畢業(yè)設(shè)計----無功電容補(bǔ)償

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　　課題：無功電容補(bǔ)償</b></p><p>　　專 業(yè)： 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)</p><p>　　院 系： 動力系</p><p>　　班 級： 發(fā)電一班</p><p><

2、;b>　　學(xué) 號： </b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　2011年5月28日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言 ………………………

3、…………………………………………6</p><p>　　靜止無功補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨 ……………………………6</p><p>　　1. 靜止無功補(bǔ)償?shù)臍v史 …………………………………………………6</p><p>　　2. 晶閘管投切電容器（TSC）控制方式…………………………………6</p><p>　　3. 投切方式 …………………

4、……………………………………………7</p><p>　　4. 補(bǔ)償策略 ………………………………………………………………7</p><p>　　5. 發(fā)展趨勢 ………………………………………………………………7</p><p>　　一 、 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x ………………………………………………8</p><p>　　1. 無功功率的產(chǎn)生和影響

5、 ………………………………………………8</p><p>　　2. 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?………………………………………………………9</p><p>　　3. 影響功率因數(shù)的主要因素 ……………………………………………9</p><p>　　4. 無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?…………………………………………………9</p><p>　　5. 采取適當(dāng)措施

6、，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù) ………………………10</p><p>　　6. 無功電源 ………………………………………………………………10</p><p>　　7. 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x ………………………………………………………11</p><p>　　8. 結(jié)束語 …………………………………………………………………12</p><p>　　二

7、、 電力系統(tǒng)諧波的基本特性和測量……………………………12</p><p>　　1. 配網(wǎng)中的諧波源 ………………………………………………………13</p><p>　　2. 諧波在配網(wǎng)中的危害 …………………………………………………14</p><p>　　3. 配電網(wǎng)諧波治理的對策 ………………………………… ……………14</p><p&g

8、t;　　4. 結(jié)論 ………………………………………………………… …………14</p><p>　　三、 電壓無功控制和九區(qū)域控制策略 …………… ……………15</p><p>　　1. 電壓無功控制的原理 ……………………………………… …………15</p><p>　　2. 九區(qū)域控制策略 ………………………………… ……………………16</p>

9、<p>　　四、無功功率補(bǔ)償裝置的分類 …………………… ………………16</p><p>　　無功補(bǔ)償裝置 ： …… ……………………………………………………17</p><p>　　無功補(bǔ)償裝置分類方式： …………………………………………………17</p><p>　　A. 按投切方式分類: ……………………………………………………17<

10、/p><p>　　1. 延時投切方式 …………………………………………………………17</p><p>　　2. 瞬時投切方式 …………………………………………………………17</p><p>　　3. 混合投切方式 …………………………………………………………18</p><p>　　4. 無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用…………………………………

11、……………18</p><p>　　B. 無功功率補(bǔ)償控制器 …………………………………………………19</p><p>　　1. 功率因數(shù)型控制器 ……………………………………………………19</p><p>　　2. 無功功率（無功電流）型控制器 ……………………………………20</p><p>　　3. 用于動態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破?…

12、……………………………………………20</p><p>　　濾波補(bǔ)償系統(tǒng) ………………………………………………………………20</p><p>　　五、無功功率補(bǔ)償?shù)挠嬎惴椒?………………………………………21</p><p>　　1、 概述 ……………………………………………………………………21</p><p>　　2、 供電系統(tǒng)各種元件

13、電抗的計算 ………………………………………21</p><p>　　a、 系統(tǒng)電抗的計算………………………………………………………22</p><p>　　b、 變壓器電抗的計算……………………………………………………22</p><p>　　c、 電抗器電抗的計算…………………………… ………… …………22</p><p>　　d、 架空

14、線路及電纜線路電抗值的計算…………………………………22</p><p>　　3、 短路容量和短路電流計算 ……………………………………………23</p><p>　　4、 計算實(shí)例……………………………………………………………… 23</p><p>　　5、 結(jié)論…………… ………………………………………………………25</p><p>

15、　　六、無功功率補(bǔ)償 MTSC裝置…………………………………………25</p><p>　　1. 無功功率補(bǔ)償原理與實(shí)現(xiàn)方法……… ………………………………25</p><p>　　現(xiàn)有補(bǔ)償裝置存在的問題及解決方法 ………………………………25</p><p>　　3. 動態(tài)補(bǔ)償裝置數(shù)據(jù)采集、傳輸控制方案的實(shí)現(xiàn) ……………………27</p><

16、;p>　　3.1 　采集傳輸參數(shù)………………… ……………………………………27</p><p>　　3.2 　采集傳輸控制參數(shù)…………………………………… ……………28</p><p>　　3.3 　采集傳輸控制系統(tǒng)方塊圖及各部分的作用……………… ………28</p><p>　　3.3.1 　傳感器部分…………………………………………………… …28&l

17、t;/p><p>　　3.3.2 　電量采集控制器……………………………………………… …28</p><p>　　3.3.3 　采集傳輸集中控制器………………………………………… …28</p><p>　　3.3.4 　動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器……………………………………… 29</p><p>　　3.3.5 　電力電容器組及可控硅開關(guān)組件…

18、…………………………… 29</p><p>　　4. 結(jié)論…………………………………………………………………… 29</p><p>　　七、高通和低通濾波器對諧波檢測電路檢測…………………… 29</p><p>　　1.　一種基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測方法………………… 30</p><p>　　2.　采用HPF的諧波電流檢測

19、電路……………………………………… 31</p><p>　　3.　采用LPF的諧波電流檢測電路…………………………………………31</p><p>　　4. 仿真電路的建立及其仿真研究…………………………………………32</p><p>　　5. 結(jié)束語……………………………………………………………………35</p><p>　　八、無

20、源諧波濾除裝置……………………………………………… …35</p><p>　　1.　無源并聯(lián)濾波器 ……………………………………………………… 35</p><p>　　2. 無源串聯(lián)濾波器 …………………………………………………… …36</p><p>　　3. 有源諧波濾除裝置………………………………………………………37</p><

21、p>　　九、選擇低壓無功功率補(bǔ)償裝置……………………………………………37</p><p>　　如何選擇低壓無功功率補(bǔ)償裝置……………………………………… …37</p><p>　　十、輸配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償………………… ……………………………38</p><p>　　1． 輸電網(wǎng)的無功補(bǔ)償 ………………………………………………… …38</p>

22、<p>　　2． 電抗器補(bǔ)償 ……………………………………………………………38</p><p>　　3． 串連電容補(bǔ)償 ……………… …………………………………………38</p><p>　　4． 中間同步或靜止補(bǔ)償……………………………………………………38</p><p>　　5． 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償………………………………………………………39&

23、lt;/p><p>　　6． 相位補(bǔ)償(亦稱功率因數(shù)補(bǔ)償)…………………………………………39</p><p>　　十一、電網(wǎng)電壓調(diào)整 ……………………………………………………39</p><p>　　1． 利用地區(qū)發(fā)電廠或樞紐變電所進(jìn)行中心調(diào)壓…………………………39</p><p>　　2． 調(diào)壓變壓器調(diào)壓 ………………… ………………………

24、……………39</p><p>　　3． 無功補(bǔ)償調(diào)壓 ……………………………… …………………………39</p><p>　　4． 串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓………………………………………………………39</p><p>　　A. 電容器無功功率補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用……………………………………………41</p><p>　　B. 電容器無功功率補(bǔ)償 ………

25、 …………………………………………41</p><p>　　電力電容器的補(bǔ)償功能 ……………………………………………………41</p><p>　　自愈式低壓并聯(lián)電力電容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)……… …………………………41</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　靜止無功補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨</p

26、><p>　　無功功率補(bǔ)償是保持電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行的一種主要手段，也是當(dāng)今電氣自動化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨的一個重大課題，正在受到越來越多的關(guān)注。 　　電網(wǎng)中無功不平衡主要有兩方面的原因：一方面是輸送部門傳送的三相電的質(zhì)量不高，一方面是用戶的電氣性能不夠好。這兩方面的原因綜合起來導(dǎo)致了無功的大量存在。在電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個最重要的指標(biāo)。為確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的

27、范圍內(nèi)。頻率的控制與有功功率的控制密切相關(guān)，而電壓控制的重要方法之一就是對電力系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行控制。 1. 靜止無功補(bǔ)償?shù)臍v史 　　將電容器與網(wǎng)絡(luò)感性負(fù)荷并聯(lián)是補(bǔ)償無功功率的傳統(tǒng)方法，在國內(nèi)外獲得了廣泛的應(yīng)用。并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，但其阻抗是固定的，故不能跟蹤負(fù)荷無功需求的變化，即不能實(shí)現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補(bǔ)償。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，要求對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，從而產(chǎn)生了同步調(diào)相機(jī)。它是專門用來產(chǎn)生無功功

28、率的同步電動機(jī)，在過勵磁或欠勵磁的情況下，能夠分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。由于它是旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，運(yùn)行中的損耗和噪聲都比較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，響應(yīng)速度</p><p>　　一 、無功補(bǔ)償?shù)囊饬x</p><p>　　1. 無功功率的產(chǎn)生和影響</p><p>　　在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)在發(fā)有功功率的同時也發(fā)無功功率，它是主要的無功功率電源；運(yùn)行中的輸電線路，由

29、于線間和線對地間的電容效應(yīng)也產(chǎn)生部分無功功率,稱為線路的充電功率,它和電壓的高低、線路的長短以及線路的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。電能的用戶（負(fù)荷）在需要有功功率 (P)的同時還需要無功功率(Q),其大小和負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)；有功功率和無功功率在電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器中流動會產(chǎn)生有功功率損耗(ΔP)和無功功率損耗(ΔQ),也會產(chǎn)生電壓降落(ΔU)。 其中P、Q分別為流入輸電線（或變壓器）的有功功率和無功功率，U 是輸電線（或變壓器）與P、Q同一

30、點(diǎn)測得的電壓,R、X 則分別是輸電線（或變壓器）的電阻和電抗。 </p><p>　　由此可見，無功功率在輸電線、變壓器中的流動會增加有功功率損耗和無功功率損耗以及電壓降落；由于變壓器、高壓架空線路中電抗值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻值，所以無功功率的損耗比有功功率的損耗大，并且引起電壓降落的主要因素是無功功率的流動。 </p><p>　　一般情況下，電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)所發(fā)的無功功率和輸電線的充電功率不足

31、以滿足負(fù)荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗，并且為了減少有功損失和電壓降落，不希望大量的無功功率在網(wǎng)絡(luò)中流動，所以在負(fù)荷中心需要加裝無功功率電源，以實(shí)現(xiàn)無功功率的就地供應(yīng)、分區(qū)平衡的原則。</p><p>　　許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。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

32、是"無用"的電功率，只不過它的功率并不轉(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，還需要無功電源，兩者缺一不可。 </p><p>　　在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數(shù)cosφ，其計算公式為： </p><p>　　cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2 </p><p>　　在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率

33、因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。</p><p><b>　　無功補(bǔ)償?shù)淖饔?</b></p><p>　　無功補(bǔ)償可以收到下列的效益：①提高用戶的功率因數(shù),從而提高電工設(shè)備的利用率;②減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗；③合理地控制電力系統(tǒng)的無

34、功功率流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力；④在動態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性；⑤裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償器(SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形,減小諧波分量和解決負(fù)序電流問題。對電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。 </p><p>　　3. 影響功率因數(shù)的主要因素 </p

35、><p>　　(1)大量的電感性設(shè)備，如異步電動機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。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(jī)的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機(jī)空載時所消耗的無功又占到電動機(jī)總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。 </p><p>　　(2)變壓器消耗的無功功率一般約為其

36、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(yùn)行或長期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。 </p><p>　　(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。 </p><p>　　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％

37、左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設(shè)備的正常工作。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。 </p><p>　　4. 無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?</p><p>　　無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。下面簡單介紹這3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 <

38、;/p><p>　　(1)低壓個別補(bǔ)償: </p><p>　　低壓個別補(bǔ)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(hù)裝置與電機(jī)同時投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個別大容量且連續(xù)運(yùn)行(如大中型異步電動機(jī))的無功消耗，以補(bǔ)勵磁無功為主。低壓個別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此

39、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(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　(2)低壓集中補(bǔ)償： </p><p>　　低壓集中補(bǔ)償是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(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，

40、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(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。 </p><p>　　(3)高壓集中補(bǔ)償： </p><p>　　高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)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(fù)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(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自

41、動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。同時便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。 </p><p>　　5. 采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù) </p><p>　　提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來減少各種用電設(shè)備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。 </p><p>　　(1

42、)合理使用電動機(jī)； </p><p>　　(2)提高異步電動機(jī)的檢修質(zhì)量； </p><p>　　(3)采用同步電動機(jī)：同步電動機(jī)消耗的有功功率取決于電動機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)"吸取"無功，在過勵狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)"送出"無功。因此，對于恒速長期運(yùn)行的大型機(jī)構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動

43、機(jī)作為動力。 </p><p>　　異步電動機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機(jī)運(yùn)行，這就是"異步電動機(jī)同步化"。 </p><p>　　(4)合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運(yùn)行方式：對負(fù)載率比較低的配變，一般采取"撤、換、并、停"等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。 </p&

44、gt;<p><b>　　6. 無功電源 </b></p><p>　　電力系統(tǒng)的無功電源除了同步電機(jī)外，還有靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器以及靜止無功發(fā)生器，這4種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。 </p><p><b>　　(1)同步電機(jī)： </b></p><p

45、>　　同步電機(jī)中有發(fā)電機(jī)、電動機(jī)及調(diào)相機(jī)3種。 </p><p><b>　?、偻桨l(fā)電機(jī)： </b></p><p>　　同步發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當(dāng)其在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，可以發(fā)出無功功率： </p><p>　　Q=S×sinφ=P×tgφ </p><p>　　

46、其中:Q、S、P、φ是相對應(yīng)的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數(shù)角。 </p><p>　　發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時,以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主,向系統(tǒng)提供無功，但必要時,也可以減小勵磁電流,使功率因數(shù)超前,即所謂的"進(jìn)相運(yùn)行"，以吸收系統(tǒng)多余的無功。 </p><p><b>　　②同步調(diào)相機(jī): </b></p><p>　　同步

47、調(diào)相機(jī)是空載運(yùn)行的同步電機(jī)，它能在欠勵或過勵的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機(jī)能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸出的無功功率，這是其優(yōu)點(diǎn)。但它的有功損耗大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，近來已逐漸退出電網(wǎng)運(yùn)行。 </p><p><b>　?、鄄⒙?lián)電容器： </b></p><p>　　并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相

48、位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng)"發(fā)?quot;無功功率： </p><p><b>　　Q=U2/Xc </b></p><p>　　其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。 </p><p>　　并聯(lián)電容器本身功耗很小，裝設(shè)靈活，節(jié)省投資；由它向系統(tǒng)提供無功可以改善功率因數(shù)，減少由

49、發(fā)電機(jī)提供的無功功率。 </p><p>　　④靜止無功補(bǔ)償器： </p><p>　　靜止無功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng)電壓變化時靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)男枰?，同時還能做到分相補(bǔ)償；對于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產(chǎn)生高次諧波，

50、為此需加裝專門的濾波器。 </p><p>　?、蒽o止無功發(fā)生器： </p><p>　　它的主體是一個電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝?，將電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零負(fù)荷狀態(tài)。 </p><p>　　與靜止無功補(bǔ)償器相

51、比，靜止無功發(fā)生器響應(yīng)速度更快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時仍能向系統(tǒng)注入較大的無功。 </p><p>　　7 . 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x</p><p>　　國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高帶來了電力負(fù)荷的高速增長。尤其是近兩、三年來，由于電力負(fù)荷增長迅猛，而發(fā)電裝機(jī)容量和輸配電能力不足，造成全國近20個省市電力供應(yīng)緊張，部分省市出現(xiàn)限電拉閘 [1]。與此同時，隨著電力市場的

52、開放，電力用戶對電能質(zhì)量的要求也在提高；電力生產(chǎn)與供應(yīng)企業(yè)也比以往任何時候都重視電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量與無功功率有重大的關(guān)系。無功功率是電力系統(tǒng)一種不可缺少的功率。大量的感性負(fù)荷和電網(wǎng)中的無功功率損耗，要求系統(tǒng)提供足夠的無功功率，否則電網(wǎng)電壓將下降，電能質(zhì)量得不到保證。同時，無功功率的不合理分配，也將造成線損增加，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。</p>

53、<p>　　無功功率從何而來？顯然，發(fā)電機(jī)提供的無功功率相對負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)對無功功率的需求來說只是“杯水車薪”，僅僅依靠發(fā)電機(jī)提供無功功率也是極不經(jīng)濟(jì)的。無功功率最主要的來源是利用各種無功功率補(bǔ)償（以下簡稱無功補(bǔ)償）設(shè)備在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行無功補(bǔ)償。因此，無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它是保證電能質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本手段。</p><p>　　低壓電力用戶量大面廣，其負(fù)荷的功率因數(shù)又大

54、都比較低，因此在低壓電網(wǎng)中進(jìn)行無功功率的就地補(bǔ)償是整個電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)闹匾h(huán)節(jié)。低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償主要采用并聯(lián)電容器進(jìn)行，它包括固定電容器（FC）補(bǔ)償和自動投切電容器的動態(tài)補(bǔ)償以及兩者混合補(bǔ)償?shù)确绞健?lt;/p><p>　　電力負(fù)荷是隨時變化的，所需要的無功功率也是隨時變化的，為了維持無功平衡，要求無功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)行動態(tài)補(bǔ)償，即要根據(jù)無功負(fù)荷的變化及時投切電容器。以往的低壓動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備以機(jī)械開關(guān)（接觸器）作為電

55、容器的投切開關(guān)，機(jī)械開關(guān)不僅動作速度慢，而且會產(chǎn)生諸如涌流沖擊、過電壓、電弧重燃等現(xiàn)象，開關(guān)本身和電容器都容易損壞。據(jù)調(diào)查，我國過去使用的自動投切電容器無功補(bǔ)償裝置在使用3年后損壞率達(dá)75％[2]。</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了智能型的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。這種以電力電子器件作為無功器件（電容器、電抗器）的控制或開關(guān)器件的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置被稱為靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC

56、：Static Var Compensator）。SVC是動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向，它正成為傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的更新?lián)Q代產(chǎn)品。</p><p><b>　　8.　結(jié)束語 </b></p><p>　　本文集中探討了功率因數(shù)對廣大供電企業(yè)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的幾種方法，還討論了目前所通用的幾種無功電

57、源及其特點(diǎn)。這對供電企業(yè)是十分有益的。</p><p>　　在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設(shè)無功功率電源,以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動,從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，這種技術(shù)措施稱為無功功率補(bǔ)償。無功功率指的是交流電路中，電壓U與電流I存在一相角差時,電流流過容性電抗(XC)或感性電抗(XL)時所形成的功率分量（分別為）。這種功率在電網(wǎng)中會造成電壓降落（感性電抗

58、時）或電壓升高（容性電抗時）和焦耳（電阻發(fā)熱）損失，卻不能做出有效的功。因而需要對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。合理配置無功補(bǔ)償（包括在什么地點(diǎn)、用多大容量和采用何種型式）是電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計工作中一項重要內(nèi)容。在運(yùn)行中,合理使用無功補(bǔ)償容量，控制無功功率的流動是電力系統(tǒng)調(diào)度的主要工作之一。 </p><p>　　二、 電力系統(tǒng)諧波的基本特性和測量</p><p>　　諧波是一個周期電氣量的正弦波分量

59、，其頻率是基波頻率的整數(shù)倍數(shù)。理論上看，非線性負(fù)荷是配電網(wǎng)諧波的主要產(chǎn)生因素。非線性負(fù)荷吸收電流和外加端電壓為非線性關(guān)系，這類負(fù)荷的電流不是正弦波，且引起電壓波形畸變。周期性的畸變波形經(jīng)過傅立葉級數(shù)分解后，那些大于基頻的分量被稱作諧波。</p><p>　　非線性負(fù)荷除了產(chǎn)生基頻整次諧波外，還可能產(chǎn)生低于基頻的次諧波，或高于基波的非整數(shù)倍諧波。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)系統(tǒng)短路、開路等事故，而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入暫態(tài)過程引起的諧波，

60、將不歸屬諧波治理的范疇。 要治理諧波改善供電品質(zhì)，需要了解諧波類型。諧波按其性質(zhì)和波動的快慢可分成四類：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波、波動諧波、快速變化的諧波和間諧波四類。因其多樣性和隨機(jī)性，在實(shí)際工作中，要精確評估諧波量值非常困難，所以在IEC 6100-4-7標(biāo)準(zhǔn)中對前三類諧波進(jìn)行了規(guī)定，推薦采用數(shù)理統(tǒng)計的方法對諧波進(jìn)行測量。兼顧數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)據(jù)壓縮的需要，標(biāo)準(zhǔn)對測量時段以及通過測量值計算諧波值提出了表1建議。</p><p&g

61、t;　　國標(biāo)GB/T 14549-1993采用觀察期3s有效測量的各次諧波均方根值的95%概率作為評價諧波的標(biāo)準(zhǔn)。為簡便實(shí)用，將實(shí)測值按由大到小的方式排序，在舍去前5%個大值后剩余的最大值，近似作為95%的概率值。</p><p>　　實(shí)際工作中，通常采用諧波測試儀來監(jiān)測和分析諧波。一般來說，將用戶接入公用電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)作為諧波監(jiān)測點(diǎn)，測量該點(diǎn)的電壓和注入公共電網(wǎng)的電流后，通過對電壓和電流的分析，取得諧波測量

62、資料。</p><p>　　相對單點(diǎn)的諧波測量而言，從區(qū)域或整個電網(wǎng)角度來看，諧波源的定位和確定諧波模型進(jìn)而分析它是一個相對復(fù)雜的過程。諧波源定位，一般采用功率方向法和瞬時負(fù)荷參數(shù)分割法。而諧波模型分析的方法一般有三種：非線性時域仿真、非線性和線性頻率分析。三種方法的相同點(diǎn)是對電網(wǎng)作適當(dāng)?shù)木€性化處理，只是在處理非線性設(shè)備時采取了不同的模擬方式。</p><p>　　1. 配網(wǎng)中的諧波源

63、</p><p>　　嚴(yán)格意義上講，電力網(wǎng)絡(luò)的每個環(huán)節(jié)，包括發(fā)電、輸電、配電、用電都可能產(chǎn)生諧波，其中產(chǎn)生諧波最多位于用電環(huán)節(jié)上。</p><p>　　發(fā)電機(jī)是由三相繞組組成的，理論上講，發(fā)電機(jī)三相繞組必須完全對稱，發(fā)電機(jī)內(nèi)的鐵心也必須完全均勻一致，才不致造成諧波的產(chǎn)生，但受工藝、環(huán)境以及制作技術(shù)等方面的限制，發(fā)電機(jī)總會產(chǎn)生少量的諧波。</p><p>　　輸電和

64、配電系統(tǒng)中存在大量的電力變壓器。因變壓器內(nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點(diǎn)偏離線性就越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的諧波電流就越大，嚴(yán)重時三次諧波電流可達(dá)額定電流的5%。</p><p>　　用電環(huán)節(jié)諧波源更多，晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電光源以及家用電器，都能產(chǎn)生一定量的諧波。</p><

65、;p>　　晶閘管整流技術(shù)在電力機(jī)車、充電裝置、開關(guān)電源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，從電網(wǎng)吸收的是半周正弦波，而留給電網(wǎng)剩下的半周正弦波，這種半周正弦波分解后能產(chǎn)生大量的諧波。有統(tǒng)計表明，整流設(shè)備所產(chǎn)生的諧波占整個諧波的近40%，是最大的諧波源。</p><p>　　變頻原理常用于水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備中，變頻一般分為兩類：交-直-交變頻器和交-交變頻器。前者將380V 50Hz工頻電源經(jīng)三相橋式可控硅

66、整流，變成直流電壓信號，濾波后由大功率晶體開關(guān)元件逆變成可變頻率的交流信號。后者將固定頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換成相數(shù)一致但頻率可調(diào)的交流電。兩者均采用相位控制技術(shù)，所以在變換后會產(chǎn)生含復(fù)雜成分(整次或分次)的諧波。因變頻裝置一般具有較大功率，所以也會對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染。</p><p>　　充氣電光源和家用電器更是常見的諧波源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈應(yīng)用氣體放電原理發(fā)光，其伏安特性具有明顯

67、的非線性特征。計算機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具、微波爐等家用電器，因內(nèi)置調(diào)壓整流元件，會對電網(wǎng)產(chǎn)生高次奇諧波；電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)器含小功率電動機(jī)，也會產(chǎn)生一定量的諧波。這類設(shè)備功率雖小，但數(shù)量多，也是電網(wǎng)諧波源中不可忽視的因素。</p><p>　　2. 諧波在配網(wǎng)中的危害</p><p>　　諧波對于配電系統(tǒng)的影響，表現(xiàn)在對線路上所配置的保護(hù)及測量設(shè)備的影響。因這些設(shè)備一

68、般采用電磁式繼電器、感應(yīng)繼電器元件，容易接受諧波干擾而誤動和拒動，系統(tǒng)中存在的不明原因的誤動和拒動，與諧波不無關(guān)系。所以諧波超標(biāo)，會嚴(yán)重威脅配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　諧波會大大增加電力變壓器的銅損和鐵損，降低變壓器有效出力，諧波導(dǎo)致的噪聲，會使變電所的噪聲污染指數(shù)超標(biāo)，影響工作人員的身心健康。對于電力電容器，諧波會導(dǎo)致端電壓升高，損耗加大，電容器發(fā)熱，加速老化，從而縮短使用壽命。</p

69、><p>　　配網(wǎng)中使用大量異步電動機(jī)，產(chǎn)生的諧波會增加附加損耗。負(fù)序諧波產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，會產(chǎn)生制動力矩，影響電動機(jī)的有功出力。對斷路器而言，無論其構(gòu)成元件為電磁的、還是熱磁的、亦或電子的，都可能受諧波的影響誤動。</p><p>　　電能表是評價電能消耗重要而基本的測量工具，是用戶繳費(fèi)的憑證，而諧波可能使電能計量產(chǎn)生較大誤差，嚴(yán)重時會導(dǎo)致計量混亂。同樣，諧波也是引起錄波裝置誤啟動，保護(hù)

70、誤動和拒動的重要因素。</p><p>　　此外，諧波會通過靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)以及傳導(dǎo)等多種方式耦合進(jìn)通訊系統(tǒng)，影響它們的正常運(yùn)行。對于人體，諧波會刺激人體細(xì)胞，使正常的細(xì)胞膜電位發(fā)生快速波動或可逆的翻轉(zhuǎn)，當(dāng)這種波動或翻轉(zhuǎn)頻率接近諧波頻率時，會影響人體大腦與心臟。</p><p>　　3. 配電網(wǎng)諧波治理的對策</p><p>　　既然諧波存在多方面的危害，采取

71、必要的有效手段，避免或補(bǔ)償已產(chǎn)生的諧波，就顯得尤為重要?？蓺w納以下治理措施：</p><p>　　(1)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)規(guī)范的宣傳貫徹。IEC 6100以及國標(biāo)GB/T 14549-1993，對于諧波定義、測量等進(jìn)行了宣傳，明確諧波治理是一項互惠互利、節(jié)能增效，是保證電網(wǎng)和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的舉措；</p><p>　　(2)主管部門對所轄電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，正確測量，以確定諧波源位置和產(chǎn)生的

72、原因，為諧波治理準(zhǔn)備充分的原始材料；在諧波產(chǎn)生起伏較大的地方，可設(shè)置長期觀察點(diǎn)，收集可靠的數(shù)據(jù)。對電力用戶而言，可以監(jiān)督供電部門提供的電力是否滿足要求；對于供電部門而言，可以評估電力用戶的用電設(shè)備是否產(chǎn)生了超標(biāo)的諧波污染。</p><p>　　(3)針對諧波的產(chǎn)生和傳播的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的隔離、補(bǔ)償和減小措施。在配電網(wǎng)中，主要存在的是三次諧波污染，可以在諧波檢測的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)加裝濾波設(shè)備來減小諧波注入電網(wǎng)。對

73、于各種電氣設(shè)備的設(shè)計者，在設(shè)計初始，就要考慮其設(shè)備的諧波污染度，將諧波限制在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。</p><p>　　(4) 加強(qiáng)管理，多方出資，共同治理。諧波的治理，需要大量的投資，不能僅僅靠供電部門，要調(diào)動電力供需環(huán)節(jié)中的各個方面，在分清諧波來源基礎(chǔ)上，走共同治理之路。</p><p><b>　　4. 結(jié)論</b></p><p>　

74、　諧波治理是綜合治理過程，是改善供電品質(zhì)的重要手段。GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量—公用電網(wǎng)諧波》對電網(wǎng)各級電壓諧波水平進(jìn)行了量化限制，對用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定，在主網(wǎng)、城網(wǎng)中，諧波治理有明確的規(guī)定和要求，而日益發(fā)展的農(nóng)村電網(wǎng)對有關(guān)諧波的治理并未引起足夠的重視，認(rèn)識還有待提高。目前農(nóng)網(wǎng)中的高壓配電的許多用戶，對諧波的危害也沒有引起足夠的重視，往往認(rèn)為諧波治理是電力部門的事情，是一種單邊行為，就此而言，作為

75、電力歸口管理部門有必要加強(qiáng)諧波治理方面的宣傳，強(qiáng)調(diào)諧波治理的重要性和投資回報。在對諧波準(zhǔn)確測量的基礎(chǔ)上，提出適合用戶的治理方案。這樣做，不僅能夠改善整個網(wǎng)絡(luò)的電力品質(zhì)，同時也能延長用戶設(shè)備使用壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低電磁污染環(huán)境，減少能耗，提高電能利用率。</p><p>　　三、 電壓無功控制和九區(qū)域控制策略</p><p>　　電力系統(tǒng)中電壓和無功功率的調(diào)整對電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)

76、行水平和降低電能損耗有極大影響。因此，要對電壓和無功功率進(jìn)行綜合控制，保證實(shí)現(xiàn)包括電力部門和用戶在內(nèi)的總體運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最佳。</p><p>　　1. 電壓無功控制的原理</p><p>　　（1）調(diào)控原理介紹單一的輻射形網(wǎng)絡(luò)的等值電路如圖1所示。圖中各參數(shù)以標(biāo)么值表示，US為系統(tǒng)電源電壓，看作是恒定值。RST、XST為高壓網(wǎng)與變壓器的總電阻、電抗，RL、XL為10KV線路的電

77、阻和電抗，調(diào)節(jié)量為變壓器變比n和補(bǔ)償電容器QC。由圖寫出各節(jié)點(diǎn)的電壓方程式：</p><p>　　US- UH=[PLRS+(QL-QC)XS]/UH (1)</p><p>　　UD-UL=(RL+XLtgΦL)PL/UL (2)</p><p>　　UH-UD=[PLRT+(QL-QC)XT]/UD

78、 (3)</p><p><b>　　UD=UH/n</b></p><p>　?。?）電壓調(diào)節(jié)對無功功率的影響</p><p>　　當(dāng)利用有載調(diào)壓變壓器分接頭對低壓側(cè)電壓調(diào)節(jié)時，不但改變了電壓的高低，而對無功功率也有調(diào)節(jié)作用。由圖1可知，當(dāng)忽略變壓器等值電阻的影響，電容器組退出，不考慮電容器的影響時，式(3)可表示為UH-UD=QLXT/

79、UD，可推得QL=(UH-UD)UD/XT (4)</p><p>　　當(dāng)考慮到UH=nUD，式(4)可改為QL=(n-1)UD2/XT。對于變壓器變比n和XT均為常數(shù)，變壓器向系統(tǒng)吸取的無功功率與電壓的平方UD2成正比。變壓器負(fù)荷為綜合性負(fù)荷，變壓器向系統(tǒng)吸取的無功功率在低壓側(cè)額定電壓UDN附近斜率會更大。所以當(dāng)利用有載調(diào)壓變壓器的分接頭開關(guān)調(diào)大變壓器變比n，降低了低壓側(cè)的電壓UD時，QL將隨之變小，即負(fù)荷向

80、系統(tǒng)吸取的無功減少了。當(dāng)調(diào)高UD時，負(fù)荷向系統(tǒng)吸取的無功功率QL也隨之增加。</p><p>　?。?）投退電容器組對電壓的影響</p><p>　　在變壓器低壓側(cè)母線上投入并聯(lián)電容器組，假設(shè)投入的電容器組電容量為C，相應(yīng)補(bǔ)償無功功率為QC，則式(3)可改寫為式(5)，可見投入電容器組后，負(fù)荷向系統(tǒng)吸取的無功功率變小，無功功率引起的電壓損耗也變小，即變壓器負(fù)荷側(cè)的電壓就升高。 ΔUQ=[

81、(QL-QC)/UD]XT (5)</p><p>　　值得注意的是，當(dāng)系統(tǒng)已處于最小負(fù)荷或無負(fù)荷狀態(tài)時，如果不切除已投入的電容器組，將會產(chǎn)生多余的有功功率損耗，電壓也會嚴(yán)重升高，超過限制電壓。關(guān)于這一點(diǎn)可以從以下分析看出：當(dāng)電流流過變壓器等值阻抗ZT時，不但產(chǎn)生電壓損耗，還產(chǎn)生有功和無功功率損耗。其中有功功率損耗表示為</p><p>　　ΔP=RT(PL2+QL2)/UD2

82、 (6)</p><p>　　同理可得無功損耗 ΔQ=XT(PL2+QL2)/UD2 (7) </p><p>　　有功功率的損耗是由兩項組成的。第一項RTPL2/ UD2與無功功率有關(guān)，第二項與無功功率有關(guān)的有功損耗，記為ΔPQ= RT QL2/UD2，在最小負(fù)荷時QL=Qmin，如果電容器組C未切除，這時有功損耗表示為

83、式(8)，式中RT為變壓器折算到低壓側(cè)的等值電阻值。 ΔPQ=[( Qmin- QC)2/ UD2] RT (8)</p><p>　　在空載時，如電容器組C未切除，雖然Qmin=0，但是仍然存在多余的有功損耗</p><p>　　ΔPQ= (- QC)2 RT / UD2</p><p>　　在最小負(fù)荷或空載時，根據(jù)式(3)，這時電壓損耗可

84、以表示為式(9)。顯然這時</p><p>　　UH-UD變小了很多，即變壓器低壓側(cè)電壓UD嚴(yán)重升高，這對于用戶將產(chǎn)生危險。因此在減負(fù)荷時，電容器組應(yīng)相應(yīng)退出若干容量，以防電壓過高及產(chǎn)生多余的有功損耗。UH-UD=[PminRT+(Qmin-QC)XT]/UD (9)</p><p>　　2. 九區(qū)域控制策略</p><p>　　我局35KV變電站每站都有兩臺

85、帶負(fù)荷調(diào)節(jié)的主變壓器，低壓10KV母線分段，兩段母線上各接有一組電容器組。把變壓器低壓側(cè)電壓UD分為高壓區(qū)UH、低壓區(qū)UL和正常區(qū)域；把無功功率總量Q也劃分為上限區(qū)QH或cosΦL、下限區(qū)QL或cosΦH及正常區(qū)域。于是U—Q平面被劃分為9個區(qū)域，如圖2所示。其中只有“9”區(qū)間是滿足運(yùn)行條件。QH相當(dāng)于吸取無功總量，對應(yīng)于負(fù)荷低值功率因數(shù)cosΦL；QL對應(yīng)于高值功率因數(shù)cosΦH 。</p><p>　　第1區(qū)

86、域：電壓與功率因數(shù)都低于下限，優(yōu)先投入補(bǔ)償電容器。如果電壓仍低于下限，則再調(diào)節(jié)變壓器分接頭升壓，使電壓水平滿足要求。</p><p>　　第2區(qū)域：電壓低于下限和功率因數(shù)正常，先調(diào)節(jié)變壓器分接頭升壓，如分接頭已無法調(diào)節(jié)時，則強(qiáng)投補(bǔ)償電容器。</p><p>　　第3區(qū)域：電壓低于下限和功率因數(shù)高于上限，應(yīng)調(diào)節(jié)變壓器分接頭升壓，直到電壓正常。如功率因數(shù)仍高于上限，才能切補(bǔ)償電容器。</

87、p><p>　　第4區(qū)域：電壓正常而功率因數(shù)低于下限，投入補(bǔ)償電容器，直到正常。</p><p>　　第5區(qū)域：電壓正常而功率因數(shù)高于上限，切除補(bǔ)償電容器，直到正常。</p><p>　　第6區(qū)域：電壓高于上限和功率因數(shù)低于下限，應(yīng)調(diào)節(jié)變壓器分接頭降壓，直至電壓正常。如功率因數(shù)仍低于下限，才能投入補(bǔ)償電容器。</p><p>　　第7區(qū)域：電壓高

88、于上限，但功率因數(shù)正常，調(diào)節(jié)變壓器分接頭降壓，如分接頭已調(diào)到限值，而電壓仍高于上限，則強(qiáng)切補(bǔ)償電容器。</p><p>　　第8區(qū)域：電壓與功率因數(shù)都高于上限，先切補(bǔ)償電容器。如電壓仍高于上限，則再調(diào)節(jié)變壓器分接頭降壓，使電壓水平滿足要求。</p><p>　　在以上八個區(qū)域的調(diào)節(jié)控制中，如果單純電壓偏差，無功功率正常（第2、7區(qū)域）就只調(diào)電壓；單純無功功率越限，電壓正常（第4、5區(qū)域）就

89、只投退電容器。如果電壓和無功兩者均越限，若先調(diào)分接頭升降電壓，會造成無功功率越限得更多時（第1、8區(qū)域），則以先調(diào)無功功率為原則，后根據(jù)具體情況再決定是否調(diào)分接頭；若先調(diào)分接頭升降電壓，無功功率有回到正常狀態(tài)的趨勢（第3、6區(qū)域）則應(yīng)先調(diào)分接頭升降電壓。具體以第1和第3區(qū)域為例說明。第1區(qū)域中Q>QH 、U<UL，兩者均越限。當(dāng)調(diào)有載分接頭開關(guān)，使U升高時，負(fù)荷吸取的無功Q增大，將使無功更加越限。因此應(yīng)先投入電容器組，降低Q

90、并使Q<QH后，視電壓變化情況再調(diào)有載分接頭開關(guān)位置。第3區(qū)域Q<QL 、U<UL，兩者均越限。如先調(diào)分接頭使U升高時，負(fù)荷向系統(tǒng)吸取的無功增大，有改變Q<QL的越限狀態(tài)的趨勢，所以應(yīng)先調(diào)有載分接頭開關(guān)。</p><p>　　四、無功功率補(bǔ)償裝置的分類</p><p><b>　　無功補(bǔ)償裝置 ：</b></p><p>

91、;　　除發(fā)電機(jī)和輸電線外的無功電源主要有：①并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無功補(bǔ)償裝置。用它進(jìn)行的補(bǔ)償稱為并聯(lián)電容補(bǔ)償。②同步調(diào)相機(jī)；③靜止無功補(bǔ)償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補(bǔ)償裝置。</p><p>　　在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，為減少能量損耗，提高供電設(shè)備利用率，采用無功功率補(bǔ)償，利用MTSC裝置，構(gòu)成低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，可以取得很好的效果。 </p><p>　　無功補(bǔ)償裝置分類方式：</p

92、><p>　　A. 按投切方式分類: </p><p>　　1. 延時投切方式 </p><p>　　延時投切方式即人們熟稱的"靜態(tài)"補(bǔ)償方式。這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器的動作，當(dāng)然用于投切電容的接觸器專用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時投切的目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩，這

93、是很危險的。當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷呈感性時，如電動機(jī)、電焊機(jī)等負(fù)載，這時電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個角度，當(dāng)負(fù)荷呈容性時，如過量的補(bǔ)償裝置的控制器，這是電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個角度，即功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過補(bǔ)償裝置的控制器檢測供電系統(tǒng)的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數(shù)或無功電流或無功功率。</p><p>　　下面就功率因數(shù)型舉例說明。當(dāng)這個物理量滿足要求時，如cosΦ超前且&g

94、t;0.98，滯后且>0.95，在這個范圍內(nèi)，此時控制器沒有控制信號發(fā)出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當(dāng)檢測到cosΦ不滿足要求時，如cosΦ滯后且<0.95，那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測cosΦ如還不滿足要求，控制器則延時一段時間（延時時間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當(dāng)檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先

95、投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s，而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時間就為30分鐘，切除也這樣。在這段時間內(nèi)無功損失補(bǔ)只能是逐步到位。如果將延時時間整定的很短，或沒有設(shè)定延時時間，就可能會出現(xiàn)這樣的情況。當(dāng)控制器監(jiān)測到cosΦ〈0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投入期間，此時電網(wǎng)可能已是容性負(fù)載即過補(bǔ)償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復(fù)始，形成震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。是否能形成振蕩與負(fù)

96、載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說這個參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場情況整定，要在保證系統(tǒng)安全的</p><p>　　2. 瞬時投切方式 </p><p>　　瞬時投切方式即人們熟稱的"動態(tài)"補(bǔ)償方式，應(yīng)該說它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶，實(shí)際就是一套快速隨動系統(tǒng)，控制器一般能在半個周波至1個周波內(nèi)完成采樣、計算，在2個周期到來時，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管

97、導(dǎo)通，投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個全部動作，這種控制方式是機(jī)械動作的接觸器類無法實(shí)現(xiàn)的。動態(tài)補(bǔ)償方式作為新一代的補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景。現(xiàn)在很多開關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯的裝置。當(dāng)然與國外同類產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。 </p><p><b>　　動態(tài)補(bǔ)償?shù)木€路方式</b></p><

98、p>　　(1)LC串接法原理如圖1所示 </p><p>　　這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應(yīng)速度快，閉環(huán)使用時，可做到無差調(diào)節(jié)，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據(jù)補(bǔ)償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該是非常理想的補(bǔ)償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對較大，價格也要

99、高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項技術(shù)到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。 </p><p>　　(2)采用電力半導(dǎo)體器件作為電容器組的投切開關(guān)，較常采用的接線方式如圖2。圖中BK為半導(dǎo)體器件，C1為電容器組。這種接線方式采用2組開關(guān)，另一相直接接電網(wǎng)省去一組開關(guān)，有很多優(yōu)越性。 </p><p>　　作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。其

100、不足之處是元件本身不能快速關(guān)斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護(hù)措施要完善。當(dāng)解決了保護(hù)問題，作為電容器組投切開關(guān)應(yīng)該是較理想的器件。動態(tài)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數(shù)。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態(tài)響應(yīng)時間，準(zhǔn)確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。</p><p>　　當(dāng)控制器采集到需要補(bǔ)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

101、發(fā)晶閘管導(dǎo)通，相應(yīng)的電容器組也就并人線路運(yùn)行。需要強(qiáng)調(diào)的是晶閘管導(dǎo)通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無涌流投切。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)斷。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，以備電容器再次投入。</p><p>　　元器件可以選單項晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負(fù)載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去

102、過零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。</p><p>　　3. 混合投切方式 </p><p>　　實(shí)際上就是靜態(tài)與動態(tài)補(bǔ)償?shù)幕旌?，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補(bǔ)，但就其控制技術(shù)，目前還見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò)如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造，比起單一的投

103、切方式拓寬了應(yīng)用范圍，節(jié)能效果更好。補(bǔ)償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補(bǔ)償效果更加細(xì)致，更為理想。還可采用分相補(bǔ)償方式，可以解決由于線路三相不平行造成的損失。</p><p>　　4. 在無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用</p><p>　　在無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用方面，選擇那一種補(bǔ)償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對所補(bǔ)償?shù)木€路要有所了解，對于負(fù)荷較大且變化較快的工況，電焊機(jī)、電動機(jī)的線路采用

104、動態(tài)補(bǔ)償，節(jié)能效果明顯。對于負(fù)荷相對平穩(wěn)的線路應(yīng)采用靜態(tài)補(bǔ)償方式，也可使用動態(tài)補(bǔ)償裝置。對于一些特殊的工作環(huán)境就要慎重選擇補(bǔ)償方式，尤其線路中含有瞬變高電壓、大電流沖擊的場合是不能采用動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。一般電焊工作時間均在幾秒鐘以上，電動機(jī)啟動也在幾秒鐘以上，而動態(tài)補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)時間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘之內(nèi)是一個相對的穩(wěn)態(tài)過程，動態(tài)補(bǔ)償裝置能完成這個過程。如果線路中沒有出現(xiàn)這么一段相對的穩(wěn)態(tài)過程并能量又有較大的變化，我們

105、把它稱為瞬變或閃變，采用動態(tài)補(bǔ)償就要出問題并可能引發(fā)事故。 </p><p>　　B. 無功功率補(bǔ)償控制器 </p><p>　　無功功率補(bǔ)償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實(shí)際上就是對無功功率補(bǔ)償控制器的選擇?？刂破魇菬o功補(bǔ)償裝置的指揮系統(tǒng)，采樣、運(yùn)算、發(fā)出投切信號，參數(shù)設(shè)定、測量、元件保護(hù)等功能均由補(bǔ)償控制器完成。十幾年來經(jīng)歷了由分立

106、元件--集成線路--單片機(jī)--DSP芯片一個快速發(fā)展的過程，其功能也愈加完善。就國內(nèi)的總體狀況，由于市場的需求量很大，生產(chǎn)廠家也愈來愈多，其性能及內(nèi)在質(zhì)量差異很大，很多產(chǎn)品名不符實(shí)，在選用時需認(rèn)真對待。在選用時需要注意的另一個問題就是國內(nèi)生產(chǎn)的控制器其名稱均為"XXX無功功率補(bǔ)償控制器"，名稱里出現(xiàn)的"無功功率"的含義不是這臺控制器的采樣物理量。采樣物理量取決于產(chǎn)品的型號，而不是產(chǎn)品的名稱。<

107、;/p><p>　　1. 功率因數(shù)型控制器 </p><p>　　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，線路中沒有無功損耗。提高功率因數(shù)以減少無功損耗是這類控制器的最終目標(biāo)。這種控制方式也是很傳統(tǒng)的方式，采樣、控制也都較容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　* "延時"整定，投切的延時時間，應(yīng)在10s-120s范圍內(nèi)

108、調(diào)節(jié) "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大于0-2A 。</p><p>　　* 投入及切除門限整定，其功率因數(shù)應(yīng)能在0.85（滯后）-0.95（超前）范圍內(nèi)整定。* 過壓保護(hù)設(shè)量</p><p>　　* 顯示設(shè)置、循環(huán)投切等功能</p><p>　　這種采樣方式在運(yùn)行中既要保證線路系統(tǒng)穩(wěn)定、無振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又要兼顧補(bǔ)償效果，這是一對矛盾，只能在現(xiàn)場