無(wú)功功率范文
時(shí)間：2023-03-26 11:12:07
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篇1
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 無(wú)功功率 無(wú)功補(bǔ)償 配置
當(dāng)前能夠?qū)δ茉催M(jìn)行有效利用并便于傳輸?shù)墓╇娤到y(tǒng)基本上都是交流電形式，即其電壓和電流變化在時(shí)間軸上的變化規(guī)律是按照正弦周期性變化。
電流及電壓值隨時(shí)間軸按正弦方式作周期變化的交流電力系統(tǒng)，是當(dāng)今有效利用能源、方便傳輸能量、靈活使用能量的有利工具。相比于直流供電形式，交流系統(tǒng)電源主要以兩種方式向負(fù)載供應(yīng)電功率：有功功率及無(wú)功功率，有功功率即實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)為其他用途的功率(如光能、機(jī)械能等)，而無(wú)功功率則主要在電網(wǎng)線路內(nèi)部用于電、磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)化，以及在一些特殊電器件中形成并保持磁場(chǎng)。在正常情況下電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率是由異步電動(dòng)機(jī)、電力變壓器，電弧爐和線路無(wú)功損耗以及串并聯(lián)電抗器等無(wú)功負(fù)荷產(chǎn)生的，其中電機(jī)、變壓器在電網(wǎng)中所占的無(wú)功功率比例是最高的，有些甚至占全廠負(fù)荷載重的80%之上。若此時(shí)電網(wǎng)供給的無(wú)功功率不能滿足其負(fù)載需求，則無(wú)功電源及其負(fù)載保持低電壓平衡。由于電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平低，會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)一系列危害，表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
1 設(shè)備出力不足
線路及變壓器裝置允許的通過(guò)容量減少，由于并聯(lián)電容器與之電壓有平方關(guān)系，故其也減少出力，進(jìn)而造成無(wú)功功率更少，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出力不足，電壓降低幅度在10%到15%，有功、無(wú)功功率出力降低約為10%到15%。
2 設(shè)備損壞
由于電壓低，用戶電動(dòng)機(jī)出力降低。如果電壓降低20%，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減少36%，電流增加約為20~25%，設(shè)備溫度升高12~15%。若電壓降低，則無(wú)法帶動(dòng)電機(jī)軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成其堵轉(zhuǎn)，繞組形成過(guò)電流，因發(fā)熱過(guò)多而燒壞設(shè)備。
3 電力系統(tǒng)損耗增加
線路、變壓器有功損耗和無(wú)功損耗增加。如果線路電壓平均降低15%，線路損耗增加大約32%。
4 電力系統(tǒng)穩(wěn)定度降低
若電網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功功率不足時(shí)，則發(fā)電機(jī)無(wú)功出力將被迫增大，同時(shí)受端系統(tǒng)的電壓值降低。若送電線路突發(fā)故障時(shí)，電源供給的無(wú)功功率更小，則受端系統(tǒng)的電壓降低幅度更大，若電壓降到低于額定值的70%或更多，則可能會(huì)造成電壓崩潰，進(jìn)而造成斷電。
由于無(wú)功不足帶來(lái)的危害極大，需要用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備補(bǔ)償系統(tǒng)中無(wú)功功率的不足，以維持整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功平衡和穩(wěn)定。電容器、調(diào)相機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償器是無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕O(shè)備，而其中的電容器具有小成本投入、有功功耗低且運(yùn)維管理便利等特點(diǎn)，因而常使用并聯(lián)形式的電容器用于電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中的無(wú)功功率補(bǔ)償器件。當(dāng)其連接到電網(wǎng)線路時(shí)，需注意以下要求：
（1）為降低因無(wú)功功率在傳輸中造成的電網(wǎng)有功功率的損耗，原則上應(yīng)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行就地平衡補(bǔ)償，即低電壓區(qū)的無(wú)功功率使用低壓電容器件進(jìn)行補(bǔ)償，高電壓區(qū)進(jìn)行高壓補(bǔ)償；另外，在正常環(huán)境下的電廠中，低壓電容器應(yīng)盡量以分散形式補(bǔ)償；針對(duì)容量大、負(fù)荷穩(wěn)定且頻繁工作的用電設(shè)備的無(wú)功功率補(bǔ)償，應(yīng)單獨(dú)就地進(jìn)行。
（2）若使用的電容器容量值較大，則應(yīng)按照其工作電壓變化情況、負(fù)荷跳動(dòng)、設(shè)備本身的技術(shù)條件、電網(wǎng)處的背景諧波含量等因素進(jìn)行分組，且分組后的電容器裝置在各組中工作時(shí)，不能出現(xiàn)諧振情況。
（3）為了抑制諧波和抑制涌流，電容器組宜串聯(lián)適當(dāng)參數(shù)的電抗器。僅用于抑制涌流時(shí)，電抗率宜取0.1%~1.0%。在對(duì)諧波進(jìn)行抑制時(shí)，電抗率的選定需以并聯(lián)電容器件接到電網(wǎng)處的背景諧波含量為參考依據(jù)。
（4）為更好地對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，并減少功耗，應(yīng)避免用戶向電網(wǎng)傳輸無(wú)功功率；在高壓區(qū)無(wú)高壓負(fù)載時(shí)，不應(yīng)在高壓區(qū)安裝并聯(lián)電容器。
為使無(wú)功功率在遠(yuǎn)程傳輸或多級(jí)變壓器中功率損失降低最低，并減少在其過(guò)程中造成的有功功耗，提升電網(wǎng)的整體供電效率，對(duì)無(wú)功功率的補(bǔ)償應(yīng)遵循“就地補(bǔ)償、分層分區(qū)進(jìn)行平衡”等原則。這個(gè)原則對(duì)地區(qū)配電網(wǎng)顯得尤其重要，以下是根據(jù)東北電網(wǎng)和一些地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際調(diào)查分析，無(wú)功負(fù)荷構(gòu)成比例參加如圖：
通過(guò)表格看出，地區(qū)電網(wǎng)中負(fù)荷和配電網(wǎng)無(wú)功網(wǎng)損占無(wú)功總負(fù)荷的80%左右；35KV及以上電網(wǎng)無(wú)功網(wǎng)損占20%左右，所以合理配置配電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償顯得尤其重要。
綜上所述，在供配電電網(wǎng)中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和無(wú)功平衡，是保障電網(wǎng)中電壓穩(wěn)定及滿足用戶對(duì)用電質(zhì)量需求的必要方法，同時(shí)對(duì)降低電能的損耗，提高電網(wǎng)在供電上的有效利用率方面也極具重要意義。
參考文獻(xiàn)
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篇2
【關(guān)鍵詞】無(wú)功功率；補(bǔ)償；電容器容量
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?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變的磁場(chǎng)。在一個(gè)周期內(nèi)吸收功率、釋放的功率相等。電源能量在通過(guò)純電感或純電容電路時(shí)并沒(méi)有能量消耗，電源能量?jī)H在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動(dòng)。由于這種交換功率并不對(duì)外做功，因此被稱為無(wú)功功率。
從物理角度來(lái)解釋感性無(wú)功功率：由于線圈是貯藏磁場(chǎng)能量的元件，磁場(chǎng)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(chǎng)能量相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)線圈的磁場(chǎng)能量將外供能量以磁場(chǎng)能量形式貯藏起來(lái)；當(dāng)電壓減小，電流減小，磁場(chǎng)能量相應(yīng)減弱時(shí)，線圈把磁場(chǎng)能量釋放并輸回到外面電路中。在此過(guò)程中，交流電感電流不消耗功率，電路僅是電源能量與磁場(chǎng)能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。
從物理角度來(lái)解釋容性無(wú)功功率：由于電容器加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，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(chǎng)能量也相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)電容器的電場(chǎng)能量將外供能量以電場(chǎng)能量形式貯藏起來(lái)；當(dāng)電壓減小，電流減小，電場(chǎng)能量相應(yīng)減弱時(shí)，電容器的電場(chǎng)能量將外供能量以電場(chǎng)能量形式釋放并輸回到外面電路中。在此過(guò)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(chǎng)能量之間的往復(fù)交換。
一、無(wú)功功率的影響
⑴設(shè)備容量增加。無(wú)功功率的增加，會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備和導(dǎo)線容量增加。同時(shí)，電力用戶的起動(dòng)及控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表的尺寸和規(guī)格也要加大。
參考文獻(xiàn)
篇3
關(guān)鍵詞 無(wú)功功率 電容 電感元件 交流電路 功率補(bǔ)償
中圖分類號(hào)：G718.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2013）24-0040-02
一、無(wú)功功率概念
我們知道，在我們中職學(xué)校《電工基礎(chǔ)》教材中，已經(jīng)介紹了電路的基本元件有三種：電阻、電感、電容。當(dāng)交流電通過(guò)這三種元件時(shí)，電阻元件由于電流與電壓相同，所以瞬時(shí)功率在任一瞬間的數(shù)值都為正值。說(shuō)明電阻始終在消耗電能，因此，電阻元件是一種耗能元件，我們把它消耗的功率叫有功功率，用大寫(xiě)字母P表示。交流電流通過(guò)純電感元件的電路中，電壓超前電流90埃煌ü康縟蕕緶肥鋇緦鞒暗繆？0埃綹械拇懦『偷縟蕕牡緋誚渙韉綾浠恢芷詰囊徊糠質(zhì)奔淠諞徊糠執(zhí)擁繚次展β剩硪徊糠鐘質(zhì)頭毆β省T諞桓鮒芷諛詮β實(shí)鈉驕滴恪K侵揮氳緶方換荒芰浚隕聿⒉幌牡縋埽虼慫鞘歉齟⒛茉N頤俏撕飭看⒛茉偷緶方換荒芰康墓婺#胛薰β實(shí)母拍睢N薰β矢拍鈧皇俏頤俏飼鷯泄β矢拍疃摹R虼私渙韉緶分杏傻繚垂涸氐牡綣β視辛街鄭閡恢治泄β剩恢治薰β省6雜謨泄β剩淖饔瞇Ч憊郟閿諮斫夂駝莆眨衷詼云潿家丫荒吧恕6雜諼薰β剩芄徽啡鮮逗駝莆盞難⒉歡啵踔劣邢嗟幣徊糠盅閹銜恰拔抻謾鋇墓β省U庵饕且蛭薰β時(shí)冉銑橄螅饔瞇Ч床患⒚蛔潘隆J率瞪希薰β什皇恰拔抻謾鋇墓β省K鄧俏薰β剩皇且蛭醞獠蛔齬Γ瘧懷莆拔薰Α薄N吮苊舛暈薰β什淼娜鮮逗屠斫猓⒁桓鐾暾⒄返慕渙韉綣β實(shí)母拍睢N薰β實(shí)母拍釷竅嘍雜謨泄β識(shí)緣囊桓齦拍睢K接泄β示褪侵副3鐘玫縞璞剛T誦興璧牡綣β剩簿褪墻縋蘢晃淥問(wèn)僥芰浚ɑ的堋⒐餑堋⑷饒埽┑牡綣β省@繅桓？.5KW的電動(dòng)機(jī)，就是把2.5KW（有功功率）的電能轉(zhuǎn)為機(jī)械能，然后通過(guò)機(jī)械設(shè)備對(duì)外做功。而無(wú)功功率是指為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通或是電容為在兩極板上積累電荷而需要的電功率。用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，起到在電氣設(shè)備中建立、維護(hù)和穩(wěn)定磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用。電動(dòng)機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的建立就需要這個(gè)功率。因此無(wú)功功率的含義：“為建立交變的電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)而需要的電功率稱為無(wú)功功率”。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。
二、無(wú)功功率存在的意義
所謂的“無(wú)功”并不是“無(wú)用”的電功率，相反它的用處很大，電動(dòng)機(jī)需要從電源取得無(wú)功功率才能建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。各種繼電器也是同樣需要無(wú)功功率建立磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行工作。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。一部分將用于做功而被消耗掉，如電流通過(guò)電阻元件時(shí)產(chǎn)生的熱量。這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來(lái)建立磁場(chǎng)、電場(chǎng)，用于交換能量使用的，對(duì)于外部電路它并沒(méi)有做功，稱為“無(wú)功功率”，不能說(shuō)無(wú)功是無(wú)用之功，沒(méi)有這部分功率，就不能建立磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備就不能運(yùn)轉(zhuǎn)；電容器就不能充放電進(jìn)行整流了。無(wú)功功率不足，無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷將處于低電壓的平衡狀態(tài)，將給電力系統(tǒng)帶來(lái)諸如出力不足，電力系統(tǒng)損耗增加，設(shè)備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網(wǎng)大面積停電。
三、無(wú)功功率補(bǔ)償原理
1.在電容和電感元件間進(jìn)行互補(bǔ)
在交流電路中，純電阻元件中負(fù)載電流與電壓同相位，純電感負(fù)載中電流滯后電壓90埃康縟莞涸刂械緦鞒暗繆？0耙簿褪撬蕩康縟葜械緦骱痛康綹兄械牡緦饗轡徊釵？80埃梢曰ハ嗟窒吹鋇繚聰蟯夤┑縭保行愿漢上蟯饈頭諾哪芰坑扇菪愿漢紗⒋嫫鵠矗壞備行愿涸匭枰芰渴保儆扇菪愿漢上蟯饈頭諾哪芰坷刺峁D芰吭諏街指漢杉湎嗷ソ換唬行愿漢傷枰奈薰β示涂捎扇菪愿漢墑涑齙奈薰β手械玫講鉤ィ迪至宋薰β示偷亟餼觶锏講鉤サ哪康摹？
2.采用同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)互補(bǔ)
通過(guò)調(diào)節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁電流，可使同步電機(jī)發(fā)出滯后或超前的無(wú)功功率。
無(wú)論是工礦企業(yè)用電設(shè)備，還是家用電器，或是其他部門(mén)用電，最主要的是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器等感性負(fù)載，均要向電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功功率，因此我們?cè)谝恍┩蟿?dòng)轉(zhuǎn)速不變的大功率生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，如球磨機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等采用同步電動(dòng)機(jī)，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展在一些大型提升機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等盡量采用同步電動(dòng)機(jī)，使其工作在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下吸收超前的無(wú)功功率，達(dá)到無(wú)功功率的互補(bǔ)的目的。
四、無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊饬x
1.電源設(shè)備的能量不能充分利用
我們知道，發(fā)電機(jī)和變壓器正常運(yùn)行時(shí)不能超過(guò)其額定電壓UN和額定電流IN，即其視在功率（S）是一個(gè)確定的值。由于S2=P2+Q2，Q的存在降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。
2.電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功功率的流動(dòng)會(huì)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加，輸電效率則低
篇4
【關(guān)鍵詞】:無(wú)功功率 無(wú)功功率補(bǔ)償 并聯(lián)電容器 靜止補(bǔ)償裝置
中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8809（2010）05-0120-01
一、無(wú)功功率的定義及無(wú)功補(bǔ)償原則
接在電網(wǎng)中的許多用電設(shè)備都是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。例如：通過(guò)磁場(chǎng)，變壓器改變電壓并將能量送出去，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)機(jī)械負(fù)荷。磁場(chǎng)所具有的磁場(chǎng)能是由電源供給的，電動(dòng)機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫做感性無(wú)功功率。電容器在交流電網(wǎng)中接通時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)，上半周的充電功率和下半周的放電功率相等，不消耗能量，這種充放電功率叫做容性無(wú)功功率。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。電網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，在一定的有功功率下，當(dāng)用電企業(yè)cosφ越小，其視在功率也越大，而我們希望的是功率因數(shù)越大越好，這樣電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)盡量分層(按電壓等級(jí))和分區(qū)(按地區(qū))補(bǔ)償，就地平衡，避免無(wú)功電力長(zhǎng)途輸送與越級(jí)傳輸，在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和裝置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動(dòng)及時(shí)投入或切除，防止無(wú)功電力倒送。
二、無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>
把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路中，當(dāng)容性功率負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性功率負(fù)荷吸收能量；當(dāng)感性功率負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性功率負(fù)荷吸收能量；兩種負(fù)荷之間互相進(jìn)行能量交換。由此，感性功率負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性功率負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼?/p>
三、無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>
無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ泻芏喾N，主要是采用電力電容器或是采用具有容性負(fù)荷的裝置進(jìn)行補(bǔ)償。
1.同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償。這種方法是改善用電的功率因數(shù)，但設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，只適用于在具有大功率拖動(dòng)裝置時(shí)采用；
2.調(diào)相機(jī)補(bǔ)償。這種裝置調(diào)整性能好，在電力系統(tǒng)故障情況下，也能維持系統(tǒng)電壓水平，可提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，但造價(jià)高，投資大，損耗也較高，且運(yùn)行維護(hù)技術(shù)較復(fù)雜，宜裝設(shè)在電力系統(tǒng)的中樞變電所，一般用戶較少用。
3.異步電動(dòng)機(jī)同步化補(bǔ)償。這種方法有一定的效果，但自身?yè)p耗大，一般都不采用。
4.加裝并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償。這種方法具有安裝方便、建設(shè)周期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、自身?yè)p耗小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的補(bǔ)償方法。并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，以無(wú)功就地平衡為原則。安裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率時(shí)，可采取個(gè)別補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償三種方式。
四、無(wú)功補(bǔ)償裝置
同步電機(jī)、靜電電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器以及靜止無(wú)功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無(wú)功補(bǔ)償裝置。目前所指的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置一般專指使用晶閘管的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主要有以下三大類型：
1.具有飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置
具有飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置分為兩種，即自飽和電抗器和可控飽和電抗器無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有自飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來(lái)穩(wěn)定電壓，利用鐵心的飽和特性來(lái)控制發(fā)出或吸收無(wú)功功率的大小。可控飽和電抗器是通過(guò)改變控制繞組中的工作電流控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進(jìn)一步控制無(wú)功電流的大小。具有飽和電抗器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置目前應(yīng)用的較少，一般只用在超高壓輸電線路中。
2.靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置
靜止補(bǔ)償器的基本作用是連續(xù)而迅速地控制無(wú)功功率，即以快速的響應(yīng)，通過(guò)發(fā)出或吸收無(wú)功功率來(lái)控制它所連接的輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓。靜止無(wú)功補(bǔ)償器由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，可分為晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器兩種補(bǔ)償裝置。
⑴晶閘管控制電抗器（TCR）
晶閘管控制電抗器由兩個(gè)相互反向并聯(lián)的晶閘管與一個(gè)電抗器相串聯(lián)，其三相多接成三角形。這種具有TCR型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。
⑵晶閘管投切電容器（TSC）
晶閘管投切電容器是為了解決電容器組頻繁投切的問(wèn)題而產(chǎn)生的。兩個(gè)相互反向并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開(kāi)，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的沖擊電流。TSC補(bǔ)償裝置用于三相電網(wǎng)中，一般負(fù)荷對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)采用星形連接，負(fù)荷不對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)采用三角形連接。TSC補(bǔ)償裝置可以很好的補(bǔ)償系統(tǒng)所需的無(wú)功功率，如果級(jí)數(shù)分得足夠細(xì)化，基本上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
3.新型靜止無(wú)功發(fā)生器（ASVG）
靜止無(wú)功發(fā)生器的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝啵瑢㈦娙萆系闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過(guò)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)。靜止無(wú)功發(fā)生器響應(yīng)速度快，諧波電流少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功。由于ASVG在改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量，提高穩(wěn)定性方面具有SVC無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此ASVG是今后靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的方向。針對(duì)電力有源濾波器在濾除諧波的時(shí)候與電力系統(tǒng)不發(fā)生諧振的特點(diǎn)，今后的發(fā)展將是電力有源濾波與ASVG相結(jié)合以消除傳統(tǒng)ASVG設(shè)備中并聯(lián)無(wú)源濾波器的所產(chǎn)生的諧振問(wèn)題。
五、結(jié)束語(yǔ)
隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的更廣泛應(yīng)用，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置將向著管理系統(tǒng)化、補(bǔ)償準(zhǔn)確化、操作簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展，遠(yuǎn)程無(wú)功功率補(bǔ)償控制管理系統(tǒng)將是今后發(fā)展的潮流。
參考文獻(xiàn)
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篇5
關(guān)鍵詞： 無(wú)功功率補(bǔ)償； 控制方式選擇； 經(jīng)濟(jì)效益
中圖分類號(hào)： TM761+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-8631（2011）02-0047-02
1 無(wú)功功率補(bǔ)償控制概述
1.1無(wú)功功率的產(chǎn)生和影響
在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)在發(fā)有功功率的同時(shí)也發(fā)無(wú)功功率，它是主要的無(wú)功功率電源；運(yùn)行中的輸電線路，由于線間和線對(duì)地間的電容效應(yīng)也產(chǎn)生部分無(wú)功功率，稱為線路的充電功率，它和電壓的高低、線路的長(zhǎng)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(shí)還需要無(wú)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(wú)功功率在電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗（ΔP）和無(wú)功功率損耗（ΔQ），也會(huì)產(chǎn)生電壓降落（ΔU）。無(wú)功功率在輸電線、變壓器中的流動(dòng)會(huì)增加有功功率損耗和無(wú)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(wú)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(wú)功功率的流動(dòng)。
1.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>
無(wú)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(wú)功功率流動(dòng)，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(dòng)態(tài)的無(wú)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(dòng)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(wú)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(wèn)題。對(duì)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(guò)熱。
1.3無(wú)功補(bǔ)償裝置
除發(fā)電機(jī)和輸電線外的無(wú)功電源主要有：①并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無(wú)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(wú)功補(bǔ)償器。后兩者屬于動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。
另外，在遠(yuǎn)方水電站和坑口火電廠等的出線母線上，長(zhǎng)距離輸電線的兩側(cè)線路上，以及長(zhǎng)距離輸電線的開(kāi)關(guān)站等地方接有并聯(lián)電抗器，也是一種無(wú)功補(bǔ)償裝置。用其進(jìn)行的補(bǔ)償稱為并聯(lián)電抗補(bǔ)償。遠(yuǎn)方電站出口母線上的并聯(lián)電抗器主要是吸收發(fā)電機(jī)所發(fā)的無(wú)功功率，以使發(fā)電機(jī)能運(yùn)行在合理的功率因數(shù)下而又避免無(wú)功的長(zhǎng)距離輸送。長(zhǎng)距輸電級(jí)上配置的并聯(lián)電抗器，主要是吸收線路空載和輕載時(shí)的充電功率，使沿線電壓分布合理并降低工頻穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過(guò)電壓。
鑒于電力生產(chǎn)的特點(diǎn)，用戶用電功率因數(shù)的高低對(duì)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用、節(jié)約電能和改善電壓質(zhì)量有著重要影響。為了提高用戶的功率因數(shù)并保持其均衡，以提高供電用雙方和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，特制定功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值與功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)。如表一。
2 補(bǔ)償方式的選擇
2.1 個(gè)別補(bǔ)償
即在用電設(shè)備附近按其本身無(wú)功功率的需要量裝設(shè)電容器組，與用電設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行和斷開(kāi)，也就是再實(shí)際中將電容器直接接在用電設(shè)備附近。
適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償效果好，缺點(diǎn)是電容器利用率低。
2.2分組補(bǔ)償
即將電容器組分組安裝在車(chē)間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投入或切除，也就是再實(shí)際中將電容器分別安裝在各車(chē)間配電盤(pán)的母線上。
優(yōu)點(diǎn)是電容器利用率較高且補(bǔ)償效果也較理想（比較折中）。
2.3集中補(bǔ)償
即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上。在實(shí)際中會(huì)將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無(wú)功負(fù)荷來(lái)選擇。
優(yōu)點(diǎn)：是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電線路的無(wú)功負(fù)荷。
缺點(diǎn)：不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功負(fù)荷。實(shí)際中上述方法可同時(shí)使用。對(duì)較大容量機(jī)組進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償。
3 控制方式的選擇
3.1個(gè)別補(bǔ)償?shù)目刂品绞?/p>
3.1.1 啟動(dòng)不頻繁的設(shè)備
啟動(dòng)不頻繁的設(shè)備可選擇空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)、熔斷器作為保護(hù)設(shè)備
3.1.2啟動(dòng)較頻繁的設(shè)備
啟動(dòng)較頻繁的設(shè)備可選擇FKA系列智能復(fù)合開(kāi)關(guān)(投切間隔時(shí)間大于30s)、TSC動(dòng)態(tài)投切開(kāi)關(guān)。選型如表2、表3.
3.2分組補(bǔ)償、集中補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜鞴?/p>
裝置中使用了交流接觸器、投切專用交流接觸器、可控硅功率模塊、固態(tài)繼電器、復(fù)合固態(tài)繼電器等作為并聯(lián)電容器的投切開(kāi)關(guān)，由于并聯(lián)電容器的投切開(kāi)關(guān)對(duì)裝置的性能具有決定性的影響，因而合理的選擇投切開(kāi)關(guān)就顯得十分重要。
3.2.1交流接觸器和投切專用交流接觸器
交流接觸器是傳統(tǒng)的低壓補(bǔ)償并聯(lián)電容器的投切開(kāi)關(guān)，優(yōu)點(diǎn)是成本低、控制簡(jiǎn)單、使用方便，缺點(diǎn)是投切時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的涌流和過(guò)電壓，其大小與感性負(fù)載的大小(如變壓器的短路容量)、阻抗、電容器的容量，交流接觸器的性能有關(guān)。切除時(shí)易產(chǎn)生電弧，觸點(diǎn)易于燒毀、壽命較短，不適用于頻繁投切的場(chǎng)合。
電容器投切專用交流接觸器是為了減輕涌流對(duì)交流接觸器的影響而設(shè)計(jì)的，其與普通交流接觸器的不同之處是將普通接觸器觸點(diǎn)加以改善，配上抑制投切電流的電阻，采用并聯(lián)開(kāi)關(guān)分步投切的方法，先合上帶電阻的開(kāi)關(guān)再合上不帶電阻的開(kāi)關(guān)來(lái)減少投切過(guò)程中產(chǎn)生的涌流和過(guò)電壓。由于其只能降低投切過(guò)程中產(chǎn)生的涌流和過(guò)電壓，并不能從根本上解決問(wèn)題，在電容器容量相對(duì)較大時(shí)，仍然會(huì)產(chǎn)生很大的涌流，因而其應(yīng)用仍然受到一定的限制。
由于上述兩種交流接觸器在應(yīng)用于低壓并聯(lián)電容器投切時(shí)存在著不可克服的涌流問(wèn)題和觸點(diǎn)的燒蝕問(wèn)題，對(duì)電容器和裝置的壽命有較大的影響，所以其在電容器投切領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越少，正逐步被功率電子開(kāi)關(guān)所替代。但由于其價(jià)格低廉，在某些技術(shù)要求較低、電網(wǎng)波形畸變嚴(yán)重不適于應(yīng)用電力電子開(kāi)關(guān)的場(chǎng)合仍有使用，需安排人巡查、定時(shí)更換。
3.2.2 可控硅開(kāi)關(guān)、固態(tài)繼電器
反并聯(lián)可控硅開(kāi)關(guān)加上具有過(guò)零檢測(cè)功能的驅(qū)動(dòng)電路，即成為一個(gè)典型的具有“零壓差”投入，零電流退出功能的電力電子投切開(kāi)關(guān)，具有較高的dV/dt和dI/dt承受能力，可有效的抑制電容器投入時(shí)的浪涌電流和過(guò)電壓的產(chǎn)生及退出時(shí)的拉弧電流。常規(guī)的做法是將反并聯(lián)的可控硅模塊外部配裝專用的觸發(fā)線路板。
投切專用的固態(tài)繼電器是將上述開(kāi)關(guān)的反并聯(lián)的可控硅模塊及外部配裝專用的觸發(fā)線路板的全部器件以固態(tài)繼電器的標(biāo)準(zhǔn)封裝形式封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，內(nèi)置阻容吸收，故結(jié)構(gòu)緊湊，綜合成本較低，外形上有方型或長(zhǎng)條型以適合不同用戶的聯(lián)接需要。具有體積小、耐蝕防潮、安裝使用方便等特點(diǎn)，是目前可控硅開(kāi)關(guān)的常用封裝形式。
上述兩種電力電子投切開(kāi)關(guān)的工作原理完全相同，都是以具有零檢測(cè)功能的觸發(fā)電路控制反并聯(lián)的可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。優(yōu)點(diǎn)是投切電容器時(shí)“零壓差"投入、零電流切除，實(shí)現(xiàn)無(wú)涌流或小涌流投切，提高了電容器壽命，無(wú)觸點(diǎn)無(wú)拉弧，開(kāi)關(guān)速度高、反應(yīng)時(shí)間快，干擾小、體積小、耐腐蝕，壽命長(zhǎng)、可靠性高，易于與計(jì)算機(jī)接口、適用于智能型無(wú)功控制器或配電綜測(cè)儀對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和遠(yuǎn)程控制。另外可方便地實(shí)現(xiàn)單相分相補(bǔ)償或三相共補(bǔ)。缺點(diǎn)是工作中功耗較大，使用時(shí)需加裝散熱器，成本也比適用交流接觸器高許多。但由于其性能優(yōu)越，應(yīng)用者眾多。
3.2.3復(fù)合投切開(kāi)關(guān)、復(fù)合固態(tài)繼電器
交流接觸器投切開(kāi)關(guān)壓降小、發(fā)熱少，但涌流大、壽命短，電力電子投切開(kāi)關(guān)涌流小、壽命長(zhǎng)，但壓降高、功耗大、需要散熱，各有優(yōu)缺點(diǎn)。能否整合它們的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，制造出具有“零壓差”投入、零電流切除、低壓降保持特性的投切開(kāi)關(guān)，科技人員采用電力電子開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)控制電容器的投入和切除，交流接觸器負(fù)責(zé)保持電容器投入后的接通的方法制造出了復(fù)合投切開(kāi)關(guān)。這種投切開(kāi)關(guān)同時(shí)具備了交流接觸器和電力電子投切開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，不但抑制了涌流，避免了拉弧，而且功耗較低，不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風(fēng)扇。尤其是復(fù)合固態(tài)繼電器將復(fù)合投切開(kāi)關(guān)集成一體，體積小、重量輕、性能優(yōu)良，是低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置中并聯(lián)補(bǔ)償電容器的理想投切開(kāi)關(guān)。
4補(bǔ)償容量測(cè)量與計(jì)算
4.1測(cè)量方法
采用雙鉗相位表測(cè)量（以單相為例）A相電流、電壓值以及電流電壓角，譬如電流53A、電壓224V、電壓超前45°，則：
總功率S=I*U=53*224=11.87(kW)
有功功率P=I*U*COSΦ=53*224*COS45°=8.393(kW)
無(wú)功功率Q=I*U*SINΦ=53*224*SIN45°=8.393 (kva)
若將功率因數(shù)由目前的0.707分別提高到0.9和1需要并聯(lián)多少千乏電容器， Q1=P*SINΦ/ COSΦ=8.393*0.43/.09=4.06(kva)
ΔQ=8.393-4.06=4.333(kva)
故：提高到0.9和1需要并聯(lián)4.333和8.393千乏電容器，由上式可知功率因數(shù)由0.707提高到0.9需要4.333千乏功率因數(shù)由0.9提高到1需要4.06千乏。這說(shuō)明功率因數(shù)由低提高到高投入容量較小，而由較高水平提高到更高則投入容量大。所以，要合理選擇功率因數(shù)提高的水平。
4.2 根據(jù)電度表及負(fù)荷工作時(shí)間計(jì)算方法
已知：某工廠有功功率月耗電量15000kWh，月平均功率因數(shù)為0.65，30天日平均負(fù)荷工作時(shí)間為6小時(shí)。欲把功率因數(shù)提高到0.95，需配多大容量電容器。
平均有功功率P=15000/30*6=83.33kW
無(wú)功功率Q=P*tgφ=83.33*1.169=97.42(kav)
功率因數(shù)提高到0.95時(shí)，S=P/COSφ=83.33/0.95=87.72KVA
Q=S*SINφ=87.72*0.31=27.2(kva)
故補(bǔ)償電容量ΔQ=97.42-27.2=70.22（kva）
5 無(wú)功補(bǔ)償投資與經(jīng)濟(jì)效益
以上述為例，選擇20kva，380V，50Hz電容器6只（每千乏10元），控制器一只（約700元），F(xiàn)KA系列智能復(fù)合開(kāi)關(guān)6只（每只300元），控制屏一個(gè)（約1200元），共計(jì)4900元，每月無(wú)功功率調(diào)整電費(fèi)15000*0.6*0.15=1350（元）
投資回收期（月）=4900/1350=4（月）
一般來(lái)說(shuō)無(wú)功補(bǔ)償投資回收期應(yīng)小于2年為宜。
結(jié)語(yǔ)
隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，造價(jià)低廉，控制精度高，穩(wěn)定性好的可控硅開(kāi)關(guān)、固態(tài)繼電器、復(fù)合固態(tài)繼電器將不斷面世，為無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用提供了更好的前景。大力推廣無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)必將為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)做出貢獻(xiàn)。
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篇6
關(guān)鍵詞：煤礦井下；無(wú)功功率；檢測(cè)與補(bǔ)償
Abstract: combining the current situation of the coal mine underground power grid, to all sorts of reactive compensation schemes are compared, in the instantaneous reactive power theory basis, put forward based on the thyristor controlled reactor compensation scheme. The circuit structure is simple, fast dynamic response, can improve the whole underground power grid power factor.
Keywords: coal mine underground; Reactive power; Detection and compensation
中圖分類號(hào) TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)2011-03（03）1821
在煤礦用電負(fù)荷中,提升機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等頻繁啟動(dòng)的大功率沖擊負(fù)荷,會(huì)對(duì)煤礦電網(wǎng)造成無(wú)功沖擊,而這些大功率沖擊負(fù)荷必須要提供無(wú)功功率。因此,如何解決好無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題對(duì)煤礦具有極為重要的意義。目前，一般煤礦電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償是在地面上中央變電站母線上裝設(shè)電容器組進(jìn)行集中補(bǔ)償,其主要缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償10kV母線前供電線路上的無(wú)功功率，母線后的井下電網(wǎng)并沒(méi)有得到補(bǔ)償；并且這種補(bǔ)償方式只能輸出固定無(wú)功功率，對(duì)于煤礦大量短時(shí)循環(huán)工作制的負(fù)載，會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。
煤礦大功率、沖擊性負(fù)荷必須就地補(bǔ)償無(wú)功功率，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)SCR、GTR、GTO等的出現(xiàn)，將其作為投切開(kāi)關(guān)，速度可以提高到10us以下，對(duì)任何系統(tǒng)參數(shù)，無(wú)功補(bǔ)償都可以在一個(gè)周波內(nèi)完成，而且可以進(jìn)行單相調(diào)節(jié)[2,3]。本文采用晶閘管控制電抗器(TCR)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，它可根據(jù)負(fù)載無(wú)功的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使電網(wǎng)始終處于最佳狀態(tài)。
1 無(wú)功功率對(duì)煤礦井下電網(wǎng)的影響
煤礦井下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，與無(wú)功功率調(diào)節(jié)是分不開(kāi)的。無(wú)功功率的增加，會(huì)導(dǎo)致電流增大，因而使設(shè)備及線路的損耗增加，使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無(wú)功功率負(fù)載，還會(huì)使電壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，導(dǎo)致供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)對(duì)負(fù)荷的運(yùn)行帶來(lái)不良影響，有時(shí)會(huì)引起電力系統(tǒng)電壓崩潰；電壓降低時(shí)，會(huì)使電網(wǎng)中的有功功率損耗和能量損耗增加，危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。以煤礦中大量應(yīng)用的異步電動(dòng)機(jī)為例，其功率因數(shù)隨電壓變化而變化，電壓下降時(shí)，由于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，電壓下降越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率越大，定子和轉(zhuǎn)子的電流就越大，電動(dòng)機(jī)溫度上升的也越快，嚴(yán)重時(shí)可燒壞電動(dòng)機(jī)；電壓升高時(shí)，電動(dòng)機(jī)鐵芯中的磁通密度增大，逐漸趨于飽和，從而導(dǎo)致激磁電流與鐵芯損耗大大增加，使設(shè)備過(guò)熱，效率下降，電氣設(shè)備加速老化和損壞。從以上分析可以看出，電壓偏移對(duì)電網(wǎng)和電力設(shè)備的影響非常大，維持電壓在合理的范圍內(nèi)，關(guān)系到煤礦井下各種供電設(shè)備的安全運(yùn)行。
2 各種無(wú)功補(bǔ)償方式
2.1同步調(diào)相機(jī)
同步調(diào)相機(jī)是空載運(yùn)行的同步電機(jī)，它裝有自勵(lì)裝置，能在欠勵(lì)或過(guò)勵(lì)的情況下吸收或發(fā)出無(wú)功功率，主要優(yōu)點(diǎn)是能根據(jù)電壓大小平滑地調(diào)節(jié)輸入和輸出無(wú)功功率；其主要缺點(diǎn)是投資大、有功損耗大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢、只能固定安裝在中心變電站，應(yīng)用有較大的局限，現(xiàn)已逐漸退出運(yùn)行。
2.2并聯(lián)電容器
并聯(lián)電容器是用得最多的一種無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，它應(yīng)用范圍廣，既可以集中安裝在中心變電站，也可以分散安裝在電力負(fù)荷處；可根據(jù)所需無(wú)功的多少，自動(dòng)切投電容，是一種性能優(yōu)越的無(wú)功補(bǔ)償方法。但是電容器的投切是有限的，它不能動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)所需無(wú)功功率的變化，易出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償現(xiàn)象。
2.3并聯(lián)電抗器
為了防止線路輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，線路電壓升高，一般裝設(shè)并聯(lián)電抗器吸收線路的無(wú)功功率，同時(shí)，并聯(lián)電抗器也可用來(lái)限制由于突然減負(fù)荷或接地故障引起的過(guò)電壓，保護(hù)設(shè)備的絕緣安全。
2.4靜止補(bǔ)償器
調(diào)相機(jī)、電容器、電抗器是對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)無(wú)功功率的補(bǔ)償，靜止補(bǔ)償器主要用于動(dòng)態(tài)無(wú)功功率的補(bǔ)償，它最大特點(diǎn)是調(diào)節(jié)快速。靜止補(bǔ)償器實(shí)際上是將可控電抗器與電容器并聯(lián)使用，電容器發(fā)出無(wú)功功率，電抗器吸收無(wú)功功率，其控制系統(tǒng)由可控電子器件實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度快，主要用于動(dòng)態(tài)沖擊負(fù)荷的補(bǔ)償，迅速改變所輸出無(wú)功功率的性質(zhì)，保持電壓恒定。
3 瞬時(shí)無(wú)功功率的檢測(cè)
瞬時(shí)無(wú)功功率理論亦稱p-q理論，是以電壓和電流在α-β坐標(biāo)系下進(jìn)行坐標(biāo)變換為基礎(chǔ)，建立瞬時(shí)有功功率p和無(wú)功功率q。
設(shè)三相電壓和電流的瞬時(shí)值分別為νa，νb、νc和ia、ib、ic。把它們轉(zhuǎn)換到α-β兩相正交的坐標(biāo)系下，可得兩相瞬時(shí)電壓να、νβ、和兩相瞬時(shí)電流iα、iβ，矢量圖如圖l所示，其轉(zhuǎn)換公式如下：
式中
由矢量圖l可知，在α-β坐標(biāo)系下，να、νβ和iα、iβ又可由矢量V和I表示：
ν=να+νβ=V∠φe
i=iα+iβ=I∠φi
式中V、I分別是ν、i的模，φe和巾φi分別為電壓電流的幅角。
圖1α-β正交坐標(biāo)系
由有功功率和無(wú)功功率的定義可知，有功功率p和無(wú)功功率q如下式表示：
p=νicosφ
q=νisinφ(4)
式中φ=φe-φi。
把(3)代入(4)可得：
式中
基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的無(wú)功電流檢測(cè)原理圖如圖2所示，它可根據(jù)瞬時(shí)無(wú)功功率定義計(jì)算出瞬時(shí)有功功率p和無(wú)功功率q。
圖2瞬時(shí)無(wú)功功率檢測(cè)圖
4動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置原理
對(duì)煤礦大功率、沖擊性負(fù)荷，必須就地補(bǔ)償無(wú)功功率，就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是能夠針對(duì)負(fù)荷的運(yùn)行情況進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，減小了井上變電站向大功率、沖擊性負(fù)荷輸送的無(wú)功功
率，同時(shí)也能夠減少?zèng)_擊性負(fù)荷向礦井電網(wǎng)中注入的諧波。本文采用TCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，TCR的單相原理圖如圖3所示，它能根據(jù)沖擊性負(fù)荷的工作特點(diǎn)隨時(shí)調(diào)整所補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率。
圖3 TCR補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)圖
圖3中，兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管與一個(gè)電抗器相串聯(lián)，分別作單相交流半波開(kāi)關(guān)運(yùn)行，其三相多接成三角形，這樣的電路并入到電網(wǎng)中相當(dāng)于交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù)載。晶閘管
T1在電壓的正半波導(dǎo)通，而晶閘管T2在供電電壓的負(fù)半波導(dǎo)通，晶閘管的觸發(fā)角以其兩端之間電壓的過(guò)零時(shí)刻作為計(jì)算的起點(diǎn)，觸發(fā)角α的可控范圍是90°~180°。當(dāng)觸發(fā)角從90°變到接近180°時(shí)，TCR中的電流呈非連續(xù)脈沖形，對(duì)稱分布于正半波和負(fù)半波。當(dāng)觸發(fā)角為180°時(shí)，電流減少到零，此時(shí)電抗器吸收的無(wú)功電流最大。當(dāng)觸發(fā)角低于90°時(shí)，將在電流中引入直流分量，從而破壞兩個(gè)反并聯(lián)閥支路的對(duì)稱運(yùn)行。通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)延遲角，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的電流，相當(dāng)于改變電抗器的等效電抗器。所以通過(guò)調(diào)整觸發(fā)角的大小就可以改變補(bǔ)償器所吸收的無(wú)功分量，達(dá)到調(diào)整無(wú)功功率的效果，電壓電流特性如圖4所示。
圖4 TCR電壓電流特性
5結(jié)論
通過(guò)對(duì)各種無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)闡述，詳細(xì)描述了煤礦電網(wǎng)中沖擊性負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)就地補(bǔ)償?shù)脑颍瑪⑹隽怂矔r(shí)無(wú)功功率檢測(cè)的基本原理，提出了對(duì)沖擊負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)就地補(bǔ)償?shù)南敕ǎ摷夹g(shù)的應(yīng)用可對(duì)煤礦電網(wǎng)的良好運(yùn)行起到很大作用。
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篇7
[關(guān)鍵詞]同步發(fā)電機(jī)無(wú)功功率擺動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)
1.概述
山西鋁廠熱電分廠共有六臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，額定電壓為6.3kV，額定容量分別為一期12MW三臺(tái);二期25MW三臺(tái)。從1996年—2002年3#、4#、5#、6#機(jī)組多次出現(xiàn)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率自然擺動(dòng)，其最大擺幅8Mvar，給生產(chǎn)的組織和調(diào)整帶來(lái)了很大的影響，為此通過(guò)多次的試驗(yàn)和分析，查找到了其無(wú)功擺動(dòng)的原因，并提出了對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改進(jìn)的措施。
為分析機(jī)組無(wú)功功率自然擺動(dòng)的原因，于2002年2月7日0點(diǎn)到24點(diǎn)，對(duì)5#、6#機(jī)組實(shí)施無(wú)功功率的24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1、表2。
從上表可以看出，5#機(jī)組在0.36到20.33期間發(fā)生無(wú)功擺動(dòng);6#機(jī)組在0.20到19.50期間發(fā)生無(wú)功擺動(dòng)，其他時(shí)間未擺動(dòng)。6#機(jī)組在1.55無(wú)功功率由17Mvar自然降到10Mvar，擺動(dòng)幅度7MVAR;在6.23無(wú)功功率由13Mvar自然上升到20Mvar，擺動(dòng)幅度為7Mvar，并且無(wú)功功率已超過(guò)發(fā)電機(jī)的額定值。
在2002年4月10日13點(diǎn)由于4#機(jī)組緊急停機(jī)，5#機(jī)組無(wú)功功率由12Mvar直線下降到0，發(fā)電機(jī)定子電流最大擺到4000A，有功功率由25MW上升到26MW，“電壓回路斷線”信號(hào)出現(xiàn)，強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作，勵(lì)磁電壓為30V，勵(lì)磁電流為50A。檢查磁場(chǎng)變阻器沒(méi)有異常后手動(dòng)調(diào)整增加無(wú)功負(fù)荷，恢復(fù)正常。4月12日11:58分，5號(hào)機(jī)無(wú)功功率由10Mvar降到0，其它參數(shù)正常。
2.發(fā)電機(jī)無(wú)功功率擺動(dòng)理論分析
2.1電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率
發(fā)、供電的質(zhì)量指標(biāo)主要表現(xiàn)為電壓和頻率。頻率是由電力系統(tǒng)發(fā)電有功功率和有功負(fù)荷消耗的總電量來(lái)決定的;電壓則是靠電力系統(tǒng)中無(wú)功功率平衡來(lái)維持的。如果電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率嚴(yán)重短缺，則系統(tǒng)中的電壓水平過(guò)低，使某個(gè)系統(tǒng)的母線電壓運(yùn)行在臨界值以下時(shí)，母線電壓有一微小的下降就會(huì)發(fā)生負(fù)荷消耗的無(wú)功功率增量大于系統(tǒng)向該點(diǎn)提供的無(wú)功功率增量，使無(wú)功缺額進(jìn)一步增大，電壓進(jìn)一步下降，這種惡性循環(huán)將造成系統(tǒng)“電壓崩潰”。電壓崩潰后，大量電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切除，某些發(fā)電機(jī)組失步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列或大面積停電。
2.2無(wú)功功率平衡與電壓水平的關(guān)系
ΣQGi=ΣQLj+ΣΔQΣk
式中:ΣQGi—無(wú)功電源向系統(tǒng)供應(yīng)的無(wú)功功率;
i—無(wú)功電源的個(gè)數(shù);
QLj—負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率;j無(wú)功負(fù)荷的個(gè)數(shù);
ΔQΣK—電力系統(tǒng)中變壓器、線路中所損耗的無(wú)功功率;
圖1無(wú)功功率平衡和電壓水平關(guān)系
圖1為電力系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性，如果電力系統(tǒng)電壓Ux運(yùn)行在額定電壓Ue，則系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷所消耗無(wú)功功率為Qe，則ΣQLj+ΣΔQΣk=Qe，如果電力系統(tǒng)中所有的無(wú)功電源發(fā)出無(wú)功功率總和ΣQGj也等于Qe，電力系統(tǒng)就會(huì)維持在額定電壓運(yùn)行。那么無(wú)功功率平衡關(guān)系則為ΣQGie=QLje+ΣΔQΣke(角標(biāo)“e”表示運(yùn)行在額定電壓)。
如果系統(tǒng)中所有無(wú)功電源發(fā)不出Qe那么多無(wú)功功率，而只能發(fā)出Qa這么多,系統(tǒng)負(fù)荷就只能消耗Qa這么多。這時(shí)系統(tǒng)將運(yùn)行在a點(diǎn)，系統(tǒng)電壓Ux=Ua，系統(tǒng)負(fù)荷消耗的無(wú)功功率為Qa。則數(shù)學(xué)表達(dá)式即ΣQGia=ΣLja+ΣΔQΣka，角標(biāo)“a”表示系統(tǒng)運(yùn)行在a點(diǎn)。或者系統(tǒng)中所有無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率稍大于Qe為Qb，而系統(tǒng)中負(fù)荷消耗也達(dá)到了Qb這么多，則系統(tǒng)運(yùn)行在b點(diǎn)。系統(tǒng)電壓Ux=Ub，負(fù)荷消耗的無(wú)功功率為Qb，則數(shù)學(xué)表達(dá)式即ΣQGib=ΣQLib+ΣΔQΣkb，角標(biāo)“b”表示系統(tǒng)運(yùn)行在b點(diǎn)。電氣規(guī)程要求系統(tǒng)正常運(yùn)行的電壓允許在Ux=Ue±5%Ue的范圍內(nèi)，所以a、e、c三點(diǎn)都是電力系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡點(diǎn)，即系統(tǒng)可以穩(wěn)定地在電壓Ua、Ue、Ub下運(yùn)行。因此要控制系統(tǒng)在額定電壓下運(yùn)行，就要控制系統(tǒng)中的無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率等于電力系統(tǒng)負(fù)荷在額定電壓時(shí)所消耗的無(wú)功功率。如果這個(gè)“等式”關(guān)系不能滿足，則電力系統(tǒng)就會(huì)偏離額定電壓運(yùn)行。當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率偏離負(fù)荷在額定電壓下所需消耗的無(wú)功功率過(guò)多時(shí)，作為無(wú)功電源的發(fā)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)無(wú)功功率擺動(dòng)，電力系統(tǒng)電壓就會(huì)過(guò)多地偏離額定電壓。可見(jiàn)，維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍內(nèi)是靠控制系統(tǒng)無(wú)功電源的出力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
2.3無(wú)功功率與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的關(guān)系
電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間的無(wú)功功率分配。無(wú)功功率是通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電壓的平衡。
圖2(a)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理圖(b)等值電路
(c)適量圖(d)同步發(fā)電的外特性圖
圖2（a）是同步發(fā)電機(jī)的原理圖，圖中FLQ是勵(lì)磁繞組，機(jī)端電壓為Uf，電流為If。在正常情況下，流經(jīng)FLQ的勵(lì)磁通量電流為Ifd，由它所建立的磁場(chǎng)使定子產(chǎn)生的空載感應(yīng)電勢(shì)為Eq，改變Ifd的大小，Eq值就相應(yīng)地改變。通過(guò)圖2（b）的等值電路圖，可以得出:
Uf+JIfxd=Eq
式中Xd——發(fā)電機(jī)直軸電抗。
根據(jù)圖2（c）的矢量關(guān)系:Eqcosδ=Uf+Iwxd
式中δ——Eq與Uf間的相角，即發(fā)電機(jī)的功率角;
Iw——發(fā)電機(jī)的無(wú)功電流。
一般情況下δ的值很小，可近似為cosδ=1則上式可簡(jiǎn)化為Eq≈Uf+Iwxd。
從式中可以看出，同步發(fā)電機(jī)的外特性是下降的，當(dāng)勵(lì)磁電流Ifd一定時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓Uf隨無(wú)功負(fù)荷增大而下降。圖2（d）說(shuō)明，當(dāng)無(wú)功電流為Iw1時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓為額定值Ufe，勵(lì)磁電流為Ifd1。當(dāng)無(wú)功電流增到Iw2時(shí)，如果勵(lì)磁電流不增加，則電壓降至Uf2，可能滿足不了運(yùn)行要求，必須將勵(lì)磁電流增大至Ifd2，才能維持端電壓為額定值Ufe。同理，無(wú)功電流減小時(shí)，Uf也會(huì)上升，必須減小勵(lì)磁電流。所以說(shuō)，同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率必須通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流的調(diào)整，才能滿足系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)無(wú)功功率的需求，進(jìn)而才能保證電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。
3.引起機(jī)組無(wú)功功率擺動(dòng)的原因
3.1機(jī)組問(wèn)題
3.1.11996年，三號(hào)機(jī)發(fā)生無(wú)功擺動(dòng)以后，我們對(duì)直流勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行空載試驗(yàn)，勵(lì)磁機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)正常，9月份電機(jī)大修期間發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子返廠，最后檢查為轉(zhuǎn)子線圈有匝間短路現(xiàn)象。
3.1.22001年6月份，4號(hào)機(jī)因勵(lì)磁機(jī)碳刷打火，換向器表面有燒傷，無(wú)功功率擺動(dòng)頻繁，最后檢查確定勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子有匝間短路現(xiàn)象。
3.1.32001年4月，5號(hào)機(jī)因無(wú)功功率擺動(dòng)停機(jī)后，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁機(jī)的換向器片間有短路現(xiàn)象。
3.1.42002年4月10日-12日，5號(hào)機(jī)兩次出現(xiàn)無(wú)功功率直線下降為零，經(jīng)停機(jī)檢查，屬換向器的片間出現(xiàn)瞬間短路所引起的。
3.2同步發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的分配
汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功功率只受汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制，與勵(lì)磁電流的大小無(wú)關(guān)。故無(wú)論勵(lì)磁電流如何變化，發(fā)電機(jī)的有功功率均為常數(shù)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化只是改變了機(jī)組的無(wú)功功率的大小。我廠發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的母線，屬于直配母線，也就是發(fā)電機(jī)的出線直接與6kV配電室并聯(lián)運(yùn)行。改變其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，不但影響它的電壓和無(wú)功功率，而且也將影響與之并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無(wú)功功率。由于多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，機(jī)組之間存在著搶帶無(wú)功的現(xiàn)象，所以當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功缺額或無(wú)功過(guò)量時(shí)，總是存在著部分發(fā)電機(jī)搶帶或搶甩無(wú)功的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象的發(fā)生使系統(tǒng)電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，而另一部分發(fā)電機(jī)就出現(xiàn)無(wú)功缺額或無(wú)功過(guò)剩現(xiàn)象，最終反映出來(lái)的就是這一部分發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率擺動(dòng)。為了消除無(wú)功功率大幅度的擺動(dòng),只有調(diào)整勵(lì)磁電流來(lái)維持本臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功平衡。
3.3電力系統(tǒng)擾動(dòng)的因素
電力系統(tǒng)的負(fù)荷每時(shí)每刻都在發(fā)生變化，特別是大負(fù)荷的起動(dòng)和停用，都對(duì)系統(tǒng)的有功功率和無(wú)功功率產(chǎn)生波動(dòng)。我們廠處在山西電網(wǎng)的末端。在這個(gè)末端電網(wǎng)內(nèi)電力系統(tǒng)有兩個(gè)電廠，再加上我們的自備電廠總裝機(jī)容量為1000MW左右，而運(yùn)城地區(qū)的農(nóng)業(yè)用電較多，工業(yè)用電較少，氣候環(huán)境對(duì)電負(fù)荷的影響特別大，天陰下雨大面積甩負(fù)荷，天氣干旱，又大量用電，以及我廠的同步電動(dòng)機(jī)的起停，這就產(chǎn)生了系統(tǒng)的正常擾動(dòng)。這種擾動(dòng)就使發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無(wú)功功率進(jìn)行重新分配，于是出現(xiàn)無(wú)功功率的擺動(dòng)。
3.4同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的應(yīng)用
同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)都帶有自動(dòng)控制調(diào)整裝置，但是一些老機(jī)組和小機(jī)組因種種原因?qū)⒆詣?dòng)控制系統(tǒng)退出運(yùn)行，改為手動(dòng)調(diào)整，我廠就屬于這種。手動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁有很多缺點(diǎn)，如調(diào)整時(shí)間不能及時(shí)把握;調(diào)整勵(lì)磁電流的大小無(wú)法控制等等。更重要的是如果調(diào)整不及時(shí)會(huì)造成發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行，或者在事故情況下造成系統(tǒng)“電壓崩潰”。調(diào)整勵(lì)磁就是調(diào)整勵(lì)磁電流。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)，就是解決并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組之間的無(wú)功功率合理分配問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)不斷地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)平衡系統(tǒng)的無(wú)功功率，進(jìn)而維持機(jī)端電壓為額定水平。隨著微機(jī)控制的發(fā)展和應(yīng)用，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)不斷地更新，自動(dòng)化程度在不斷地提高，性能也在不斷地完善，這對(duì)我們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的一次設(shè)備問(wèn)題非常重要，并且能夠徹底解決發(fā)電機(jī)的無(wú)功擺動(dòng)問(wèn)題。
4.結(jié)論
發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率擺動(dòng)是由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的一次設(shè)備線圈發(fā)生匝間短路或換向器片間短路所引起，這種短路在動(dòng)態(tài)情況下能引起勵(lì)磁電流發(fā)生變化，最終表現(xiàn)為無(wú)功功率擺動(dòng)，這是一種不正常現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理。
篇8
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 無(wú)功功率 電壓控制
一、前言
總體來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)有效和可靠的運(yùn)行，電壓和無(wú)功功率的控制應(yīng)滿足以下目標(biāo)：（一）系統(tǒng)中有所有裝置的在端電壓應(yīng)在可接受的限制內(nèi)。（二）為保證最大限度利用輸電系統(tǒng)，應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。（三）應(yīng)使無(wú)功功率傳輸最小，以使得RI2和XI2損耗減小到最小。
當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率的要求也要變化。由于無(wú)功功率不能長(zhǎng)距離傳輸，電壓只能通過(guò)遍布整個(gè)系統(tǒng)的具體裝置來(lái)進(jìn)行有效控制。
二、無(wú)功功率的產(chǎn)生和吸收
同步發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生或吸收無(wú)功功率，這取決于其勵(lì)磁情況。當(dāng)過(guò)勵(lì)時(shí)產(chǎn)生無(wú)功功率，當(dāng)欠勵(lì)時(shí)吸收無(wú)功功率。
架空線路產(chǎn)生或吸收無(wú)功功率取決于負(fù)荷電流。當(dāng)負(fù)荷低于自然負(fù)荷（波阻抗），線路產(chǎn)生純無(wú)功功率；當(dāng)高于自然負(fù)荷時(shí)，線路吸收無(wú)功功率。
地下電纜，由于它們對(duì)地電容較大，因此具有較高的自然負(fù)荷。它們通常工作在低于自然負(fù)荷情形下，因此在所有運(yùn)行條件下總發(fā)生無(wú)功功率。
變壓器不管其負(fù)載如何，總是吸收無(wú)功功率。空載時(shí)，起主要作用的是并聯(lián)激勵(lì)電抗；滿載時(shí)，起主要作用的是串聯(lián)漏抗。
負(fù)荷通常吸收無(wú)功功率。由電力系統(tǒng)的供電的典型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)由許多裝置所組成。這種組成隨日期、隨季節(jié)和氣候的變化而不同。通常負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷特性是吸收無(wú)功功率的，復(fù)合負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率都是電壓幅值的函數(shù)。具有低的滯后功率因數(shù)的負(fù)荷使傳輸網(wǎng)絡(luò)有大的電壓降落，因而供電也不經(jīng)濟(jì)，對(duì)于工業(yè)用戶，無(wú)功功率通常和有功功率一樣要計(jì)費(fèi)，這就鼓勵(lì)企業(yè)通過(guò)使用并聯(lián)電容器來(lái)提高負(fù)荷功率因數(shù)。
三、無(wú)功功率的補(bǔ)償
（一）無(wú)功功率不足的危害：交流電力系統(tǒng)需要電源供給兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來(lái)建立磁場(chǎng)，用于交換能量使用的，對(duì)于外部電路它并沒(méi)有做功，稱為“無(wú)功功率”，無(wú)功是相對(duì)于有功而言，不能說(shuō)無(wú)功是無(wú)用之功，沒(méi)有這部分功率，就不能建立磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)，變壓器等設(shè)備就不能運(yùn)轉(zhuǎn)。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無(wú)功功率不足，無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷將處于低電壓的平衡狀態(tài)，將給電力系統(tǒng)帶來(lái)諸如出力不足，電力系統(tǒng)損耗增加，設(shè)備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網(wǎng)大面積停電。
（二）無(wú)功補(bǔ)償原理：在交流電路中，純電阻元件中負(fù)載電流與電壓同相位，純電感負(fù)載中電流之后電壓九十度，純電容負(fù)載中電流超前電壓九十度，也就是說(shuō)純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，即當(dāng)電源向外供電時(shí)，感性負(fù)荷向外釋放的能量由榮幸負(fù)荷儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)感性負(fù)載需要能量時(shí)，再由榮幸負(fù)荷向外釋放的能量來(lái)提供。能量在兩種負(fù)荷間相互交換，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率就可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功功率就地解決，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>
（三）無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜N形式：
1.集中補(bǔ)償。集中補(bǔ)償就是把電容器組集中安裝在變電所的二次側(cè)的母線上或配電變壓器低壓母線上，這種補(bǔ)償方式，安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠，利用率高，但當(dāng)電氣設(shè)備不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕負(fù)荷時(shí)，又無(wú)自動(dòng)控制裝置時(shí)，會(huì)造成過(guò)補(bǔ)償，使運(yùn)行電壓升高，電壓質(zhì)量變壞。季節(jié)性用電較強(qiáng)，空載運(yùn)行較長(zhǎng)又無(wú)人值守的配電變壓器不宜采用。
2.分散補(bǔ)償。分散補(bǔ)償是將電容器組分組安裝在車(chē)間配電室或變電所個(gè)分路的出線上，形成抵押電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償方式，它能與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投切，適合負(fù)荷比較分散的補(bǔ)償場(chǎng)合，這種補(bǔ)償方式效果較好，且補(bǔ)償方式靈活，易于控制。
3.個(gè)別補(bǔ)償。個(gè)別補(bǔ)償是對(duì)單臺(tái)用電設(shè)備所需無(wú)功就近補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ央娙萜髦苯咏拥絾闻_(tái)用電設(shè)備的同一電氣回路，用同一臺(tái)開(kāi)關(guān)控制，同時(shí)投運(yùn)或斷開(kāi)，俗稱隨機(jī)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法的效果最好，它能實(shí)現(xiàn)就地平衡無(wú)功電流，又能避免無(wú)負(fù)荷時(shí)的過(guò)補(bǔ)償，是農(nóng)網(wǎng)中隊(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ā?/p>
（四）無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備
根據(jù)補(bǔ)償?shù)男Ч裕娙萜骺梢匝a(bǔ)償負(fù)荷側(cè)的無(wú)功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。電抗器可以吸收電網(wǎng)多余的線路充電功率，改善電網(wǎng)低谷負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行電壓，減少發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行深度，提高電網(wǎng)運(yùn)行性能。
1.無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備裝置。并聯(lián)電抗器，并聯(lián)電容器和串聯(lián)電容器。這些裝置可以是固定連接式的或開(kāi)閉式的，無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備僅用于特性阻抗補(bǔ)償和線路的阻抗補(bǔ)償，如并聯(lián)電抗器用于輸電線路分布電容的補(bǔ)償以防空載長(zhǎng)線路末端電壓升高，并聯(lián)電容器用來(lái)產(chǎn)生無(wú)功以減小線路無(wú)功輸送，減小電壓損失；串聯(lián)電容器可用于長(zhǎng)線路補(bǔ)償?shù)取ｋ娏ο到y(tǒng)變電站內(nèi)廣泛安裝了無(wú)功補(bǔ)償電容器，用來(lái)就地?zé)o功平衡，減少線損，提高電壓水平。
2.有源補(bǔ)償裝置。通常為并聯(lián)連接式的，用于維持末端電壓恒定，能對(duì)連接處的微小電壓偏移做出反應(yīng)，準(zhǔn)確地發(fā)出或吸收無(wú)功功率的修正量。如用飽和電抗器作為內(nèi)在固有控制，用同步補(bǔ)償器和可控硅控制的補(bǔ)償器作為外部控制的方式。
四、結(jié)束語(yǔ)
無(wú)功補(bǔ)償對(duì)提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降損節(jié)能、提高供電設(shè)備的出力都有很好的作用。只要依靠科技進(jìn)步，加大資金投入，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償配置，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的動(dòng)態(tài)平衡是完全可能的。
參考文獻(xiàn)：
[1] PRABHA KUNDUR 著.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與控制[M].中國(guó)電力出版社.
篇9
【關(guān)鍵詞】低壓；無(wú)功功率；補(bǔ)償柜；節(jié)能設(shè)計(jì)選型
在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)的今天，農(nóng)業(yè)、工業(yè)及服務(wù)業(yè)的電力負(fù)荷量呈現(xiàn)出明顯的上升，大幅度增量電源，這樣不僅導(dǎo)致整個(gè)電力供應(yīng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變，同時(shí)也使得整個(gè)系統(tǒng)的電源分布產(chǎn)生改變，這樣導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功分布出現(xiàn)明顯的不合理現(xiàn)象。如果在配電網(wǎng)中出現(xiàn)明顯的感性負(fù)荷時(shí)，則會(huì)降低電網(wǎng)的功率因數(shù)，其原因在于感性負(fù)荷吸收了電網(wǎng)中的無(wú)功功率。在配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，功率因數(shù)作為一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，如果能夠通過(guò)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，則可能極大的改進(jìn)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，降低配電網(wǎng)的線損值，最終起到節(jié)能效果。
1 概述
1.1 系統(tǒng)中安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置的必要性
客觀地講，無(wú)功補(bǔ)償可提高功率因數(shù)、增加用電設(shè)備的出力，消除力率電費(fèi)。減少線路及變壓器的電能損耗，減少相應(yīng)電費(fèi)。改善電壓質(zhì)量和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況，降低動(dòng)力設(shè)備的使用電流。減輕電器、開(kāi)關(guān)和供電線路負(fù)荷，減少維修量延長(zhǎng)使用壽命，提高電力系統(tǒng)的可靠性。降低變壓器負(fù)荷，釋放變壓器容量，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能效果提高。
1.2系統(tǒng)中安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置的作用
隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，居民、商業(yè)和工業(yè)的用電量越來(lái)越大，由于線路的負(fù)荷功率因數(shù)較低以及無(wú)功消耗較大，從而對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的供電質(zhì)量與效益產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，在配電網(wǎng)中采取無(wú)功補(bǔ)償，可有效提升配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)置配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償時(shí)可以通過(guò)計(jì)算獲取最佳方案，同時(shí)用戶也可以自愿選擇使用無(wú)功補(bǔ)償裝置，這樣不僅有利于改善整個(gè)配電網(wǎng)及用戶的電壓質(zhì)量，有效降低線路的損耗，減少配電網(wǎng)的運(yùn)行成本，提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，還為廣大用戶節(jié)約了大量的經(jīng)濟(jì)支出。
2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆N類
靜態(tài)補(bǔ)償：靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC（Static Var Compensator）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(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制[2]。當(dāng)電壓變化時(shí)靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰瑫r(shí)還能做到分相補(bǔ)償；對(duì)于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，該方法既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無(wú)功功率。
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償是從補(bǔ)償效果來(lái)進(jìn)行描述定義的，一般的補(bǔ)償是有級(jí)的，也就是常用的補(bǔ)償裝置如電容，是按組來(lái)進(jìn)行投切的，也就用電系統(tǒng)里產(chǎn)生的無(wú)功不會(huì)是你補(bǔ)償?shù)囊粯佣啵怯捎谶@種補(bǔ)償已經(jīng)將功率因數(shù)達(dá)到0.95。用行業(yè)內(nèi)的話就是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置能夠產(chǎn)生的無(wú)功是呈線性的。總體來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償就是能夠根據(jù)實(shí)際的無(wú)功需求快速進(jìn)行補(bǔ)償，也就是能夠跟上網(wǎng)內(nèi)需求的變化節(jié)奏，所以稱之為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。
3無(wú)功補(bǔ)償方式選擇
3.1 自動(dòng)補(bǔ)償
無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器是低壓配電系統(tǒng)補(bǔ)償無(wú)功功率的專用控制器，可以與多種等級(jí)電壓在400V以下型號(hào)的靜電容屏配套使用。產(chǎn)品具備RS485通訊接口，其所采樣得到的電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、有功諧波百分量、功率因數(shù)、溫度可通過(guò)通訊接口傳送到其它外部設(shè)備。
3.2 分相補(bǔ)償
分相補(bǔ)償是在補(bǔ)償裝置中使用一定數(shù)量單相電力電容器，通過(guò)檢測(cè)三相電流來(lái)進(jìn)行分別計(jì)算并控制各相電容器的投入數(shù)量來(lái)達(dá)到補(bǔ)償目的，因此可以使各相的無(wú)功電流均獲得良好的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式適用于對(duì)辦公樓、居民小區(qū)等單相負(fù)荷為主的負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償。單相電容器分相投切型補(bǔ)償裝置只能補(bǔ)償不平衡的無(wú)功電流，對(duì)不平衡有功電流沒(méi)有調(diào)整能力。
3.3 混合補(bǔ)償
所謂的混合補(bǔ)償是針對(duì)三相還是單相補(bǔ)償來(lái)說(shuō)的。混合補(bǔ)償就是大部分補(bǔ)償為共補(bǔ)，少部分采用分補(bǔ)。其補(bǔ)償一般分為：低壓側(cè)，高壓側(cè)，集中補(bǔ)償，分散補(bǔ)償。其原理是通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三相中的每一相，根據(jù)每一相感性負(fù)載的大小和功率因數(shù)的高低進(jìn)行相應(yīng)的平衡補(bǔ)齊，然后再進(jìn)行三相補(bǔ)償。
4 無(wú)功功率補(bǔ)償柜配置方案及元器件設(shè)計(jì)選擇
4.1 改進(jìn)無(wú)功功率補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)的探討
4.1.1 電容器的選擇
（1）選擇至少可以承受 100/n的浪涌電流和電壓高一個(gè)等級(jí)的電容（比如用 440V 電容取代 400V 電容），像 FRAKO 電容，可以承受 200-300/n的浪涌電流。較高的電壓等級(jí)和耐浪涌電流的能力，可以使電容在諧波存在的情況下，壽命更長(zhǎng)。
（2）選擇節(jié)能（能耗在 0.2～0.5W/Kvar）環(huán)保型的干式電容，由于采用了自愈式和分段薄膜技術(shù)，電容器帶有預(yù)充電電阻，內(nèi)置保險(xiǎn)，可以使把電容的災(zāi)難性的損壞變成漸進(jìn)式的或自愈式的。不能選擇油浸式的電容，不利于環(huán)保并有火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。
4.1.2 電容器的保護(hù)
（1）檢查供電側(cè)的用電質(zhì)量，確認(rèn)是否在可接受的范圍之內(nèi)（V-THD
（2）選擇熔斷器隔離開(kāi)關(guān)代替空氣開(kāi)關(guān)，電容投切可以采用可控硅與交流接觸器相結(jié)合的復(fù)合開(kāi)關(guān)，可以有效的降低電容投入時(shí)的涌流和電容斷開(kāi)時(shí)接觸器的拉弧。
（3）無(wú)功功率補(bǔ)償組應(yīng)該留出 30%～40%的余量，內(nèi)部電纜應(yīng)適當(dāng)放大，并且必須是 A 級(jí)阻燃電纜，控制電線也必須是阻燃的。
（4）在控制線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用以單片機(jī)為基礎(chǔ)的控制器，按負(fù)荷側(cè)有功、無(wú)功的值取樣，進(jìn)行分析計(jì)算，自動(dòng)識(shí)別工作電容器和備用電容器，發(fā)出指令，自動(dòng)循環(huán)選擇不同的電容器進(jìn)行投切，使每個(gè)電容的運(yùn)行時(shí)間大致相同，延長(zhǎng)電容器的使用壽命。控制器同時(shí)還具有電容回路過(guò)壓，過(guò)流等保護(hù)功能。
4.2 無(wú)功功率補(bǔ)償柜柜體的設(shè)計(jì)
（1）電容器要與電抗器要相互隔離，兩者都要與接觸器，熔斷器隔離開(kāi)關(guān)，電纜，母排等隔離，同時(shí)每個(gè)柜之間也要隔離，把故障限制在每個(gè)柜子里。下圖1是一個(gè)很好的例子（其中的進(jìn)線開(kāi)關(guān)不建議安裝，應(yīng)由電纜供電）
（2）使用強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)
根據(jù)電容器的經(jīng)驗(yàn)法則，電容器的工作溫度，每降低 10℃，壽命會(huì)增加一倍。一般電容器規(guī)定的最高工作溫度為 55℃，所以期望電容器工作溫度在40～45℃左右。
目前很多 PFC 柜都是自然通風(fēng)方式，強(qiáng)烈建議安裝強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)。PFC 柜前后都有進(jìn)風(fēng)口，頂部安裝至少兩個(gè)抽風(fēng)扇（下面裝有防止風(fēng)扇意外跌落下來(lái)的裝置），帶自動(dòng)恒溫調(diào)節(jié)器和超溫報(bào)警裝置，如果 PFC 柜的通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)跳閘或進(jìn)風(fēng)口堵死等情況，可以立即知道。
（3）電容器的裝配方法對(duì)于通風(fēng)和散熱也起到很重要的作用，電容器不應(yīng)該安裝在水平封閉的底板上，底板板上應(yīng)該有通風(fēng)孔。
（4）柜子的設(shè)計(jì)還要體現(xiàn)安全的原則，不允許有的母排和手指可能觸摸到的帶電體。若有，必須用阻燃隔板加以隔離，并貼有“當(dāng)心觸電”的標(biāo)識(shí)。PFC 柜的頂部應(yīng)該安裝防護(hù)板，距離柜頂約 200mm，防止垂直滴下來(lái)的液體直接進(jìn)入配電盤(pán)，也利于散熱；防護(hù)板的尺寸應(yīng)略大于電柜柜頂尺寸，四周有折邊，略微傾斜，留一面小開(kāi)口，讓液體可以從柜體旁落到地面，使柜體的防護(hù)等級(jí)達(dá)到應(yīng)為 IPX1。
5 總結(jié)性論述
綜上所述， 無(wú)功電流在系統(tǒng)中大量流動(dòng)， 使線損增加、電能質(zhì)量降低， 對(duì)發(fā)電、供電、用戶三方都產(chǎn)生不良影響。因此必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償， 以消除這些不良影響。在配電網(wǎng)中利用無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)霓k法， 可使系統(tǒng)中的用電設(shè)備所需的無(wú)功功率就地平衡， 使配電網(wǎng)的功率因數(shù)得以調(diào)節(jié)， 對(duì)改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量， 降損節(jié)能具有重要意義。在補(bǔ)償技術(shù)和裝置不斷發(fā)展和完善的趨勢(shì)下， 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和無(wú)功補(bǔ)償裝置會(huì)在電網(wǎng)和廣大的城鄉(xiāng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
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篇10
【關(guān)鍵詞】無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；分類與應(yīng)用研究
0.前言
無(wú)功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗、節(jié)能以及安全運(yùn)行所不可缺少的部分。在大系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償還用于調(diào)整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性；在小系統(tǒng)中，通過(guò)恰當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償方法還可以調(diào)整三相不平衡電流。電力系統(tǒng)中無(wú)功要保持平衡，否則將會(huì)使系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、系統(tǒng)解列，此外，網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)和電壓降低，使電氣設(shè)備得不到充分利用，促使網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降，損耗增加。
1.目前我國(guó)電網(wǎng)中常見(jiàn)的無(wú)功補(bǔ)償方式分類及其特點(diǎn)
1.1按補(bǔ)償方式進(jìn)行分類
（1）在變電站集中補(bǔ)償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組，用以補(bǔ)償主變的空載無(wú)功損耗并適當(dāng)補(bǔ)償輸電線路的無(wú)功功率損耗，以改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高終端變電站電壓；（2）隨線補(bǔ)償：在高壓配電線路上分散安裝并聯(lián)電容器，主要補(bǔ)償配電線路的無(wú)功功率，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的；（3）隨器補(bǔ)償和隨機(jī)補(bǔ)償：在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車(chē)間配電屏或電動(dòng)機(jī)上直接安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器，接線簡(jiǎn)單，投資少，安裝容易，配置方便靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單，事故率低，但易產(chǎn)生鐵磁諧振；（4）低壓集中補(bǔ)償：在用戶專用變壓器及農(nóng)網(wǎng)中廣泛采用，但在公用變壓器上由于管理、維護(hù)問(wèn)題，容易成為生產(chǎn)安全隱患而難以采用，而且無(wú)法減少低壓線路上的無(wú)功傳輸；（5）低壓分散補(bǔ)償：在節(jié)能降損、改善電壓質(zhì)量、提高線路供電能力方面效果明顯，但容易造成補(bǔ)償容量和地點(diǎn)較難選擇，電容器在輕載時(shí)閑置，使設(shè)備利用率不高；（6）單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償：在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。
1.2按補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行分類
（1）同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)是一種不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)，它在過(guò)激運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)供應(yīng)感性無(wú)功功率，欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸收感性無(wú)功功率，對(duì)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大好處；（2）靜止補(bǔ)償裝置：該裝置主要由并聯(lián)電容器和飽和電抗器組成，能平滑無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)無(wú)功功率和電壓，可實(shí)現(xiàn)在幾個(gè)周波內(nèi)進(jìn)行快速調(diào)節(jié)；（3）同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)過(guò)激運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)供應(yīng)感性無(wú)功功率，欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸收感性無(wú)功功率，能明顯改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，但設(shè)備投資成本高，維護(hù)工作量大；（4）移相電容器：移相電容器設(shè)備投資少，有功損耗小，維護(hù)工作量小，不會(huì)增大系統(tǒng)的短路容量，但只能分級(jí)補(bǔ)償，不能吸收無(wú)功功率，且對(duì)環(huán)境溫度及運(yùn)行電壓要求較高。
1.3按網(wǎng)絡(luò)類型分類
按網(wǎng)絡(luò)接線方式還可分為輸配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化和配電線路及用戶的無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化。為了提高電力系統(tǒng)的供電可靠性，在中壓系統(tǒng)中通常把不同的兩回中壓配電線路的末端或中部連接起來(lái)構(gòu)成環(huán)式，但在實(shí)際應(yīng)用中，為了避免產(chǎn)生電磁環(huán)路，簡(jiǎn)化繼電保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)一般采用開(kāi)環(huán)方式運(yùn)行。
1.4按無(wú)功優(yōu)化的使用目的分類
（1）系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的最優(yōu)配置：在配電網(wǎng)規(guī)劃建成前期或現(xiàn)有的配電網(wǎng)需要重新配置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償設(shè)備的最佳安裝地點(diǎn)和最佳配置容量的確定；（2）系統(tǒng)在線運(yùn)行的最優(yōu)控制：對(duì)系統(tǒng)已配置的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備最佳出力的確定和投切的控制。
2.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用與分析
2.1無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的原理及作用
在交流電路中，有功功率將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、光能、熱能；無(wú)功功率則用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)就要消耗無(wú)功功率。無(wú)功功率決不是無(wú)用功率，它的用處很大，電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的；變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓，如果沒(méi)有無(wú)功功率電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。
2.2應(yīng)用無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的必要性
無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)闹饕康氖菫榱颂岣吖β室驍?shù)，常用電氣設(shè)備的功率因數(shù)除白熾燈、電熱器等接近1外，電動(dòng)機(jī)、變壓器、架空線及電氣儀表的功率因數(shù)均小于1，如交流異步電動(dòng)機(jī)，在空載時(shí)的功率因數(shù)只有0.2-0.3；在輕載時(shí)均為0.5；在額定負(fù)載時(shí)均為0.7-0.89。負(fù)載時(shí)功率因數(shù)低對(duì)供、用電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的不良影響，具體為：（1）降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出；（2）降低輸、變電輸電線路供給的無(wú)功功率，使得供電質(zhì)量降低；（3）造成線路電壓損失增大和電力系統(tǒng)電能損耗的增加；（4）造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電力系統(tǒng)和用電企業(yè)的電氣設(shè)備不能被充分利用。
對(duì)電力系統(tǒng)輸配電線路來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸送同樣大小的有功功率P=IUcos？準(zhǔn)時(shí)，功率因數(shù)cos？準(zhǔn)越低，輸電線路中的電流I=P/Ucos？準(zhǔn)就越大，勢(shì)必造成線路中電壓降增大，這將導(dǎo)致線路末端的電壓降低，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)提高功率因數(shù)是非常必要的，這樣可保證用電設(shè)備在額定電壓下工作及用戶對(duì)無(wú)功功率的需求，不僅提高電力系統(tǒng)和用電企業(yè)設(shè)備的利用率，減小電能損耗，也是提高用電質(zhì)量、節(jié)約用電的一項(xiàng)很重要的技術(shù)措施。
2.3 電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀和策略
在電力系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是電能質(zhì)量，而電壓是電能質(zhì)量的最核心的影響因素。近些年，我國(guó)對(duì)電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)做了很多深入的研究，采用的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要有：（1）真空斷路投切電容器；（2）可控飽和電抗器；（3）有源濾波器；（4）固定濾波器、電容器和電抗器的調(diào)壓；（5）有源濾波器和無(wú)源濾波器等，應(yīng)用在變電站方面居多，一般的220KV變電站有較多的無(wú)功調(diào)節(jié)功能，其調(diào)節(jié)的容量根據(jù)地區(qū)的不同而有所不同，負(fù)荷功率因數(shù)在最高峰時(shí)可以達(dá)到0.98左右，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)變壓器合理地進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，還需要有具體細(xì)化的應(yīng)用方案來(lái)提升無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用效果。我國(guó)的電氣化鐵路對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用主要方式是AT供電方式，用的是SCOTT變壓器，用晶閘管電子開(kāi)關(guān)來(lái)控制電容的投切，這個(gè)策略在我國(guó)鐵路的現(xiàn)狀上來(lái)看，能夠很大程度地降低較長(zhǎng)輻射線路上存在的負(fù)序問(wèn)題，既降低了資源浪費(fèi)的可能性，也提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性。
3.結(jié)束語(yǔ)
無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)不僅降低了資源浪費(fèi)的可能性，也提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性，全面提升了經(jīng)濟(jì)效用，降低了故障處理的預(yù)算，在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)，能夠使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)得到更好的優(yōu)化。
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