是我國主要的無功補償器件。

2 無功功率補償方式的選擇

根據(jù)投切容量的變化可分為穩(wěn)態(tài)補償和動態(tài)補償。穩(wěn)態(tài)補償主要是安裝固定容量補償負載變化相對穩(wěn)定的補償方式，多采用并聯(lián)電容器進行。將電容器組與負載并接，同時投切。優(yōu)點：投資和線路損耗減少、安裝容易、維護簡單、故障率低等。

動態(tài)補償則根據(jù)負載的變化隨時切換補償量進行補償，動態(tài)補償裝置用于急劇變動的沖擊負荷，如煉鋼爐等，主要由補償器件電抗器和電容器、控制器、投切開關(guān)等組成，控制器采集電網(wǎng)的電壓、電流量等參數(shù)，進行運算，再根據(jù)參數(shù)設(shè)定值發(fā)出投切指令。投切開關(guān)器件主要有一代普通交流接觸器、二代電力電子元件（如晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管）、三代復(fù)合開關(guān)（將可控硅與接觸器并接）。電力電子元件控制，應(yīng)用較廣泛 。復(fù)合開關(guān)具有可控硅過零投切的優(yōu)點，又具有接觸器無功耗的優(yōu)點，是較先進的控制方式[1-2]。投切開關(guān)參數(shù)選擇應(yīng)遵守《低壓并聯(lián)電容器裝置使用技術(shù)條件》（DL/T 842-2003）標準的規(guī)定，否則很易損壞。該標準規(guī)定： 對于半導(dǎo)體開關(guān)電器和復(fù)合開關(guān)電器，額定電流（有效值）應(yīng)不小于2.5倍單組電容器額定電流選取。機械開關(guān)電器額定電流額定電流（有效值）應(yīng)不小于2倍單組電容器額定電流選取。

并聯(lián)電容器裝置的設(shè)備選型應(yīng)遵守《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》GB50227-95的要求，根據(jù)電網(wǎng)諧波水平、補償容量及擴建規(guī)劃等因素進行確定。

施耐德公司針對低壓配電系統(tǒng)中的諧波污染程度的不同，提供了不同的無功補償方案，根據(jù)如下公式選擇：a= Gh /Sn 。a-諧波污染率，Sn-變壓器視在功率，Gh-產(chǎn)生諧波設(shè)備的視在功率（整流/變頻、中/高頻、電弧爐、電焊機等）[3]。

4結(jié)論

無功補償是電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟運行的一項重要技術(shù)措施。本文重點對電容補償?shù)娜萘坑嬎?、容量修正、補償方式選擇進行了探討，并通過大量的工程驗證了實效性，僅供同行們在以后的設(shè)計中參考。

參考文獻

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中圖分類號：TM7文獻標識碼：A 文章編號：1009-0118（2011）-12-0-01

由于電力系統(tǒng)中無任是發(fā)電機、輸電設(shè)備和用電設(shè)備，它們的技術(shù)參數(shù)是由電阻、電抗、電容等組成，無功分量是由電抗、電容產(chǎn)生，電抗、電容中電流的電角度相差180度，矢量方向相反；在電力系統(tǒng)運行中一般電抗值大于電容值，也就是缺少容性無功功率，所謂的無功補償就是電容補償。我國規(guī)定電力系統(tǒng)有功和無功比值是1比0.75(功率因數(shù)COS￠=0.8)；一旦失去比例對電網(wǎng)的電能質(zhì)量將受到影響，造成電能損耗加大或電壓不穩(wěn)定運行；又影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。造成的損失也是不可估量的。

篇9

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A

一、目前我國配電網(wǎng)無功補償?shù)臓顩r

配電廠受自然環(huán)境、居民區(qū)等問題制約，所以遠離電力負荷中心，盡管建于負荷附近位置，由于單機容量的變大，發(fā)電機額定功率因數(shù)也隨著變大，因此電網(wǎng)所接受的無功功率變小，僅由發(fā)電機提供的無功功率滿足不了配電網(wǎng)對無功功率的需求，所以無功功率補償設(shè)備的作用尤其重要。配電系統(tǒng)的無功功率補償方法有以下幾種：（1）同步調(diào)相機：目前很少利用，它是無功補償設(shè)備最前期的典型代表，具有動態(tài)補償功能，其反應(yīng)慢，工作維護麻煩，一般表現(xiàn)為高壓側(cè)集中補償。（2）并補裝置：并聯(lián)電容器是無功補償中用于無功補償最多的裝置，但是電容的補償只限于補償固定的無功裝置，雖然電容分組投切優(yōu)于固定電容器補償方法，并且更能適應(yīng)負載無功的動態(tài)表現(xiàn)，但其補償方法僅是一種有級無功調(diào)節(jié)，實現(xiàn)不了無功平滑的無級調(diào)節(jié)功能。（3）并聯(lián)電抗器：現(xiàn)今我國電抗器容量都是固定的， 主要用于抑制過電壓與除吸入系統(tǒng)容性的負荷。以上三種補償措施在運行工作中取得較好的效果，但實際工作中存在以下問題：（1）諧波問題：電容器具備抗諧波功能，但諧波值一旦過大，會影響電容器使用壽命；但由于其對諧波具有放大功能，所以會使系統(tǒng)的諧波，受到更嚴重干擾。（2）無功的倒送問題： 電力系統(tǒng)中不能出現(xiàn)無功倒送，在負荷值低時，無功倒送會使電壓偏高。（3）電壓調(diào)節(jié)措施的補償裝備產(chǎn)生的問題：某些無功補償裝備主要是由電壓定其無功的投切量，線路電壓的波動與無功量變化有關(guān)，但線路的電壓是根據(jù)系統(tǒng)變化而決定的，這就造成無功欠補或過補的出現(xiàn)

二、無功的補償措施

并聯(lián)電容器是無功補償?shù)囊环N表現(xiàn)方法。按照達到的補償效果的不同與系統(tǒng)負載情況的不同，根據(jù)不同安裝地扯，無功補償可分為分單元補償、集中補償與就地補償三種。下面分析無功補償方法特點。（1）線路的分布補償。線路的分布補償為高壓補償?shù)囊环N表現(xiàn)，為實現(xiàn)無功就地補償功能，就要在電力線路上安裝并聯(lián)電容器，具有成本低、降損、高效等特點，并且安裝簡捷，低事故，維護工作容易，尤其是用于較長線路與多負荷供電點的線路上。所以，配電線路上組裝并聯(lián)電容器補償，在社會發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。（2）變電站的高壓集中補償。高壓集中補償指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身有一定高壓負荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定補償作用；補償裝置根據(jù)負荷的大小自動投切，從而合理地提高用戶功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費增加。同時便于運行維護，補償效益高。電容器組安裝容量一般為10000kvar或更小，放置方法可設(shè)有專門室外布置或電容器室。由于變電站的補償，對農(nóng)網(wǎng)降損作用有限，下級補償不夠時，其是確?？偸茈姸斯β室驍?shù)，是否能達到考核標準的一種有效補償方法。高壓集中補償為無功平衡的一個主要構(gòu)造，很多企業(yè)，特別是存在較多高壓負載時，如：電爐、變壓器等。其補償特點有電壓較高、補償容量較大，比低壓大很多。（3）變壓器的低壓母線補償。變壓器低壓母線補償，是以無功補償投切裝置充當(dāng)控制保護裝置，把低壓的電容器組補償于大型用戶0.4kV母線上的補償技術(shù)，較多表現(xiàn)為動態(tài)補償。其補償措施限于補償線路的無功負荷，基荷段，補償容量過大時，在負荷出現(xiàn)低谷時，其無功會倒送，會使電壓升高和增加網(wǎng)損可能，對其他設(shè)備和電容器的正常運行造成影響。所以不能用低壓母線補償，取代下級補償，如果在下級補償處于完善的狀態(tài)時，便能夠除去線路補償。（4）低壓用戶的分散補償。低壓用戶的分散補償主要為低壓隨機補償，其方法是將低壓補償?shù)碾妱訖C繞組與電容器組直接并接好，用一套保護裝備與刀閘控制，將電動機同時投切，此方法為靜態(tài)補償。

三、無功補償裝置

靜電電容器、同步電機、靜態(tài)無功補償器以及靜態(tài)無功發(fā)生器，通常把這幾種裝備稱為無功補償裝備。目前我國指的靜態(tài)無功補償裝備，主要指采用晶閘管無功補償設(shè)備的方法，有以下幾類：

1 具有飽和電抗器的無功補償裝備功能

其主要裝置分為可控飽和電抗器與自動飽和電抗器無功的補償裝置。可控飽和電抗器是以改變控制繞組工作時電流的控制鐵心的飽和數(shù)據(jù)，使工作繞組的感抗改變，而進一步控制無功電流值。自動飽和電抗器的無功補償裝置采用電抗器的主要功能來穩(wěn)定電壓，再用鐵心的飽和功能，而控制吸入或發(fā)出的無功功率數(shù)據(jù)。

2 靜態(tài)無功補償裝置

靜態(tài)補償器的功能是持續(xù)而快速地控制無功功率，根據(jù)吸入或放出無的功功率來控制，其所連接輸電節(jié)點的電壓。靜態(tài)無功補償裝備，由晶閘管所控制投切電容器及電抗器組合成，可分為晶閘管投切電容器與晶閘管控制電抗器兩種補償裝置方法。⑴晶閘管控制電抗器由單個電抗器與兩個相互反向并聯(lián)而成的晶閘管相串聯(lián)，三相接成的三角形。具有TCR型的補償器，靈活性大，反應(yīng)迅速，目前我國工業(yè)企業(yè)和輸電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。⑵晶閘管投切電容器由兩個相互反向并聯(lián)的晶閘管，而將電容器從電網(wǎng)中連接斷開或并入電網(wǎng)，而串聯(lián)的小電抗器，主要用來抑制電容器，投入電網(wǎng)工作時可能產(chǎn)生對電流的沖擊。

3 新型靜態(tài)無功發(fā)生器

靜態(tài)無功發(fā)生器構(gòu)造是一個電壓源型逆變器，由可斷開與關(guān)閉的晶閘管控制通斷，把電力系統(tǒng)的電壓同步與電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換而成的三相交流電壓，再把變壓器和電抗器并聯(lián)連接入配電網(wǎng)?？刂坪媚孀兤鬏敵鲭妷?，靈活改變工作狀態(tài)，讓其處于感性、容性或沒負荷的狀態(tài)。

篇10

中圖分類號： TM53 文獻標識碼： A 文章編號：

引 言

隨著各種電力電子設(shè)備等非線性負荷的大量使用，同時用戶節(jié)能意識的增強和對電能質(zhì)量問題的日益關(guān)注，無功功率補償裝置作為電能質(zhì)量治理設(shè)備，成為電力系統(tǒng)中越來越重要的電氣設(shè)備。作為低壓配電系統(tǒng)中設(shè)計比較復(fù)雜的無功功率補償電容柜，正確的產(chǎn)品設(shè)計選型和安裝，對提高設(shè)備使用壽命，以及節(jié)約電能具有重要意義的。

在系統(tǒng)中安裝無功補償裝置的必要性和作用

工業(yè)生產(chǎn)廣泛使用的交流異步電動機、電焊機、電磁爐等設(shè)備都是感性負載，這些感性負載在進行能量轉(zhuǎn)換的過程中，使加在其上的電壓超前電流一個角度，這個角度的余弦COS￠叫做功率因數(shù)。當(dāng)功率因數(shù)即無功功率很大時，會有以下危害：1）增大線路電流，使線路損耗增大，浪費電能；2）因線路電流增大，一旦輸電線路較遠，線路上的電壓降就大，電壓過低就可能影響設(shè)備正常使用；3）對變壓器或者發(fā)電機而言，無功功率大，變壓器或者發(fā)電機輸出的電流也大，往往是輸出電流已達額定值，這時負荷若再增加就需要多加一臺變壓器或發(fā)電機，浪費資源；4）月平均功率因數(shù)，工業(yè)用戶低于0.92，普通用戶低于0.9，若低于此項要求，將要被供電管理部門處于不同額度的罰款。

無功補償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗，穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進行無功補償，可限制無功功率在電網(wǎng)中傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，無功補償應(yīng)根據(jù)分級就地和便于調(diào)整電壓的原則進行配置。

補償容量、類型的選擇

一般情況下，設(shè)計時可根據(jù)變壓器容量的20%~40%選擇無功補償容量。

補償類型的關(guān)鍵選型依據(jù)是系統(tǒng)的諧波污染程度，由于配電系統(tǒng)中非線性負載越來越多的被使用，其帶來的諧波污染問題日益嚴重，而無功補償電容器是配電設(shè)備中受諧波危害最大的設(shè)備之一，諧波不僅會造成電容器過載，補償乏值降低，縮短使用壽命，還可能造成電網(wǎng)諧波，發(fā)生嚴重的電氣事故，另外，不正確的補償類型選擇還會造成諧波放大，進一步加劇配電網(wǎng)諧波污染程度。因此，必須根據(jù)諧波污染程度選擇正確的無功補償類型。

首先將配電系統(tǒng)簡化，將系統(tǒng)簡化為變壓器（容量Sn），所有非線性負載總?cè)萘浚ㄈ萘縂h），將Gh/Sn的比值，即非線性負載占系統(tǒng)容量的比例作為補償類型的選型依據(jù)：（1）當(dāng)Gh/Sn≤15%時，表示系統(tǒng)諧波污染程度較輕，推薦補償類型為標準型無功功率補償。一般400V配電系統(tǒng)采用415V的電容器。（2）當(dāng)15%＜Gh/Sn≤25%時，表示系統(tǒng)諧波污染程度較嚴重，推薦補償類型為過諧型無功功率補償。過諧型無功功率補償方案采用比電網(wǎng)高一等級的電容器，如400V配電系統(tǒng)采用450V或480V的電容器。注意，當(dāng)采用過諧型無功功率補償電容器時，電容器將降容，降容系數(shù)為：K=（Vn/Vr）2，Vn為電網(wǎng)電壓等級，Vr為電容器標準電壓等級。例如：一臺480V,30kvar的電容器相當(dāng)于一臺400V,21kvar的電容器，30kvarX(400/480)2=21kvar。（3）當(dāng)Gh/Sn≥25%時，表示系統(tǒng)諧波污染程度嚴重，推薦補償類型為調(diào)諧型無功功率補償。調(diào)諧型無功功率補償方案由調(diào)諧電抗器和過諧型電容器組成。由于調(diào)諧補償方案采用了電抗器與電容器串聯(lián)，而電抗器與電容器的電壓方向正好相反，所以電容器的端電壓實際上被抬升。以阻抗比為12%的調(diào)諧方案為例，電容器實際端電壓Uc=400/(1-12%)=454V,所以必須采用480V電容器以防止過壓。需要注意的是，調(diào)諧型和過諧型電容的降容計算有所不同。這里以電抗器阻抗為12%，要求實際補償容量為300kVar的調(diào)諧補償方案為例，按單步實際補償30kVarX10路設(shè)計，步驟1：計算不考慮串聯(lián)電抗器時補償30kvar容量所需的480V電容器容量Q1，Q1*(400/480)2=30kvar,Q1=43.5kvar;步驟2：再考慮電抗器，計算出實際補償30kvar容量所需的480V電容器容量Qc, Qc= Q1*(1-12%)=38.3kvar。結(jié)果：本系統(tǒng)按單步30 kvar設(shè)計10路，每步電容器為38.3 kVar/480V,電抗器為30 kVar/阻抗12%。（4）當(dāng)Gh/Sn≥50時，建議使用有源濾波設(shè)備。

當(dāng)電抗器所工作的電網(wǎng)中，諧波總畸變率在4%以下，可以只考慮限制電容器投切過程中的合閘涌流，電抗器的電抗率可選：K=(0.1~1)%。當(dāng)K≤0.1%時，可安裝在電容器外殼內(nèi)。當(dāng)0.1%《K≤1%時，可選用XD型電抗器。這種電抗器是單相結(jié)構(gòu)，在安裝時，注意一，安裝在B相的電抗器，進出線次序與A、C相相反，以免互相影響。注意二，它對3、5次諧波電流略有放大。

當(dāng)電抗器所工作的電網(wǎng)中，諧波總畸變率在4%以上，應(yīng)先通過諧波檢測儀表查明該電網(wǎng)的主要諧波含量，然后再合理確定K值。如果電網(wǎng)背景諧波為5次及以上時，這時應(yīng)配置電抗率為（4.5~7）%。一般用電抗率為6%的電抗器。要注意的是，6%的電抗器，抑制5次諧波效果好，但對3次諧波有明顯的放大作用。如果電網(wǎng)原來3次諧波含量就接近容忍值，就要注意選擇電抗率K偏離6%少許。比如選K為4.5%的電抗器對3次諧波放大輕微。

如果，電網(wǎng)背景諧波為3次及以上時，這時應(yīng)配置電抗率為12%的電抗器。從材料的價格上分析，在同樣電壓電流情況下，K值越高，其端電壓也越高，電抗器的電抗和電感也大，即K值越高，價格也高些。所以，如果3次、5次、7次及以上諧波含量都超標需要治理時，建議用一部分K為7%的電抗器，用一部分K為12%的電抗器。

保護元件的選擇

當(dāng)采用斷路器作為主保護時，熱保護整定值設(shè)定：

（1）1.36In-適合標準型無功功率補償

（2）1.5In-適合過諧型無功功率補償

（3）1.12~1.31In-適合調(diào)諧型無功功率補償，電抗率越大，系數(shù)越小

（4）短路保護為10In

當(dāng)采用熔斷器作為主保護時，一般選擇1.5In

支路保護熔斷器的選擇

1.6In-適合標準型和過諧型無功功率補償

1.5In-適合調(diào)諧型無功功率補償