一、無功功率補償的作用。

。

    1，改善功率因(yin)數及相應地減(jian)少電費。

    根據國家水(shui)電部,物(wu)價局頒(ban)布的，“功率因(yin)數(shu)調整電費(fei)辦法”規定三種(zhong)功率因(yin)數(shu)標(biao)準(zhun)值,相應減少(shao)電費(fei)。

    (1)，高壓供電(dian)的用電(dian)單位,功率因數(shu)為0.9以上。

    (2)，低壓供電(dian)的用電(dian)單位,功(gong)率因數為(wei)0.85以上。

    (3)，低壓供電的農業用戶(hu),功率因數為0.8以上。

    2、降低系統的能耗。

    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(wei)原(yuan)線路損(sun)耗(hao)，ΔP2為(wei)功率因數提高后(hou)線路損(sun)耗(hao),則線損(sun)減少(shao)

    ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)。

    比原來損失減少的百分數為。

    (ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)。

    式中,I1=P/(3 U1cosφ1),I2=P/(3 U2cosφ2)補償后，由于(yu)功(gong)率因數提高,U2>U1,為(wei)分析方(fang)便(bian),可認(ren)為(wei)U2≈U1,則。

    θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)。

    當(dang)功率因數從0.8提(ti)高(gao)至(zhi)0.9時,通過上式計算,可(ke)求(qiu)得有(you)功損耗(hao)降(jiang)低21%左右。在輸送功率P= 3UIcosφ不(bu)變(bian)情(qing)況下(xia),cosφ提(ti)高(gao),I相對降(jiang)低,設(she)I1為(wei)補(bu)償(chang)前變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)的(de)電(dian)(dian)流,I2為(wei)補(bu)償(chang)后(hou)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)的(de)電(dian)(dian)流,銅耗(hao)分別為(wei)ΔP1,ΔP2;銅耗(hao)與(yu)電(dian)(dian)流的(de)平方(fang)成正(zheng)比,即(ji)。

    ΔP1/ΔP2=I22/I12。

    由于P1=P2,認(ren)為U2≈U1時,即。

    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(jian)少(shao)了(le)線路的壓降。

    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(gong)功(gong)率(lv)不(bu)平衡,導(dao)致無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)大量的(de)存在(zai)。目前,我(wo)國電力系(xi)統無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)補償主要(yao)采用(yong)以下幾種方式。

    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(chang)(chang)固(gu)定的(de)(de)無(wu)功,盡(jin)管(guan)采用電(dian)(dian)容(rong)(rong)分(fen)組(zu)投切相比固(gu)定電(dian)(dian)容(rong)(rong)器補償(chang)(chang)方(fang)(fang)式能更有(you)效(xiao)適應負(fu)載無(wu)功的(de)(de)動態變(bian)化,但是電(dian)(dian)容(rong)(rong)器補償(chang)(chang)方(fang)(fang)式仍然屬于(yu)一種(zhong)有(you)級(ji)的(de)(de)無(wu)功調節,不能實(shi)現(xian)無(wu)功的(de)(de)平滑無(wu)級(ji)的(de)(de)調節。

    3，并聯電抗器:目前所用電抗器的容量是固(gu)定的,除(chu)吸收系統容性負(fu)荷外(wai),用以抑(yi)制(zhi)過電壓。

    以上幾(ji)種(zhong)補償方式在(zai)運行中(zhong)取得一(yi)定(ding)的(de)效果,但在(zai)實際的(de)無(wu)功補償工作中(zhong)也存在(zai)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(xiang)系(xi)統倒送無功,即(ji)只注意(yi)補(bu)償功率因(yin)素,不是(shi)立足(zu)于降低(di)系(xi)統網的損耗。

    2，諧波問題(ti):電(dian)(dian)容器(qi)具有一定的抗(kang)諧(xie)波能力，但(dan)諧(xie)波含量過(guo)大時會對電(dian)(dian)容器(qi)的壽命(ming)產生影響，甚至造成電(dian)(dian)容器(qi)的過(guo)早(zao)損壞;并且(qie)由于電(dian)(dian)容器(qi)對諧(xie)波有放大作用,因而使(shi)系統的諧(xie)波干(gan)擾更嚴重。

    3，無(wu)功倒(dao)送(song)問(wen)題:無(wu)功倒(dao)送(song)在電(dian)力(li)系統(tong)中是不允許(xu)的，特別是在負荷低谷(gu)時(shi),無(wu)功倒(dao)送(song)造成電(dian)壓偏高。

    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，無功功率補償技術的發(fa)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投切,同(tong)時還可完成過壓，欠壓、功率(lv)因(yin)數(shu)等(deng)參數(shu)的存貯(zhu)和顯示。TSC補(bu)償裝置操作無涌流(liu),跟蹤響應快，并具有各種保護功能，值得大力推(tui)廣。

    2.靜止無功發生器(SVG)

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    靜(jing)止(zhi)無(wu)功(gong)發(fa)生器(SVG)又稱靜(jing)止(zhi)同步(bu)補(bu)償(chang)(chang)器(STATCOM，是采用GTO構成的(de)自換相變流(liu)器，通過(guo)電(dian)(dian)壓(ya)電(dian)(dian)源(yuan)逆變技術提供超(chao)前和滯后的(de)無(wu)功(gong)，進(jin)(jin)行(xing)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)(chang),若(ruo)控(kong)制方法得當，SVG在補(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)功(gong)率的(de)同時還可以對諧波電(dian)(dian)流(liu)進(jin)(jin)行(xing)補(bu)償(chang)(chang)。其(qi)調(diao)節速度更快且不(bu)需要大容量(liang)(liang)的(de)電(dian)(dian)容，電(dian)(dian)感等儲能元(yuan)件,諧波含量(liang)(liang)小，同容量(liang)(liang)占地面積小，在系(xi)統(tong)欠壓(ya)條件下無(wu)功(gong)調(diao)節能力強，是新一代(dai)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)(chang)裝置的(de)代(dai)表,有很(hen)大的(de)發(fa)展前途(tu)。

    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(you)很快(kuai)的響(xiang)應速度，對變化的諧波和無功功率都能實施動態補(bu)償,并(bing)且其補(bu)償特性(xing)受電網阻抗(kang)參數影響(xiang)較小。

    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聯(lian)型。并聯(lian)型中有(you)單獨使用、LC濾(lv)波器混(hun)合使用及注入電(dian)路(lu)方式，目前并聯(lian)型占實用裝置(zhi)的大多數。

    4.綜合潮流控制器。

    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(shu)的最新發展方(fang)向，對(dui)電網(wang)規劃(hua)建設和(he)運行將帶來重要的影(ying)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)(de)(de)研究(jiu)仍(reng)在繼續(xu),研究(jiu)的(de)(de)(de)重點集中在控制(zhi)策略(lve)上,試圖(tu)借助(zhu)于人工智能提高(gao)靜(jing)止無功(gong)補償裝置(zhi)的(de)(de)(de)性(xing)能。隨著大功(gong)率(lv)電力(li)電子(zi)器(qi)件(jian)技術的(de)(de)(de)高(gao)速發(fa)展,未來(lai)的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)容量將逐步(bu)提高(gao),應用(yong)(yong)有源濾(lv)波器(qi)進(jin)行諧波抑制(zhi)，以(yi)及應用(yong)(yong)柔性(xing)交流(liu)輸電系統(tong)技術進(jin)行無功(gong)功(gong)率(lv)補償,必(bi)將成(cheng)為(wei)今后電力(li)自動化系統(tong)的(de)(de)(de)發(fa)展方向。