配電所無功補償畢業(yè)論文

1、精品文檔 配電所無功補償畢業(yè)論文m4 配電所無功補償畢業(yè)論文 學生姓名:李旺延 指導老師:李子青 摘要 近年來，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的完善，用電規(guī)模的進一步擴大，使得電力的供需矛盾越來越突出。電力的供應緊張使人們想到了降損節(jié)能。人們從電力在線路中的傳輸特點，利用無功電流在系統(tǒng)中消耗有功功率的特點，使用了無功補償裝置。電力系統(tǒng)使用無功補償，可以提高電網(wǎng)的質(zhì)量，降低網(wǎng)損，達到節(jié)能的目的。現(xiàn)系統(tǒng)地介紹了低壓無功補償技術(shù)，并具體分析各個部件的選型和成套裝置的技術(shù)，并對目前無功補償?shù)膯栴}進行了一定的探討和研究關(guān)鍵詞：無功補償節(jié)能功率因數(shù) AbstractInrecentyears,withfurtherimpr

2、ovementinpowernet,expandinguseofelectricity,makingpowersupplyanddemandwillbecomesharp.Shortofpowersupplyforcepeopletowanttoenergyconservation.Withtheoperatingcharacteristicsofpowernet,consumptionactivepowerforreactivecurrent,reactivepowercompensationwasused.Withreactivecompensation,thatcanimprovethe

3、powerquality,reducenetworkloss,saveenergy.Thereactivepowercompensationoflowvoltagetechnologyandequipmentswereintroducedsystematically.Thepartsandwholesystemwereexpounded.Studyandresearchwereworkedontheissuesofthereactivepowercompensationcurrently. keyword:reactivepowercompensationsaveenergypowerfact

4、or 11研究背景目前，我國的電網(wǎng)，特別是廣大的低壓電網(wǎng)，普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況。導致此現(xiàn)象的主要原因是眾多的感性負載用電設(shè)備設(shè)計落后，功率因數(shù)較低。比如我國的電動機消耗的電能占全部發(fā)電量的70%，而由于設(shè)計和使用等方面的原因我國電動機的功率因數(shù)往往較低，一般約為cos=0.7在這種情況下，采用無功補償節(jié)能技術(shù)，對提高電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)潛力是十分必要的，世界各國都把無功補償作為電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。從我國電網(wǎng)功率因數(shù)和補償深度來看，我國與世界發(fā)達國家有不小差距。因此大力推廣無功補償技術(shù)是非常必要的，并且從以下數(shù)據(jù)，我們也能看出發(fā)展無功補償所能帶來的巨大經(jīng)濟效益。2007年，

5、我國年總發(fā)電量為32559億千瓦時，統(tǒng)計線損率為8.77%，但是這個數(shù)字沒有包含相當大的110千伏、35千伏、10千伏的輸電線損及0.38千伏的低壓電網(wǎng)線損。據(jù)報道，估計實際的統(tǒng)計線損率約為15%，即2007年全國年線損量約為4800億千瓦時.設(shè)全國的理論線損與統(tǒng)計線損相一致，其中可變線損約占理論總線損的80%，則年可變線損電量約為3900億千瓦時。設(shè)當前全國電力網(wǎng)總負荷的當前功率因數(shù)cos=0.85，采用無功功率補償后，把電力網(wǎng)總負荷的功率因數(shù)提高到cos=0.95，則每年可以降低線損約為390億千瓦時，按0.5元每千瓦時計，價值約為185億元。設(shè)2007年全國電網(wǎng)的最大負荷利用小時數(shù)為50

6、00小時，則電網(wǎng)的最大負荷約為2億千瓦，當用無功功率補償法把功率因數(shù)cos=0.85,提高到cos=0.95，全國電網(wǎng)需總補償容量約為0.58億千瓦。當前無功功率補償裝置設(shè)備主要為電力電容器，設(shè)無功補償設(shè)備每千瓦的平均綜合造價為50元，則全國無功補償裝置的總投資約為29億元.應當指出，節(jié)省240億千瓦時約相當于一座400萬千瓦火電廠的年發(fā)電量，而建一座400萬千瓦的火電廠需綜合費用約為300億元，同時每年需燃燒煤約為1200萬噸，每年產(chǎn)生co2,So等有害物質(zhì)約為600萬噸。由此可見，產(chǎn)生相同的電力，無功補償?shù)馁M用約為新建電廠費用10%，而且無功補償設(shè)備的費用僅需兩個月的無功功率補償?shù)膶p節(jié)電

7、費用即可全部收回.綜上所述，無功補償不僅具有如上所述的節(jié)省投資、節(jié)省電力、節(jié)省燃煤及污染等作用，同時還可以提高電力系統(tǒng)設(shè)備的供電能力，改善電壓質(zhì)量，減少用戶電費開支，延緩用戶的增容改造等作用 12無功補償?shù)臍v史與現(xiàn)狀近20年來，世界各地（包括美國、法國、意大利、英國、俄羅斯、日本等國）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)了短短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

8、功備用。在我國也曾多次發(fā)生電壓崩潰事故，如1993年和1996年南方電網(wǎng)的幾次事故，這些事故都促使人們采取各種措施以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。早期的無功補償裝置為并聯(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補償方式，應用范圍廣泛，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，無功補償技術(shù)也隨之發(fā)展。在第一個工業(yè)用晶閘管出現(xiàn)之前，電子半導體由于功率過小，在直流傳動，交流

9、傳動，電磁合閘，交流不間斷電源和無功補償?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)一直沒有得到應有的推廣使用。晶閘管的出現(xiàn)標志著電力電子技術(shù)的誕生，并以此為起點，隨著半導體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，新型的電力電子器件不斷問世，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。同樣電力電子技術(shù)對無功補償技術(shù)也帶來了新的發(fā)展鍥機無功補償技術(shù)和電力電子技術(shù)的結(jié)合主要有以下三方面：1是作為投切電容器的開關(guān)。因為電力半導體開關(guān)的響應時間短(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)電容器補償裝置中的輸出回路就引進了該項技術(shù)。2是作為無功輸出的調(diào)節(jié)開關(guān)

10、。由于電力電子器件的高開關(guān)頻率，使其能夠方便地控制電容器電流的導通角，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。3是引入電力電子變流技術(shù)，將變流器作為無功電源來調(diào)節(jié)無功的輸入和輸出，起到補償負載無功的作用。經(jīng)常用的是靜止調(diào)相機和有源濾波器。2無功補償?shù)幕纠碚摕o功功率的概念是與交流電和非純阻性負載聯(lián)系在一起的。在直流系統(tǒng)或者純阻性負載的系統(tǒng)中不存在無功功率的概念，也就不存在無功補償問題。2.1交流電路的無功功率在正弦交流電路中，如果負載是線性的，電路中的電壓和電流都是正弦波. 圖2.1無源一端口網(wǎng)絡(luò) 對于如圖2.1所示的內(nèi)部不含有獨立電源，僅含電阻、電感和電

11、容等無源元件的一端口，設(shè)電路中正弦交流電壓為u=2Usin（wt）（2.1）一端口等效負載為Z，則流過負載電路中的電流為i=（2Usin（wt）/z（2.2）當負載Z不是純阻性時，流過負載的電流就會和電壓有一個相角差值，即，此時電流表示為i=（2U/|Z|）sin(wt+)=2Iwt+)(2.3)其中Z為負載的模。如果把電流i分解為和電壓同相位的分量和ip與電壓垂直的分量iq,則ip和iq分別為：ip2Icossinwtiq=2Isincoswt（2.4） 此時電路的有功功率P就是其平均功率，即：可以看出，有功功率P不再是電壓U和電流I的有效值乘積，還要乘以二者夾角的余弦值。電路的無功功率定義

12、為：(2.6)以看出，Q就是式2.5中被積函數(shù)的第2項無功功率分量的變化幅度。的平均值為零，表示了其有能量的流動但是卻并不消耗功率。Q則表示了這種能量交換的幅度。從式2.5中可以看出，真正消耗功率的是被積函數(shù)的第1項有功分量產(chǎn)生的。因此，可以把式2.4描述的ip和iq分別稱為正弦電路的有功電流分量和無功電流分量無功電流分量的產(chǎn)生是由于系統(tǒng)中含有電感性或電容性的負載而產(chǎn)生的，該電流用于建立磁場或靜電場，存儲于電感或電容中，并往返于電源與電感或電容之間，并不會象有功功率那樣被消耗掉電路中將電壓u和電流i的有效值乘積定義為視在功率，即:S=UI視在功率只是電壓有效值和電流有效值的乘積，它并不能準確反

13、映能量交換和消耗的強度，并且在一般電路中，視在功率并不遵守能量守恒定律從式2.5、2.6和式2.7可以看出，有功功率、無功功率、視在功率在數(shù)值上滿足如下關(guān)系:(2.8)在正弦波網(wǎng)絡(luò)中，當負載為感性時，線路電壓相位會超前線路的電流相位，即此時的>0，無功功率Q>0，我們說網(wǎng)絡(luò)“吸收”感性無功功率，也可以說是“發(fā)出”容性無功功率;當負載為容性時，線路電壓相位會滯后線路的電流相位，即此時的<0，無功功率Q<0，我們說網(wǎng)絡(luò)“吸收”容性無功功率，也可以說是“發(fā)出”感性無功功率。無功功率的“發(fā)出”和“吸收”不同于有功功率的發(fā)出和吸收，這只是一種習慣說法而已.2.2并聯(lián)電容器補償無功

14、功率的原理2.2.1概述靜態(tài)無功功率補償指阻抗固定，其補償容量不能實時跟蹤負荷無功功率的變化，主要是用于提供固定無功功率補償容量的一種無功功率補償方式。無功功率補償裝置接入系統(tǒng)的方式有兩種：并聯(lián)和串聯(lián)。以并聯(lián)方式接入系統(tǒng)的無功功率補償裝置稱為并聯(lián)無功功率補償以串聯(lián)方式接人系統(tǒng)的無功功率補償裝置稱為串聯(lián)無功功率補償。并聯(lián)補償方式因為接線簡單、操作方便、對系統(tǒng)可靠性影響小而廣泛使用，串聯(lián)補償方式因為接線復雜、操作不方便、對系統(tǒng)可靠件影響大順使使用范圍受到限制，一般是在并聯(lián)補償方式不能滿足技術(shù)要求的情況下才使用。用于電力系統(tǒng)無功功率補償?shù)撵o態(tài)無功功率補償裝置有并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器、串聯(lián)

15、電抗器及其組合。并聯(lián)電容器用于補償感性大功功率，并聯(lián)電抗器用于補償容性無功功率。串聯(lián)電容器和串聯(lián)電抗器也常用于電力系統(tǒng)。單獨使用時，串聯(lián)電容器用于補償線路等效感抗、降低線路感性無功功率流動和提高線路受電端的電壓串聯(lián)電抗器用于限制系統(tǒng)短路電流、補償線路等效容抗和降低線路容性無功功率流動；混合使用時，一般是串聯(lián)電抗器串聯(lián)在并聯(lián)電容器支路中，然后與并聯(lián)電容器一起接入系統(tǒng)，補償高頻無功功率，起到抑制高次諧波以及保護并聯(lián)電容器的作用。由于串聯(lián)電容器和串聯(lián)電抗器不如并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器方便，無功功率補償效果也不及并聯(lián)電容器和并聯(lián)屯抗器，因此，靜態(tài)無功功率補償主要采用并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器。并聯(lián)電容器首先

16、是在20世紀10年代中期用于功率因數(shù)的校正。但是，由于早期的電容器使用油作為絕緣介質(zhì)，體積和重量太大而且價格很貴，電容器的應用受到限制。20世紀30年代，由于在電容器生產(chǎn)中引入了較便宜的絕緣材料和其他改進，使得其價格和體積有大幅度下降。因此，自20世紀30年代后期，電容器的使用有顯著的增加。發(fā)展到今天，并聯(lián)電容器成為一種提供大功功率的非常經(jīng)濟的電力裝置，并聯(lián)電容器以價格低廉、安裝靈活、操作簡單、運行穩(wěn)定、維護方便而受到歡迎，已被用在電力系統(tǒng)中的各點上，為提高輸電和配電的效率，保持電力系統(tǒng)無功功率平衡發(fā)揮了很大作用。并聯(lián)電容器的一個缺點是其無功功率輸出與電壓平方成正比，結(jié)果是在低壓時無功功率輸出

17、減小，而這時的系統(tǒng)卻需要更多的無功功率；并聯(lián)電容器的另一個缺點是電容器提供的無功功率在電壓穩(wěn)定時是不變的，不能隨系統(tǒng)大功功率需求的改變而改變，是一種靜態(tài)無功功率補償裝置，適用于大功功率需求穩(wěn)定的場所，但即使這樣，也容易造成欠補償或過補償。2.2.2并聯(lián)電容器補償無功功率的原理在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓同相位，純電感負載中電流滯后電壓90，純電容負載中電流超前電壓90。也就是說純電容中的電流與純電感中的電流相位相差180，可以互相抵消，即當電源向外供電時，感性負荷向外釋放的能量內(nèi)容性負荷儲存起來；當感性負荷需要能量時，再出容性負荷向外釋放的能量來提供。能量在兩種負荷之間互相交換，感

18、性負荷所需要的無功功率就可從容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現(xiàn)了無功功率就地解決，達到補償?shù)哪康?。為了便于容易理解電容器補償無功功率的原理，首先看一個簡單的并聯(lián)電路。假設(shè)電氣負荷正電阻R和電感L組成的并聯(lián)電路，對R、L電路進行人功功率補償，就需要對電路并接人電容c，因而電容器補償?shù)牡戎惦娐放c向量圖如圖2.2所示:在圖2.2(a)所示的電路中，電流方程為（2.9）電容器提供的無功功率為（2.10）由公式(2.9)可知，當并聯(lián)電容器不投入時，即不對負荷進行無功功率補償，那么電源即要向負荷提供有功電流，還要提供無功電流，電源向負荷提供的總電流；當并聯(lián)電容器投入時，即對負荷進行無功功率補償，那么電

19、源在向負荷提供有功電流的同時，提供無功電流為，電源向負荷提供的總電流，特別是當電源不需要向負荷提供無功電流，功率因數(shù)等于1。一般情況下這是可能的情況有兩種：當并聯(lián)電容器的電容c較小時，負荷中的感性無功電流沒有被完全補償，這時電源的I滯后U，如圖2.2(c)所示，這種補償稱為欠補償；當并聯(lián)電容器的電容c較大，會出現(xiàn)的情況，這時負荷中的感性無功電流被完全補償之后還有剩余容性電流，電源的I超前U，如圖2.2(d)所示，這種補償稱為過補償。通常不希望出現(xiàn)過補償情況，因為這樣會引起變壓器二次側(cè)電壓的升高，且容性無功功率在線路上傳輸同樣會增加電能損耗，還會增加電容器自身的損耗，影響電容器的壽命.(a)R、

20、L、c并聯(lián)的等值電路(b)R、L串聯(lián)后與c并聯(lián)的等值電路(c)欠補償?shù)南蛄繄D（d過補償?shù)南蛄繄D 2.2并聯(lián)電容器補償?shù)牡戎惦娐穲D向量圖 2.3并聯(lián)電容器的補償方式和接線方式 并聯(lián)電容器組是電網(wǎng)中使用較廣的一種專用于無功功率補償?shù)脑O(shè)備，它以其低廉的價格、方便的使用而受到廣泛使用。其補償原理前文己有敘述，這里不再介紹。按照電容器組安裝位置的不同，并聯(lián)電容器組無功功率補償方式一般可以分為集中補償方式、分散補償方式和單機就地補償方式三種。集中補償方式：將電容器組直接安裝在變電所的610kV母線上，用來提高整個變電所的功率因數(shù)，使該變電所的供電范圍內(nèi)無功功率基本平衡。可以減少高壓線路的無功損耗，而且能夠

21、提高供電電壓質(zhì)量。分組補償方式：將電容器組分別裝設(shè)在功率因數(shù)較低的終端配電所高壓或低壓母線上，也稱為分散補償。這種方式具有與集中補償相同的優(yōu)點，僅無功補償容量和范圍相對小些。但是分組補償效果比較明顯，采用的較為普遍。就地補償方式：將電容器或電容器組裝設(shè)在異步電動機或者電感性用電設(shè)備附近，就地進行無功補償，也稱為單獨補償或個別補償方式。這種方式既能提高為用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量，對中小型設(shè)備十分適用。采用并聯(lián)電容器組方式的低壓無功補償技術(shù)根據(jù)電容器組投切開關(guān)的不同又可以有不同的方案。一種是采用空氣接觸器投切電容器組的方案，該方案具有經(jīng)濟實惠、價格低廉的優(yōu)點，但是一般

22、來說，其單柜的補償容量比較小，并且存在合閘涌流大、合閘彈跳嚴重的缺點，會影響電容器使用壽命。另一種是采用可控硅投切電容器組的補償方案，該方案具有在電壓零點無涌流接通電流的優(yōu)點，但是存在可控硅發(fā)熱嚴重功耗較大、抗過電壓抗電流沖擊能力差、導通時會產(chǎn)生諧波等缺點。采用設(shè)計采用了并聯(lián)電容組三角形接線方式，電容器的投切采用永磁真空同步開關(guān)，實現(xiàn)電容器組的投入過程無涌流。系統(tǒng)的原理如圖2一6所示 2.4無功補償容量的確定無功補償裝置的用途就是為電網(wǎng)補償無功功率，但是對電網(wǎng)的無功補償容量不是隨意的，需要根據(jù)電網(wǎng)的運行情況來確定，因此確定無功補償容量成為必不可少的步驟。確定無功補償容量最直接的方法就是從提高功

23、率因數(shù)的需要來確定補償容量。如果補償線路有功功率為P1，補償前的功率因數(shù)為，補償后的功率因數(shù)為，則補償容量可以用下述公式計算： 上式中Qc表示線路中需要的補償容量。對于補償后的功率因數(shù)的設(shè)定要適當，通常設(shè)為0.91.0之間的某個合適的值，該值不宜設(shè)的過高。例如對于一個有功功率為100kw功率因數(shù)為0.75的待補償線路，如果將功率因數(shù)補償?shù)?.9，按照式2.13計算所得的補償容量為39.5kvar，如果將功率因數(shù)補償?shù)?.0，計算所得的補償容量則為88.2kvar，可以看出，在超過0.9的高功率因數(shù)下進行無功補償其效益將顯著下降。所以可能的情況下可以將補償后功率因數(shù)適當設(shè)置的低些。對于并聯(lián)電容器

24、組補償方式來說，電力電容器組額定容量與其接線方式有關(guān)。對于三相電路，電容器容量為： 上式中：表示電容器容量，單位kvarf為交流電網(wǎng)的頻率，f=50HzU為相電壓，單位kVc為單相電容器值，單位µF對于三相三角形接線的系統(tǒng)，線電壓等于相電壓，而對于三相星形接線的系統(tǒng)，線電壓等于相電壓的3倍，對于同樣的電容器組三角形接線的無功出力是星形接線的3倍，這也是將并聯(lián)電容器組以三角形連接并聯(lián)于電網(wǎng)的原因. 2.5無功補償?shù)慕?jīng)濟效益 無功補償?shù)慕?jīng)濟效益主要體現(xiàn)在減少無功功率在電網(wǎng)中的流動，提高電力系統(tǒng)有功輸送容量和供電能力，降低輸電線路因輸送無功功率造成的輸送線路損耗，節(jié)省投資，在有限的輸電網(wǎng)

25、絡(luò)中最大可能地為用戶輸送更多地有功電能等幾個方面.根據(jù)有功功率的計算公式2.5有: 由公式2.15可知負載電流I與線路功率因數(shù)cos成反比，如果線路輸送的有功功率一定，那么功率因數(shù)提高則可使線路中的電流降低，根據(jù)線路損耗的計算公式可知，線損下降。安裝無功補償設(shè)備的最主要的目的就是為了提高線路的功率因數(shù)，從而降低線路損耗.以廣東省中山供電局李拴怡的文章“低壓無功補償?shù)木C合經(jīng)濟效益”中所寫數(shù)據(jù)為例，按中山供電局電網(wǎng)的供電量，根據(jù)有代表性的五個110kV變電站無功補償?shù)墓?jié)能計算，在10kV系統(tǒng)裝設(shè)10000kvar集中補償，可在110kV網(wǎng)絡(luò)中獲得年節(jié)電60萬kw.h之利。如果在380V低壓系統(tǒng)中裝

26、設(shè)同樣多的無功補償，則在110kV及以下電網(wǎng)中，年節(jié)電量達80萬kwh。這就等于給地方系統(tǒng)節(jié)省80萬元電力建設(shè)資金。也就是說，每降損1kwh，可節(jié)省電力建設(shè)費1元。而給新用戶輸送的80萬kwh/年電量，不需增加運行費?？梢钥闯?，其經(jīng)濟效益明顯.3靜止無功補償技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢3.1靜止無功補償?shù)臍v史將電容器與網(wǎng)絡(luò)感性負荷并聯(lián)是補償無功功率的傳統(tǒng)方法，在國內(nèi)外獲得了廣泛的應用。并聯(lián)電容器補償無功功率具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟方便等優(yōu)點，但其阻抗是固定的，故不能跟蹤負荷無功需求的變化，即不能實現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補償。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，要求對無功功率進行動態(tài)補償，從而產(chǎn)生了同步調(diào)相機。它是專門用來產(chǎn)生

27、無功功率的同步電動機，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，運行中的損耗和噪聲都比較大，運行維護復雜，響應速度慢，難以滿足快速動態(tài)補償?shù)囊蟆?0世紀70年代以來，同步調(diào)相機開始逐漸補靜止無功補償裝置所取代。早期的靜止無功補償裝置是飽和電抗器型的。飽和電抗器比之同步調(diào)相機具有靜止、響應速度快等優(yōu)點，但其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，因而損耗和噪聲還是很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，又不能分相調(diào)節(jié)以補償負荷的不平衡，所以未能占據(jù)主流。電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應用，將晶閘管的靜止無功補償裝置推上了無功補償?shù)奈枧_，并逐漸占據(jù)了靜止無功補償

28、裝置的主導地位，于是靜止無功補償裝置（SVc）成了專門使用晶閘管的靜止無功補償裝置。靜止無功補償裝置主要包括晶閘管摧投切電抗器（TcR）和晶閘管投切電容器（TSc）。3.2晶閘管投切電容器（TSc）控制方式根據(jù)控制物理量的不同可分為功率因數(shù)控制、無功功率控制和多參量綜合控制。功率因數(shù)控制是指根據(jù)預先設(shè)定的整定功率因數(shù)cos，由檢測到的電網(wǎng)實際功率因數(shù)控制所需的補償電容容量。電容器組投入后，只有當cosmincos0cosmax，且電壓不超過允許值時，能運行于穩(wěn)定區(qū)。無功功率控制是指根據(jù)測得的電壓、電流和功率因數(shù)等參數(shù)，計算出應該投入的電容容量，然后在電容組合方式中選出一種最接近但又不會過補償?shù)?/p>

29、組合方式，電容器投切一次到位。如果計算值小于最小一組電容器的容量（下限值），則應保持補償狀態(tài)不變。只有當所需容量大于或等于下限值時，才執(zhí)行要相應的投切。從控制策略來看，采用功率因數(shù)控制直接明了，但輕載時容易產(chǎn)生投切震蕩，重載時又不易達到充分補償；而采用無功功率控制，由于檢測和控制目標都是同一物理量，技術(shù)上合理，但檢測難度稍大。但僅根據(jù)某一物理量進行控制都有其不足，現(xiàn)階段廣泛采用多參量綜合控制，即以功率因數(shù)控制為基礎(chǔ)，以無功功率控制避免投切振蕩，電網(wǎng)電壓上限值和負載電流下限值作為控制電容器組投切的約束條件，實現(xiàn)電容器組的智能綜合控制。高效率微處理芯片的使用為實現(xiàn)多變量綜合控制提供了可能性。比較合

30、理的補償應做到最大限度地利用補償設(shè)備提高電網(wǎng)的功率因數(shù)、不發(fā)生過補償、無投切振蕩和無沖擊投切3.3投切方式20世紀70年代的補償柜都是采用機械式交流接觸器，至今仍有沿用。但由于接觸器三相觸頭不能分別進行控制，要通則幾乎一起接通，要斷則幾乎一起斷開，無法選擇最合適相位角投入和切除電容，這樣會產(chǎn)生不同的沖擊電流。由于沖擊電流大，限制了一次投入的電容值，不得不把一次投入的電容值化整為零，分幾次投入，這將降低補償?shù)臏蚀_性和減慢響應的速度，而且常會引起接觸器觸頭燒焊現(xiàn)象，使接觸器斷不開，影響正常工作，實際使用時不得不對觸頭經(jīng)常進行維護和更換，這影響了整個裝置工作的可靠性和工作壽命，也降低了工作的準確性和

31、動作響應速度。現(xiàn)在普遍采用單片機控制大功率晶閘管來投切電容，由于具有過零檢測、過零觸發(fā)的優(yōu)點，響應速度快，合閘涌流小，無操作過電壓，無電弧重燃，從而基本上解決了以往投切時交流接觸器經(jīng)常拉弧至于燒結(jié)而損壞的不良情況。開關(guān)器件可選擇晶閘管和二極管反并聯(lián)，也可選擇兩個晶閘管反并聯(lián)方式。采用晶閘管與二極管反并聯(lián)方式，只要電容器在電源峰值時投入，晶閘管在電流過零時自動切斷，無論電容器的投或切，都不會產(chǎn)生沖擊電流和過電壓，控制簡便，電容器無需放電即可重新投入，從而實現(xiàn)電容器的頻繁投切，但晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓峰值的兩倍。而采取兩個晶閘管反并聯(lián)方式，在晶閘管關(guān)斷時，如果電容器殘壓能迅速放掉，那晶

32、閘管所承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值。兩種方式相比，晶閘管反并聯(lián)方式可靠性更高，即使損壞一個晶閘管，也不會導致電容器誤投入，響應速度也比晶閘管和二極管反并聯(lián)方式快，但投資較大，控制更復雜。3.4補償策略目前可分為三相共補和三相分補兩種。三相共補是根據(jù)三相總的無功需求來投切電容器組，電容器接法為三角形。三相分補則是根據(jù)每相各自的無功需求投切電容器組，電容器接法為星形。三相共補廣泛采用兩組晶閘管作為控制器件。為了提高運行的可靠性，防止電容器和晶閘管損壞，晶閘管投入時必須要有過零檢測，即只有當晶閘管兩端的電壓等于零時晶閘管才導通。實際上電壓絕對過零很難做到，會存在電流的暫態(tài)過程，但只要線路電參數(shù)

33、配合合理，這個過程持續(xù)時間不長，并很快過渡到穩(wěn)定狀態(tài)。值得注意的是，當晶閘管切除后，晶閘管和電容器均存在著很高的殘壓，這對晶閘管和電容器的耐壓也提出了更高的要求。如果器件選擇不當或保護不夠，常常會造成晶閘管和電容器燒毀。三相共補適用于三相負載較平衡的場合，三相分補對于三相負載不平衡的場合則能做到真正的三相無功平衡。把三相共補和三相分補相結(jié)合，便實現(xiàn)補償綜合方案混補，可以用于任何負載。先在三角形接法的電容器組中選擇三相共同需要的補償容量，進行共補，然后在星形接法的電容器組合中選擇單相電容器補償剩余不平衡狀況，既避免了過補或欠補現(xiàn)象的出現(xiàn)，又節(jié)省了補償電容的容量，降低了成本，具有很好的經(jīng)濟性。3.

34、5發(fā)展趨勢隨著電力電子技術(shù)的日新月異以及各門學科的交叉影響，靜止無功補償?shù)陌l(fā)展趨勢主要有以下幾點:（1）在城網(wǎng)改造中，運行單位往往需要在配電變壓器的低壓側(cè)同時加裝無功補償控制器和配電綜合測試儀，因此提出了無功補償控制器和配電綜合測試儀的一體化的問題.（2）快速準確地檢測系統(tǒng)的無功參數(shù)，提高動態(tài)響應時間，快速投切電容器，以滿足工作條件較惡劣的情況（如大的沖擊負荷或負荷波動較頻繁的場合）。隨著計算機數(shù)字控制技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展，可以在無功補償中引入一些先進的控制方法，如模糊控制等。（3）目前無功補償技術(shù)還主要用于低壓系統(tǒng)。高壓系統(tǒng)由于受到晶閘管耐壓水平的限制，是通過變壓器接入的，如用于電氣化鐵

35、道牽引變電所等。研制高壓動態(tài)無功補償?shù)难b置則具有重要意義，關(guān)鍵問題是要解決補償裝置晶閘管和二極管的耐壓，即多個晶閘管元件串聯(lián)及均壓、觸發(fā)控制的同步性等。（4）由單一的無功功率補償?shù)骄哂袨V波以及抑制諧波的功能。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和電力電子產(chǎn)品的推廣應用，供電系統(tǒng)或負荷中含有大量諧波。研制開發(fā)兼有無功補償與電力濾波器雙重優(yōu)點的晶閘管開關(guān)濾波器，將成為改善系統(tǒng)功率因數(shù)、抑制諧波、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、改善電能質(zhì)量的有效手段。3.6小結(jié)表3.1各種靜止無功補償裝置性能比較 從無功功率補償裝置的應用來看，SVc裝置控制簡單、價格低、能滿大多數(shù)用戶對于無功功率補償?shù)男枰?，應用最為普遍，在電力系統(tǒng)和工礦企業(yè)用戶

36、中擁有廣大市場，是并聯(lián)無功補償?shù)闹饕b置。目前，國內(nèi)外有關(guān)SVc的研究多集中在對其應用于輸電補償?shù)母鞣N場合時控制策略和方法的進一步探討上，隨著模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能控制手段相繼被引入SVc控制系統(tǒng)，使SVc系統(tǒng)的性能更加提高，但還有很多理論和實際運用的問題尚待解決。而對SVG的研究除了控制方法以外，還呈現(xiàn)出與有源電力濾波器相結(jié)合的發(fā)展趨勢，但SVG控制復雜，所用全控器件價格昂貴，目前還沒有普及。尤其在我國，大功率電力電子器件基本依賴進口，成本太高，此類裝置的實用化尚需相當長的一段時間。而采用可關(guān)斷器件的STATcom裝置，由于歷史和價格的原因，目前在國內(nèi)外應用的實例并不多。然而

37、STATcom是性能最優(yōu)的無功補償裝置，是FAcTS核心，值得加強研究和推廣使用.4.輸配電網(wǎng)的無功補償目前世界范圍內(nèi)掀起環(huán)境保護的熱潮，電力系統(tǒng)是一種特定的環(huán)境，在輸配電網(wǎng)中出現(xiàn)的無功功率，是電網(wǎng)本身的運行規(guī)律所決定，但同時它給電網(wǎng)運行帶來了許多麻煩。無功功率是一種既不能作有功，但又會在電網(wǎng)中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率，所以在電網(wǎng)中要加入無功功率補償?shù)难b置，同時對電網(wǎng)電壓進行調(diào)整，達到電網(wǎng)利用效率最大化.由于無功補償對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行具有重要作用，因此無功補償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問題。合理選擇無功補償方案和補償容量，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高

38、發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低有功網(wǎng)損和減少發(fā)電費用。本文按照電網(wǎng)無功補償?shù)幕驹瓌t是，重點介紹了輸配電網(wǎng)中各種無功補償?shù)脑砑胺椒ǎ赃_到改善功率因數(shù)、調(diào)整電壓及補償參數(shù)等作用。另介紹了電網(wǎng)電壓調(diào)整的幾種方法:4.1輸電網(wǎng)的無功補償電網(wǎng)無功補償?shù)幕驹瓌t是：按電壓分層，按電網(wǎng)分區(qū)，就地平衡，避免無功功率的遠距離輸送，以免占用線路輸送容量和增加有功損耗。輸電網(wǎng)多數(shù)無直供負載，一般不為調(diào)壓目的而設(shè)置無功補償裝置。參數(shù)補償多用于較長距離的輸電線路.4.2電抗器補償電抗器是超高壓長距離輸電線路的常用補償設(shè)備，用以補償輸電線路對地電容所產(chǎn)生的充電功率，以抑制工頻過電壓。電抗器的容量根據(jù)線路長度和過電壓限制水

39、平選擇，其補償度(電抗器容量與線路充電功率之比)國外統(tǒng)計大多為7085，個別為65，一般不低于60。電抗器一般常設(shè)置在線路兩湍，且不設(shè)斷路器.4.3串連電容補償串聯(lián)電容用來補償輸電線路的感抗，起到縮短電氣距離提高穩(wěn)定性水平和線路的輸電容量的作用。串聯(lián)電容器組多為串、并聯(lián)組合而成，并聯(lián)支數(shù)由線路輸送容量而定，串聯(lián)個數(shù)則由所需的串聯(lián)電容補償度(串聯(lián)電容的容抗與所補償?shù)木€路感抗之比)而定。串聯(lián)電容補償一般在50以下，不宜過高，以免引起系統(tǒng)的次同步諧振。輸電網(wǎng)中因阻抗不均而造成環(huán)流時，也可用串聯(lián)電容來補償。日本在110kV環(huán)網(wǎng)中就使用了串聯(lián)電容補償.4.4中間同步或靜止補償在遠距離輸電線路中間裝設(shè)同步

40、調(diào)相機或靜止補償裝置，利用這些裝置的無功調(diào)節(jié)能力，在線路輕載時吸收線路充電功率，限制電壓升高；在線路重載時發(fā)出無功功率，以補償線路的無功損耗，支持電壓水平，從而提高線路的輸送容量。中間同步或靜止補償通常設(shè)在線路中點，若設(shè)在線路首末端，則調(diào)節(jié)作用消失。輸電網(wǎng)的電壓支撐點與調(diào)壓輸電網(wǎng)與受電地區(qū)的低一級電壓的電網(wǎng)相聯(lián)的樞紐點，常設(shè)置有載調(diào)壓變壓器或有相當調(diào)節(jié)與控制能力的無功補償裝置，或者二者都有，以實現(xiàn)中樞點調(diào)壓，使電網(wǎng)的運行不受或少受因潮流變化或其他原因形成的電壓波動的影響，在電網(wǎng)發(fā)生事故時起支撐電壓的作用，防止因電網(wǎng)電壓劇烈波動而擴大事故。電壓支撐能力的強弱，除與補償方法和補償容量大小有關(guān)外，更與補償裝置的調(diào)節(jié)控制能力和響應速度有關(guān)。并聯(lián)電容器雖是常用而價廉的補償設(shè)備，但其無功出力在電壓下降時將按電壓的平方值下降，不利于支撐電壓。大量裝設(shè)并聯(lián)補償電容器反而有事故發(fā)生助長電網(wǎng)電壓崩潰的可能性。采用同步調(diào)相機和靜止無功補償裝置輔以適當?shù)恼{(diào)節(jié)控制，是比較理想的支撐電壓的無功補償設(shè)備。近年來，國內(nèi)外均注重靜止補償裝置的