一、無功功率補償的作用。

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    1，改善功率因數及相應地減(jian)少(shao)電(dian)費。

    根據國(guo)家水電部,物價(jia)局頒布的，“功(gong)率因(yin)數(shu)調整電費(fei)(fei)辦(ban)法”規定三種功(gong)率因(yin)數(shu)標(biao)準值,相應減少(shao)電費(fei)(fei)。

    (1)，高壓供電(dian)的用電(dian)單位,功率因數為0.9以(yi)上。

    (2)，低壓供電(dian)的用電(dian)單位,功率(lv)因數(shu)為0.85以上。

     (3)，低壓(ya)供電的農業(ye)用戶,功率因(yin)數為0.8以上。

    2、降(jiang)低(di)系統的能耗。

    功率因數的提高,能減少線路損耗及變壓器的銅耗。

    設R為線路電阻,ΔP1為原線路損(sun)耗(hao)，ΔP2為功率因數(shu)提高(gao)后線路損(sun)耗(hao),則線損(sun)減少

   ; ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)。

    比原(yuan)來損(sun)失減少的百(bai)分數(shu)為。

    (ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)。

    式中,I1=P/(3 U1cosφ1),I2=P/(3 U2cosφ2)補償后，由于功率因(yin)數提高(gao),U2>U1,為分析(xi)方便,可認為U2≈U1,則。

    θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)。

    當功(gong)率因數(shu)從(cong)0.8提高至0.9時,通過上式計算,可(ke)求(qiu)得有功(gong)損耗降(jiang)低(di)21%左右。在輸(shu)送(song)功(gong)率P= 3UIcosφ不(bu)變情況下,cosφ提高,I相對降(jiang)低(di),設I1為(wei)(wei)補償前變壓器(qi)的電(dian)流,I2為(wei)(wei)補償后變壓器(qi)的電(dian)流,銅耗分別為(wei)(wei)ΔP1,ΔP2;銅耗與(yu)電(dian)流的平(ping)方成正(zheng)比,即。

    ΔP1/ΔP2=I22/I12。

    由(you)于P1=P2,認為U2≈U1時(shi),即(ji)。

   ; I2/I1=cosφ1/cosφ2。

    可知,功率因數從0.8提高至0.9時,銅耗相當于原來的80%。

    3、減少了線路的壓降(jiang)。

    由于線路傳送電流小了,系統的線路電壓損失相應減小,有利于系統電壓的穩定(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。

    二、我國電力系統無功補償的現狀。

    近年來,隨著國民經濟的跨越式發展,電力行業也得到快速發展,特別是電網建設,負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升,也使電網中無(wu)功功率不平衡,導致無(wu)功功率大量的存在(zai)。目(mu)前,我國(guo)電力系統無(wu)功功率補(bu)償主要(yao)采用(yong)以(yi)下(xia)幾種方式(shi)。

    1，同步調相機:同步調相機屬于早期無功補償裝置的典型代表,它雖能進行動態補償,但響應慢,運行維護復雜,多為高壓側集中補償,目前很少使用。

    2，并補裝置:并聯電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置,但電容補償只能補償固定的(de)(de)無(wu)(wu)功(gong),盡管采用電容分(fen)組投切(qie)相比固定電容器補償方式(shi)能更有效(xiao)適應負載無(wu)(wu)功(gong)的(de)(de)動(dong)態變化,但(dan)是電容器補償方式(shi)仍然(ran)屬于(yu)一(yi)種有級(ji)的(de)(de)無(wu)(wu)功(gong)調節(jie),不能實現無(wu)(wu)功(gong)的(de)(de)平滑無(wu)(wu)級(ji)的(de)(de)調節(jie)。

    3，并聯電抗器:目前所用電抗器的容量(liang)是固定的,除吸收系統容性負荷外,用(yong)以抑制過(guo)電壓。

    以上幾種補(bu)償方式在運(yun)行中取得一(yi)定的效果,但(dan)在實際的無功補(bu)償工作中也存在一(yi)些問題。

    1，補償方式問題:目前很多電力部門對無功補償的出發點就地補償，不向系統(tong)倒送無功,即只注意補償功率因素,不是(shi)立足于降低系統(tong)網的損耗。

    2，諧波問題:電容器(qi)具有一定(ding)的抗諧(xie)(xie)(xie)波(bo)能力(li)，但諧(xie)(xie)(xie)波(bo)含(han)量過大時(shi)會對電容器(qi)的壽命產生影(ying)響，甚至造成電容器(qi)的過早(zao)損壞;并(bing)且由于電容器(qi)對諧(xie)(xie)(xie)波(bo)有放大作(zuo)用,因而使系統的諧(xie)(xie)(xie)波(bo)干擾更嚴重。

    3，無功倒(dao)送問題:無功倒(dao)送在(zai)電(dian)力系統中是(shi)不允(yun)許的，特別(bie)是(shi)在(zai)負荷低谷時,無功倒(dao)送造(zao)成電(dian)壓偏(pian)高。

    4，電壓調節方式的補償設備帶來的問題:有些無功補償設備是依據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情況決定的,這就可能出現無功過補或欠補。

    三，無功功率補償技(ji)術(shu)的發展趨勢。

    根據上述我國無功功率補償的情況及出現的問題，今后我國的無功功率補償的發展方向是，無功功率動態自動無級調節,諧波抑制。

    1，基于智能控制策略的晶閘管投切電容器(TSC)補償裝置。

    將微處理器用于TSC，可以完成復雜的檢測和控制任務，從而使動態補償無功功率成為可能。基于智能控制策略的TSC補償裝置的核心部件是控制器，由它完成無功功率(功率因數)的測量及分析，進而控制無觸點開關的(de)投(tou)切,同時還可完成過(guo)壓，欠壓、功率(lv)因數等參數的(de)存(cun)貯和顯示。TSC補(bu)償(chang)裝(zhuang)置操作無涌流(liu),跟(gen)蹤響應快，并(bing)具有各種保護功能(neng)，值得大力推廣。

    2.靜止(zhi)無功發(fa)生器(SVG)

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    靜止無(wu)功(gong)(gong)(gong)發(fa)生器(SVG)又稱靜止同步補(bu)(bu)償(chang)(chang)器(STATCOM，是(shi)采用GTO構成的自換相變流器，通(tong)過(guo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)源逆變技術提(ti)供超前(qian)和滯后的無(wu)功(gong)(gong)(gong)，進行(xing)無(wu)功(gong)(gong)(gong)補(bu)(bu)償(chang)(chang),若控(kong)制(zhi)方法得當，SVG在(zai)補(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)的同時還可以對諧波(bo)電(dian)(dian)流進行(xing)補(bu)(bu)償(chang)(chang)。其調(diao)節速度更快且不需要大(da)容量的電(dian)(dian)容，電(dian)(dian)感等儲能元件,諧波(bo)含量小，同容量占地(di)面積小，在(zai)系(xi)統欠壓(ya)(ya)條件下無(wu)功(gong)(gong)(gong)調(diao)節能力強，是(shi)新一代(dai)無(wu)功(gong)(gong)(gong)補(bu)(bu)償(chang)(chang)裝置的代(dai)表,有(you)很(hen)大(da)的發(fa)展前(qian)途。

    3.電力有源濾波器。

    電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術，對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”。因此,電力有源濾波器有很快的響(xiang)應(ying)速度，對(dui)變化的諧(xie)波和無功(gong)功(gong)率都(dou)能(neng)實施動態補(bu)償,并(bing)且其補(bu)償特(te)性受(shou)電網阻抗參數影響(xiang)較小(xiao)。

    電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電流型。目前實用的裝置90%以上為電壓型。從與補償對象的連接方式來看,電力有源濾波器可分為并聯型和串(chuan)聯型。并(bing)聯型中有單(dan)獨使用(yong)、LC濾波器混合使用(yong)及注入電路方式，目前并(bing)聯型占實用(yong)裝置的大多(duo)數。

    4.綜(zong)合潮流(liu)控制器。

    綜合潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)，將一個由晶閘管換流器產生的交流電壓串入并疊加在輸電線相電壓上，使其幅值和相角皆可連續變化，從而實現線路有功和無功功率的準確調節,并可提高輸送能力以及阻尼系統振蕩。UPFC注入系統的無功是其本身裝置控制和產生的，并不大量消耗或提供有功功率。UPFC技術是目前電力系統輸配電技術的最新發展方向，對電網規劃建設和(he)運行將帶來重要的影響。

    由于性價比較高,目前我國廣泛使用的還是靜止無功補償裝置。其中,能夠進行無功功率動態補償的基于智能控制策略的TSC仍然需要大力推廣。實際上,國內外對靜止無功補償裝置(zhi)的(de)研究仍(reng)在(zai)繼續,研究的(de)重點集中(zhong)在(zai)控制策略上,試圖借助于人工智能提高(gao)靜(jing)止無(wu)功(gong)補償裝置(zhi)的(de)性能。隨著大功(gong)率(lv)電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子器(qi)(qi)件技術的(de)高(gao)速發展,未來的(de)功(gong)率(lv)器(qi)(qi)件容量(liang)將(jiang)逐(zhu)步(bu)提高(gao),應(ying)用有源濾波器(qi)(qi)進行諧波抑(yi)制，以(yi)及應(ying)用柔性交(jiao)流輸電(dian)(dian)系(xi)統(tong)技術進行無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)補償,必將(jiang)成為(wei)今后(hou)電(dian)(dian)力(li)(li)自動化(hua)系(xi)統(tong)的(de)發展方向。