无功补偿技术论文范文

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第1篇

论文关键词:无功补偿技术;作用;现状;发展趋势

无功功率补偿装置的主要作用是:提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量。在长距离输电中,提高系统输电稳定性和输电能力,平衡三相负载的有功和无功功率等。

一、无功功率补偿的作用

1、改善功率因数及相应地减少电费

根据国家水电部,物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值,相应减少电费:

(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上。

(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上。

(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。

2、降低系统的能耗

功率因数的提高,能减少线路损耗及变压器的铜耗。

设R为线路电阻,ΔP1为原线路损耗,ΔP2为功率因数提高后线路损耗,则线损减少

ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)

比原来损失减少的百分数为

(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)

式中,I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)补偿后,由于功率因数提高,U2>U1,为分析方便,可认为U2≈U1,则

θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)

当功率因数从0.8提高至0.9时,通过上式计算,可求得有功损耗降低21%左右。在输送功率P=3UIcosφ不变情况下,cosφ提高,I相对降低,设I1为补偿前变压器的电流,I2为补偿后变压器的电流,铜耗分别为ΔP1,ΔP2;铜耗与电流的平方成正比,即

ΔP1/ΔP2=I22/I12

由于P1=P2,认为U2≈U1时,即

I2/I1=cosφ1/cosφ2

可知,功率因数从0.8提高至0.9时,铜耗相当于原来的80%。

3、减少了线路的压降

由于线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。

二、我国电力系统无功补偿的现状

近年来,随着国民经济的跨越式发展,电力行业也得到快速发展,特别是电网建设,负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升,也使电网中无功功率不平衡,导致无功功率大量的存在。目前,我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式:

1.同步调相机:同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表,它虽能进行动态补偿,但响应慢,运行维护复杂,多为高压侧集中补偿,目前很少使用。

2.并补装置:并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置,但电容补偿只能补偿固定的无功,尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化,但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节,不能实现无功的平滑无级的调节。

3.并联电抗器:目前所用电抗器的容量是固定的,除吸收系统容性负荷外,用以抑制过电压。

以上几种补偿方式在运行中取得一定的效果,但在实际的无功补偿工作中也存在一些问题:

1.补偿方式问题:目前很多电力部门对无功补偿的出发点就地补偿,不向系统倒送无功,即只注意补偿功率因素,不是立足于降低系统网的损耗。

2.谐波问题:电容器具有一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏;并且由于电容器对谐波有放大作用,因而使系统的谐波干扰更严重。

3.无功倒送问题:无功倒送在电力系统中是不允许的,特别是在负荷低谷时,无功倒送造成电压偏高。

4.电压调节方式的补偿设备带来的问题:有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,线路电压的波动主要由无功量变化引起的,但线路的电压水平是由系统情况决定的,这就可能出现无功过补或欠补。

三、无功功率补偿技术的发展趋势

根据上述我国无功功率补偿的情况及出现的问题,今后我国的无功功率补偿的发展方向是:无功功率动态自动无级调节,谐波抑制。

1.基于智能控制策略的晶闸管投切电容器(TSC)补偿装置

将微处理器用于TSC,可以完成复杂的检测和控制任务,从而使动态补偿无功功率成为可能。基于智能控制策略的TSC补偿装置的核心部件是控制器,由它完成无功功率(功率因数)的测量及分析,进而控制无触点开关的投切,同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。TSC补偿装置操作无涌流,跟踪响应快,并具有各种保护功能,值得大力推广。

2.静止无功发生器(SVG)

静止无功发生器(SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM),是采用GTO构成的自换相变流器,通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功,进行无功补偿,若控制方法得当,SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件,谐波含量小,同容量占地面积小,在系统欠压条件下无功调节能力强,是新一代无功补偿装置的代表,有很大的发展前途。

3.电力有源滤波器

电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术,对包含谐波和无功分量的非正弦波进行“矫正”。因此,电力有源滤波器有很快的响应速度,对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿,并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。

电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用装置的大多数。

4.综合潮流控制器

第2篇

为了满足电力网和负荷端的电压水平，保证电网的顺利运行，无功补偿技术应运而生，被广泛应用于高压电网和低压电网中，对维系电网的稳定性有重要的意义。利用无功补偿技术，会在一定程度上降低电力网中的损耗，从而减少电能运输过程中的损耗，提高电能的使用效率；利用无功补偿技术，能有效提升电网中供电设备的容量，有效控制配电系统的电压损耗。为了保证无功补偿技术的运行效果，在电力网和负荷端应该设置电容器、调相机等相应的无功电源。在电力系统中，无功功率最多的电气设备当属异步电动机和变压器等电感性负荷，它们占80%.在实际操作中，供电企业可以采用静态或动态无功补偿方式，以保证各项设备的正常运行。

2电力无功补偿的关键技术

在电气自动化工程中，电力无功补偿的电力负荷功率因数是重要的技术指标。在电力系统中，功率因数越大越好，功率因素越大，无功功率的传输就会大大减少，从而减少有功功率的损耗。因此，在电气自动化工程中，应该适当提高电力负荷的功率因数，有效改善电压质量。另外，并联电容器补偿无功功率也是电力无功补偿的重要关键技术。用电容器的无功补偿能够有效降低电网线损，为用户提供优质的电压。其中，在电容器投入和切除的过程中，无功补偿电压会发生变化。

3具体应用

3.1设计真空断路器

在电气自动化中，利用无功补偿设计能够有效节约成本，被广泛应用于实际工作中。借助于无功补偿技术，将固定滤波器与合闸管调节电抗器有机结合起来，从而形成新的无功补偿装置。在实际使用过程中，有效保证了滤波器的电流平衡，最大限度地满足电气自动化系统的功率因数需求，在短时间内实现对系统的无功补偿，从而在降低能耗方面发挥重要的作用。

3.2对用电客户进行无功补偿

在对用电客户进行无功补偿的过程中，主要的实现途径有2种：①利用无功补偿使用户的实际电力功率因数与国家预期的电力功率因素相符，逐渐增多电费补偿，增强群众的节能意识，对用户实现无功补偿；②将无功补偿技术应用于用户内部配网中，有效降低无功消耗，减轻能源压力。通过这2种途径可以有效降低能耗，减轻用户的经济压力。

3.3对回路电流进行无功补偿

在对电流回路进行无功补偿的工程中，主要手段是借助固定滤波器来实现。借助固定滤波器调节饱和电感器，改变其内部的磁能饱和程度，从而改变感性电流，最终实现对回路电流进行无功补偿的效果。在这个过程中，回路中的感性电流与固定滤波器中的多余电容性相互抵消，从而保证了电流的平衡性。然后，用串联的方法将滤波器和电抗器连接在一起，实现两者的电压串联，调节降压按钮就可以实现对电压的调控，降低电网中的电压，最终实现无功补偿的效果。

3.4应用实例——以某变电站为例

在实际生活中，该变电站是一个供电中心，承担着整个区域的供电任务。由于区域内用户的需求不同，所以，其供电的电压等级也分为好多不同的类型。在配电过程中，按照“分级补偿、就地平衡”的原则，在配电过程中普遍采用了无功补偿技术，平衡了配电线路和电力用户的无功功率，使变电站无需再单独承担无功电力。在该变电站的配电过程中，容性无功补偿装置得到了广泛的应用，在该区域的电力配网中发挥着重要作用，极大地降低了电力输送过程中的能量损耗，并且对负荷两侧的无功补偿也起到了兼顾的作用。在使用过程中，容性无功补偿装置的相关性质是根据主变压器容量来确定的，一般确定为主变压器容量的10%～30%.在变电站的实际操作过程中，如果主变压器的最大负荷为35～110kV，则必须保证高压侧功率因数要大于0.95.如果主变压器的单台容量大于40MVA，则应该为每台主变压器配置2组以上的容性无功补偿装置，以确保无功补偿技术能够正常运转，保证技术的使用效果，实现降低能耗的目标。在该变电站的实践过程中，应该以自身的无功损耗补偿为主。为了确定最佳的补偿容量，在实践中应该遵循以下3个原则：①保证无功补偿技术的主要应用场所是主变压器的无功损耗，空载状态和负载状态下的无功损耗都包含于其中；②如果主变压器长期处于轻负荷状态，则补偿容量可以直接选取最小值补偿；③对于负荷重的主变压器，应该先提高电压幅度，根据电压幅度的具体状态选择补偿容量。

4结束语

第3篇

稳态补偿和迅速跟踪补偿相结合的方式，是目前电力系统无功补偿的一个新趋势，它对于一些大型的重工钢铁企业等用电量较大的工业用电有着很好的节能降耗作用，特别是在这种工业设备用电量大、负载变化频率快、波动的幅度大的情况下，其能够及时的进行跟踪无功补偿，具有较好补偿效果。这种无功补偿的方法不仅给企业降低了能耗和成本，而且能够很好的扩充设备的容量，提高其功率效率，从而提高其生产产量。

2改进电力系统无功补偿的投切方式

智能复合投切开关智能复合投切开关，其是结合了固态继电器与交流接触器的优点，并通过并联的方式连接，其很大程度上降低了能耗，还能够快速的进行投切。机电一体智能真空投切开关机电一体智能真空投切开关，其是采用低压真空消弧空室和永磁的操作机构，其能够很好的适应电容器串联电抗回路的投切，且其具有使用寿命长，高可靠性的特点。过发触发固态继电器投切开关过零触发固态继电器投切开关，其在投切过程中对电网无冲击、动态响应快、且无涌流出现，其使用寿命一般也比较长，但其有一定的功耗。

3采用智能无功控制策略

采用智能无功控制策略的意义对于目前的新的技术环境来说，其具较强的复杂性与变化性的特点，这对电网技术的升级与改造来说，是一个新的挑战与机遇。采用智能无功控制策略，对于目前的电网负载来说，是一个新的升级改造的技术革新的过程，它必定会对我国的电网电力系统的发展贡献出新的力量。

4无功补偿技术在电网中的应用

无功补偿技术在电力自动化技术中的应用有着重要的作用，其对电力系统中无功负荷的补偿，很大程度上降低了电力系统的电能损耗，有利于节约能源。随着电力系统自动化智能化建设的加快，无功补偿技术也必将迎来新的技术发展。首先对于传统的老旧元器件来说，由于其有着一定的功耗，而且效率低，所以其必将会被新的技术所淘汰。新时期下，淘汰落后无功补偿技术与设备，推广最新的无功补偿技术新思想，实现新的电力系统的无功布局，以消除传统无功补偿技术的低效能、高功耗的问题是电力系统无功补偿技术发展的新趋势。无功补偿技术作为一种降低电网能耗的技术手段，其效能的发挥对于电网在运行中的损耗值的大小起着关键性的作用。所以要加快对电力系统智能化无功补偿技术的布局和引入，对智能化无功补偿技术的布局，要从思想上对其有一个全新的认识，其就是对电网元功平衡要做到实时、实地、零传输的要求。电网无功补偿的零功率平衡是指，在任何一个地方，任何一个瞬间，无功功率都可以自动调节平衡，从而保证输变电站线路及电压层级之间的元功率传输为零，这样才能真正做到无功功率的真正的平衡。在电网的发展与应用中，要提升电网的运行效率，就要不断对电网的无功补偿技术进行改进和更新。对电网无功补偿技术的改进和更新，要从整个电网的整体布局与运行进行设计与控制，同时还要引入现有的自动化智能化控制系统，从整体上根据电网中各种物理数据之间的动态变化与关系，通过自动化智能化控制系统进行调控补偿，真正使得电力系统的无功补偿做到实时实效的功能特点。

5结语

第4篇

关键词：电力电子，逆变，整流，谐波

 

0.引言

随着我国经济的发展，用电设备的类型越来越多。在三相供电系统中，除了大量的对称负荷外，还新增了许多不对称负荷和单相负荷。由于单相负载的大量应用，且各负荷的用电不同时等原因，导致三相四线制配电系统出现了严重的三相不平衡的运行状态，给系统的安全稳定运行和用户设备的正常可靠使用造成了严重的危害。

本文中从人工和技术两方面提出了目前三相不平衡的解决方法，重点解析了新技术方面的内容，突出了各种方法的优缺点，并提出采用大容量电力电子技术的基本方法。

1.国内外三相平衡系统研究现状

1.1人工方面：

(1) 完善基础资料：每年组织专人在春季绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区供出的各相上的用电户名、户数、电能表的型号等有关数据绘制成方便易查看的表格, 平时经常检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况及时更新。

(2) 加强测试：给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,对配电变压器负荷状况做到心中有数,为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。利用检修停电时间调整负荷。

(3) 加强用电管理：对临时用电，季节性用电，管理人员必须熟悉情况，如安装地点、用电量的变化情况等, 根据情况及时做好负荷调整工作。新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 进行合理搭接, 尽可能均匀分配到三相电路上。注意大的三相四线制用户内部三相负荷平衡问题, 协助他们调整本单位三相负荷。

(4) 调整三相负荷做到“ 四平衡”：四平衡既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量作为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。由于三相同时引人负荷点比单相引入负荷点时损耗显著减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点, 尽量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别从三相引下, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。

1.2新兴技术方面：

（1）三相自动平衡器

用于380 V 配电网中的平衡器的工作原理如下图所示，电流采样器采集配电网三相电流，通过模/数转换器将模拟信号转换为数字信号，经接口电路送至单片机进行比较，发出指令，输出放大后启动开关控制电路，将大电流相中一部分负载切换到小电流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相电流不平衡度满足要求，实现三相相对平衡。当三相负载的变化未超过允许值时，平衡器不予调整，维持现状，以避免频繁切换。

图1 三相自动平衡器的工作原理框图

（2）早期无功补偿装置

早期的无功补偿装置主要是无源装置，方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器，它主要包括同步调相机和静电电容器。

同步调相机又称同步补偿器，是早期无功补偿装置的典型代表。它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。当系统电压下降时，它通过控制励磁发出和吸收无功功率，并通过电压调节器自动调节无功功率的大小以维持端电压恒定。它的损耗和噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢。

静电电容器可以改善线路参数，减少线路的感性无功功率，补偿系统的无功功率。由于它供给的无功功率与节点电压的平方成正比，当节点电压下降时，它供给的无功功率反而会减少，所以静电电容器的无功功率调节性能较差。论文参考。但由于其维护较方便!装设容量可大可小，既可集中使用又可分散装设，所以目前仍是中国采用的主要补偿装置。

同时，无源装置使用机械开关，它不具备快速性、反复性和连续性的特点，因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。

（3）静止无功补偿装置SVC

静止无功补偿器(StaticVar Compensator)，是将电容器（及电抗器支路）与输电线路并接，通常接于开关站或变电所母线，通过晶闸管控制的无功功率动态补偿，调节母线电压和线路无功功率在所需水平上，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。

SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR）、晶闸管相控电抗器型（TCR）、晶闸管投切电容器型（TSC）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）等几种不同类型。世界各国普遍采用TCR和/或TSC型SVC作为电网的动态无功支撑点，以提高输电能力或加强电网的安全稳定运行。

SVC特点：

1、应用较为成熟，目前应用较多。

2、自身产生较大谐波，需无源滤波器配合。

3、TCR只提供感性无功，容性无功需FC或TSC电容器组提供，占地面积大。

4、响应速度慢（2~3个周期）。论文参考。

5、对快速的冲击负荷补偿效果较差。

(4) 静止无功发生器(SVG)

SVC装置为补偿 0～100 %容量变化的无功功率，几乎需要 100 %容量的电容器与超过 100 %容量的晶闸管控制电抗器，铜和铁的消耗很大。论文参考。从技术发展来说，这种类型的静补偿装置已不能说是先进的。近年来的发展趋势是采用可关断晶闸管（GTO）构成的自换向变流器，通常称为静止无功发生器（SVG），它既可提供滞后的无功功率，又可提供超前的无功功率。

SVG是采用 GTO 构成的自换相变流器，它把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小与相位可改变基波无功电流的大小与相位。当逆变器基波电压比交流电源电压高时，逆变器就会产生一个超前（容性）无功电流。反之，当逆变器基波电压比交流电源电压低时，则会产生一个滞后（感性）无功电流。因此它能与系统进行无功功率的交换 ,故称其为“无功发生器”。

与 SVC 相比，其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强。

(5)Smartpower节电器

SmartPower系统节电器利用“平衡控制变压系统”绕组的相互交叉连接，可以消除各相位间的电压和电流的不均衡，维持控制其平衡性。

这种特殊绕组，可以相互补偿铁心的磁通量，最大限度地控制各相感应电动势的一致性，从而保持三相平衡，降低零线电流等额外损耗，它是最新一代可以改善电力消费状况高新技术产品。

2.研究趋势和前景展望

随着电力电子器件容量的不断增大以及价格的逐步下降，使用基于电力电子器件的技术来替代原来的机械开关方式的解决方法也将是今后的发展趋势。三相系统中基波不平衡度在增大的同时，由于各次谐波所导致的不平衡问题将成为将来所遇到的主要问题，因而需要有一种方案来同时解决基波无功和有功不平衡，以及消除由谐波造成的不平衡。本文提出的设计方案具备了解决上述问题所需要的全部功能，因而是未来最有发展前景的解决方案之一。

拟采用的装置功能原理图下图所示。

图2 本装置的结构原理框图

装置工作原理如下：原始的不平衡负载可能引起较大的中线电流，如图中ILN所示。若不进行补偿，则此电流将流入系统中线。在系统与负载中间增加一个三相不平衡补偿装置，该装置从系统吸收三相对称的基波电流，通过整流桥变换为直流，再通过具有中线的逆变桥变换为所需要的电流。以中线电流为例，对装置来说若以流入装置为电流的参考方向，则如能使得装置中线吸收的电流与负载侧中线电流一样，即ILN=IFN，则对系统中线而言，ISN=ILN-IFN=0。从而解决了系统侧中线电流过大的问题。同时装置的ABC三桥臂还可根据参考电流产生所需要的电流，对负载的不平衡三相电流进行补偿，目标是使得系统侧ABC三相的电流为三相基波对称分量。从而解决三相不对称问题。

3.结论

采用不同的方法各具有其优劣性，本文提出的采用大容量电力电子技术，装置适应能力强，响应速度快，控制精度高，装置无任何耗能元件，节能效率更高。采用三相四线制结构，能同时补偿不平衡电流，同时还可滤除谐波并提供无功功率的支持。因此是未来最有发展前景的解决方案之一。

参考文献：

[1]王兆安，电力电子技术[M].北京:机械工业出版社，2000

[2]王兆安，谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社，2006

[3]梅岭芳，配电网的三相平衡[J].工业加热，2007

[4]张红，谭万禹.STATCOM与SVC在电力运行系统中的比较分析[J].吉林电力，2009

[5]罗昭波，配电变压器三相平衡与无功自动补偿[J].降损节能，2007.

第5篇

Abstract： In the coal mine there are lots of perceptual load in power system. Reactive power can't meet the demand. This paper use FPGA for rapid real time calculation of reactive power， with the improved nine area chart as a reactive power compensation strategy， avoid frequent for compensation equipment， prolong the service life of equipment. For fast dynamic reactive power compensation， improve system power factor， and improve the level of grid voltage. It also played a certain role in protecting the electrical equipment.

关键词： 无功补偿；FPGA；改进九区图

Key words： reactive power compensation；FPGA；improved nine area chart

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0045-02

0 引言

当前，煤炭资源在我国能源结构中仍然占有很大比重，所以煤炭资源的稳定生产关系极其重要。煤炭资源的开发和生产过程中所用到的大型设备如主、副井提升机、采煤机等都是以电能作为其动力能源的设备，因此一定要保证煤炭部门的正常用电。煤炭工业属于一级电力用户，但因地域环境等因素，不少煤矿距离大电网较远，使得用电电压较低，功率因数低于正常水平，无功功率不足，且广泛存在着三相异步电动机等大量的感性负荷，消耗大量无功，使得功率因数进一步降低，致使用电设备无法正常工作或损坏。

1 井下无功补偿设备与补偿方式

井下的无功补偿设备一般有以下几种静止电容器、静止补偿器与静止无功发生器等，常用的补偿方式有就地无功补偿、分散无功补偿和集中无功补偿等，这几种补偿设备和补偿方式各有各的优缺点，使用时根据井下电力系统的实际情况进行选择。并联电容器无功补偿技术是提高功率因数最直接、最经济的方式，且一般采用就地补偿的补偿方式，通过控制系统自动投切电容器，无功补偿的距离最短，减少无功在电力线路上的传输，节约电能。

2 无功补偿的基本原理

电力系统中的感性负荷需要消耗系统无功功率，使得系统无功减少，相应的功率因数降低，电压水平下降，而电容器等可产生无功功率的设备可以并联在感性负荷处，产生容性无功功率，以补偿感性设备消耗的无功，使功率因数增大，电压水平上升，起到补偿目的。

若系统的有功功率为P，我们假设有功功率P一定的情况下，感性负荷需要的无功功率为Q。没有进行补偿时系统无功功率为Q1，功率因数角为θ1，在此处进行无功补偿，补偿容量为Q2，则相应的功率因数角增大为θ2，功率因数值也相应增大，而复功率的有效值却减少了，提高了送电量，减少了无功在电力线路上的传播，节约了电能。另外，当系统无功不足时，产生的直接后果就是线路的电压过低，导致线路的电压损耗增大。

图2中系统的无功需求为QS，由电源提供的无功为QN，无功功率平衡后所决定的电压水平为正常电压水平UN，但当系统电源所提供的无功功率较少（图2中为QM）时，无功功率经过一定的条件也能达到平衡，但此时所决定的电压水平就会低于正常水平为U，使得一些设备因电压过低而被迫停机，所以当系统出现无功不足时需要及时进行合理的补偿，才可以有效避免这类情况的发生。

3 实现方法

在计算无功功率时需要对其进行快速傅里叶变换的复化计算，用以得到近乎瞬时的无功功率值，然后通过FPGA的相应的控制程序实现对并联电容器组地投切，起到补偿或减少无功的目的。系统电网中某次谐波的无功功率的计算式Qk=■（WukNik-NukWik）（1）

上式中的 Wuk、Nik、Nuk、Wik分别对应该次谐波下电压和电流信号的傅立叶变换系数。经FFT运算即可得到无功功率的表达式为

Qk=■{H2（k）+L2（S-k）-L2（k）-H2（S-k）}（2）

其中H、L为复数的实部和虚部两个数组，进行FFT时相应的蝶形运算的因子为D′s=cos？兹-jsin？兹 ？兹=■r

计算得到无功功率值后需要进行相应的控制策略分析，得到并联电容器的动作方式。控制策略一般选取无功功率补偿常用到的九区图控制策略，但因其本身存在着振荡及装置频繁动作的缺陷，所以需对九区图进行一些优化。

即在原有九个区域的基础上，把其中2、4、6、8四个区域又各自分成两个小区域，其中ΔQ为分接头调节一档引起的无功最大变化量，ΔU为为投切一组电容器组引起的电压最大变化量。这样进行改进之后使得无功功率的判断更为准确，不会在边界线上来回振荡，造成并联电容器的频繁投切。在使用FPGA完成对电容器的投切控制操作时需要在软件中设置采集电压电流信号的硬件接口和控制并联电容器投切的硬件接口而且需要对软件系统进行优化，减少延时，以保证准确快速地实现无功功率的补偿。

4 结束语

对煤矿电网无功功率进行补偿，文中用FPGA实现对无功功率的实时动态补偿，且采用改进九区图进行补偿的控制策略设置，避免了设备的误动作与振荡现象的发生。改善了电网电压水平，提高了功率因数，极大地改善了煤矿电力系统的电能质量，具有很好的推广价值。

参考文献：

[1]卢军晓，王富元.煤矿井下电力系统谐波与无功功率综合补偿的研究[J].装备制造技术，2010（8）.

[2]李明锋.煤矿无功优化方案与应用[D].山东科技大学硕士论文，2011.

第6篇

【关键字】县级供电区域 无功补偿 ESVG

中图分类号：U223 文献标识码： A 文章编号：

一、ESVG原理介绍

静止无功发生器（Energy Static Var Generator以下简称ESVG）是一种用于动态补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小变化的无功进行快速和连续的补偿。是电力系统无功补偿的第三代产品，其补偿过程是：无功发生器先将系统电压整流成直流并保存在一组直流电容器内．同时经过一组逆变器将此直流逆变成交流电压．通过连接电抗．与系统连接．如果所逆变的电压高于系统电压。则逆变器就像一组电容器那样向系统提供无功功率；如果电压低于系统电压它将消耗无功功率。

二、ESVG与传统固态电容补偿技术的比较

（一）、可靠性对比：

ESVG动态补偿采用全模块设计，安装、调试工作量小，基本免维护。通过控制控制柜进行自动控制，因此可实现连续可调，并且从最小容量到最大容量的过渡时间很短，因此可以真正实现柔性补偿。

传统的电容补偿装置中电容对系统谐波放大，系统存在具巨大隐患。同时需要定期的检查电容，并按时间更换，对电力系统有极大隐患。电容有经常漏油，鼓肚等现象且在投入电容时产生倍数较高的涌流，容易在接触器的触点处产生火花，烧损触头。切断电容时，容易粘住触头，造成拉不开。涌流过大对电容器本身有害，会影响使用寿命。

（二）、安全性比较

ESVG是可控电流源，不会产生过电流、不会产生谐波电压放大。其中ESVG保护类型包括：母线过压、母线欠压、直流过压、过流、输入缺相保护、输入错相保护、IGBT元件损坏检测等保护功能。传统无功补偿只有普通的器件保护，目前国内出现无线补偿引起的电气事故大部分是因电容对谐波放大，电容质量问题引起巨大隐患。

ESVG的响应速度快安全性高，可以实时跟踪冲击型负荷的波动，进行快速跟踪补偿。当ESVG装置投入以后，所有的负荷无功都由ESVG装置提供，系统提供的无功为跟踪系统无功变化，响应速度为0.5us完全达到快速补偿波动负荷的目的。

三、台区补偿现状

（一）、台区补偿前后基本情况

内黄县供电有限责任公司供电区域内最普遍最具代表性的典型农村街变100KVA的台区做该补偿实验项目。该台区主要低压负荷类型有：照明用电、空调、电机、电焊机、照明、烤箱等，如附表1低压用电需求明细表所示。耗电高峰期在每日12点及18点左右。原有台区无功补偿采用固态电容静态补偿50Kavr。采用固定投切装置，平均有效使用寿命5年。在台区安装静止无功发生器后台区功率因数提高到0.95，实现动态快速调节无功的目的。在安装后可降低供电线路的损失，提高电压质量，提高供电设备的有效利用率，同时具有抗谐波能力，更保证系统安全。

四、台区应用ESVG新型无功补偿后的经济效益分析

在新型无功补偿装置的产品寿命周期（十年）内，通过对比产品投入成本与投入后节省成本得出该项目的投资可行性。

节省总成本包含：台区提高的供电量＋低压线损提高后提高的售电量＋替代原有固态电容成套设备成本。

（一）、台区提高供电量

提高的变压器供电容量：对于原有供电变压器设备来讲，同样的额度容量下，cosΦ提高，视在功率不变，有功电流增加，无功电流减少，有功功率增加，无功功率减少。进行无功补偿后，便可提高用电承载率，变压器可满负荷运行。 无功补偿后增加变压器容量：P＝S*(1-cosφ1/cosφ2)。按根据测量数据保守估算功率因素提高十个百分点带入公式的：增加供电容量：10（KW）。累积计算年增加供电量：10*12*30*24*10=864000 （KWH）。

（二）台区补偿后情况

降低变压器可变损耗：

当功率因数由cosφ1，提高到cosφ2时，可变损耗降低的百分数可由下式求得:

P1＝P1RX10－3/U1 cos2φ1 (KW)

P2＝P2RX10－3/U2 cos2φ2 (KW)

(P)%=( P1-P2)/P1X100%＝（1-cos2φ1/cos2φ2）X100%

cosφ1 ----补偿前的功率因数

cosφ2 ----补偿后的功率因数

P1----补偿前的有功损耗

P2----补偿后的有功损耗

(P)% ----补偿后损耗降低的百分数

P1取75%平均额定负荷电流情况下，P1变压器的铜损 100KVA的铜损 1.8225（KW）

由上式可以算出功率因数提高时降低可变损耗的值 有上述参数带入计算得：

P1*(P)%=0.6865927 (KW)

累计计算周期内的节省电量；10*12*30*24*0.6865927 ＝59321（KWH）

合计：提高总的供电量是提高的变压器供电容量加上降低变压器可变损耗。即：提高总的供电量：864000＋59321＝923321（KWH）

（三）、低压线损提高后提高的低压售电量

（补偿前的平均低压线损－补偿后的平均低压线损）×月平均低压售电量

根据实际数据带入公式得：（5.6％-4.6％）×40000＝400 （KWH）

累计计算周期内的节省电量: 10*12**400 ＝48000（KWH）

（四）、替代原有固态电容成套设备成本

如传统的电容无功补偿装置产品寿命一般在五年。交流接触器不断频繁投切且使用寿命也有限。传统电容器无功补偿设备在五年内相当于主体部件需要进行更换一次，而ESVG补偿装置使用寿命保守估计都在10年以上，则5年使用寿命器件将节省设备维护投资费用可以清楚计算出来：50Kvar电容无功补偿装置设备主体及附属部件全套价格4000元，10年可节省替代2套原有设备成本在8000元以上。

五、新型台区补偿装置投入后效益分析

（一）、经济效益分析

在静止无功发生器在该台区投入使用后的节省成本:节省电费＋替代成本

节省电费＝（提高供电量＋提高的售电量）×均价

节省电费＝（923321＋48000）×0.50=485660 （元）

投入该产品将来带来潜在收益总额：

周期内十年间节省总成本：485660＋8000＝493660元

投入该产品价格30000元：按年利率5％折算该投资十年后折算：

30000（1+0.05）10＝48866元

显然493660元远远大于48866元，投资该项新型补偿装置可靠运行十年经济效益是正向收益的。该项投资是可行的。

（二）、管理社会效益分析

应用该产品减少以往固态电容频繁手工投切的操作危险隐患，使得无功投切管理更加智能化便捷化，减少供电所台区管理人员的工作量提高了工作效率。

社会效益分析：静止无功发生补偿器在国外是已经成熟的应用技术，在国内市场推广应用还非常少。安阳市供电区域的试点在农村典型台区安装该新型补偿装置，取得的成功经验可以推广应用，该产品在台区标准化治理中的示范引领作用显著。

【参考文献】

第7篇

关键词：功率因数；影响因素；补偿方法；容量确定

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能

1.影响功率因数的主要因素

1.1电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。根据前段时间数据统计分析，我矿所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因此，为了改善电力系统和矿山的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，根据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

1.3电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

1.4无功补偿原理

当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。

电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度f。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的几何和：

2.采用适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。

2.1合理选用电动机

合理选择电动机，使其尽可能在高负荷率状态下运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械特性，又要考虑它们的电气指标。举例说，三相异步电动机（100KW）在空载时功率因数仅为0.11，1/2负载时约为0.72，而满负载时可达0.86。所以核算负荷小于40%的感应电动机，应换以较小容量的电动机，并合理安排和调整工艺流程，改善运行方式，限制空载运转。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确合理的选择电动机的；

2.2提高异步电动机的检修质量

实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大，以免使功率因数降低。

2.3采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿

由电机原理可知，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给我矿的无功功率，从而提高了我矿的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行状态，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即可以向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

2.4正确选择变压器容量提高运行效益

对于负载率比较低的变压器，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善本企业电网的自然功率因数。如：对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开，通过联络线提高负荷率。

通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。知道了功率因数的提高对电力企业的深远影响，下面我们将简单介绍对用电设备进行人工补偿的方式和对补偿容量的确定方法。

3.设计总结

以上是我浅谈功率因数对我矿供电A电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和企业效益，介绍了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的一般方法，还阐述了如何确定无功功率的补偿容量及无功功率的三种人工补偿的具体方式，集中探讨了无功补偿技术对我矿的高、低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和企业效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的，为保证降低电网中的无功功率，提高功率因数，保证有功功率的充分利用，提高系统的供电效率和电压质量，减少线路损耗，降低配电线路的成本，节约电能，通常在高、低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置。

4.设计心得体会

通过这次毕业设计论文让我重新对影响大红山供电的因数有了全新的认识，这也是我第一次独立从找资料到写论文，经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过这次设计培养了我独立工作与学习合理安排相互调节的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的工作生活有巨大而重要的影响。

参考文献：

[1]主编：孟祥忠.《现代供电技术》.清华大学出版社，2006年第一版，1-303页。

[2]王兆安，杨君，刘进军，王跃.《谐波控制和无功功率补偿》，机械工业出版社，2006年第二版，1-444页。

第8篇

论文摘要：电压是衡量电能质量的一个重要指标。电力系统中各种用电设备只有在电压为额定值时才有最好的技术和经济指标。但是在电力系统的正常运行中，用电负荷和系统运行方式是经常变化的，由此引起电压发生变化，不可避免地出现电压偏移。而电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则就会偏离额定值。

1、前言

总体来说，电力系统有效和可靠的运行，电压和无功功率的控制应满足以下目标：

1.1系统中有所有装置的在端电压应在可接受的限制内。

1.2为保证最大限度利用输电系统，应加强系统稳定性。

1.3应使无功功率传输最小，以使得RI2和XI2损耗减小到最小。

当负荷变化时，输电系统的无功功率的要求也要变化。由于无功功率不能长距离传输，电压只能通过遍布整个系统的具体装置来进行有效控制。

2、无功功率的产生和吸收

同步发电机可以产生或吸收无功功率，这取决于其励磁情况。当过励时产生无功功率，当欠励时吸收无功功率。

架空线路产生或吸收无功功率取决于负荷电流。当负荷低于自然负荷（波阻抗），线路产生纯无功功率；当高于自然负荷时，线路吸收无功功率。

地下电缆，由于它们对地电容较大，因此具有较高的自然负荷。它们通常工作在低于自然负荷情形下，因此在所有运行条件下总发生无功功率。

变压器不管其负载如何，总是吸收无功功率。空载时，起主要作用的是并联激励电抗；满载时，起主要作用的是串联漏抗。

负荷通常吸收无功功率。由电力系统的供电的典型负荷节点由许多装置所组成。这种组成随日期、随季节和气候的变化而不同。通常负荷节点的负荷特性是吸收无功功率的，复合负荷的有功功率和无功功率都是电压幅值的函数。具有低的滞后功率因数的负荷使传输网络有大的电压降落，因而供电也不经济，对于工业用户，无功功率通常和有功功率一样要计费，这就鼓励企业通过使用并联电容器来提高负荷功率因数。

3、无功功率的补偿

3.1无功功率不足的危害：交流电力系统需要电源供给两部分能量：一部分将用于做功而被消耗掉，这部分称为“有功功率”；另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有做功，称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立磁场，电动机，变压器等设备就不能运转。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件正常工作所需要的功率交换。无功功率不足，无功电源和无功负荷将处于低电压的平衡状态，将给电力系统带来诸如出力不足，电力系统损耗增加，设备损坏等一系列的损害，甚至可能引起电压崩溃事故，造成电网大面积停电。

3.2无功补偿原理：在交流电路中，纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电感负载中电流之后电压九十度，纯电容负载中电流超前电压九十度，也就是说纯电容中电流和纯电感中的电流相位差为180度，可以互相抵消，即当电源向外供电时，感性负荷向外释放的能量由荣幸负荷储存起来；当感性负载需要能量时，再由荣幸负荷向外释放的能量来提供。能量在两种负荷间相互交换，感性负荷所需要的无功功率就可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，实现了无功功率就地解决，达到补偿的目的。 转贴于

3.3无功补偿的三种形式：

3.3.1集中补偿

集中补偿就是把电容器组集中安装在变电所的二次侧的母线上或配电变压器低压母线上，这种补偿方式，安装简便，运行可靠，利用率高，但当电气设备不连续运转或轻负荷时，又无自动控制装置时，会造成过补偿，使运行电压升高，电压质量变坏。季节性用电较强，空载运行较长又无人值守的配电变压器不宜采用。

3.3.2分散补偿

分散补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所个分路的出线上，形成抵押电网内部的多组分散补偿方式，它能与工厂部分负荷的变动同时投切，适合负荷比较分散的补偿场合，这种补偿方式效果较好，且补偿方式灵活，易于控制。

3.3.3个别补偿

个别补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的方法，把电容器直接接到单台用电设备的同一电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开，俗称随机补偿。这种补偿方法的效果最好，它能实现就地平衡无功电流，又能避免无负荷时的过补偿，是农网中队异步电动机进行补偿的常用方法。

3.4无功补偿设备

根据补偿的效果而言，电容器可以补偿负荷侧的无功功率，提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。电抗器可以吸收电网多余的线路充电功率，改善电网低谷负荷时的运行电压，减少发电机的进相运行深度，提高电网运行性能。

3.4.1无源补偿设备装置

并联电抗器，并联电容器和串联电容器。这些装置可以是固定连接式的或开闭式的，无源补偿设备仅用于特性阻抗补偿和线路的阻抗补偿，如并联电抗器用于输电线路分布电容的补偿以防空载长线路末端电压升高，并联电容器用来产生无功以减小线路无功输送，减小电压损失；串联电容器可用于长线路补偿等。电力系统变电站内广泛安装了无功补偿电容器，用来就地无功平衡，减少线损，提高电压水平。

3.4.2有源补偿装置

通常为并联连接式的，用于维持末端电压恒定，能对连接处的微小电压偏移做出反应，准确地发出或吸收无功功率的修正量。如用饱和电抗器作为内在固有控制，用同步补偿器和可控硅控制的补偿器作为外部控制的方式。

4、结束语

无功补偿对提高功率因数，改善电压质量，降损节能、提高供电设备的出力都有很好的作用。只要依靠科技进步，加大资金投入，优化无功补偿配置，实现无功的动态平衡是完全可能的。

参考文献：

[1] PRABHA KUNDUR 著.电力系统的稳定与控制[M]．中国电力出版社．

第9篇

对于用电设备的功率因数，其用途可以对测算电能损失。在实际中现场技术可以对达不到标准的功率因数进行调整，使其满足电路要求，实现节约电能的目的。本文分析了无功补偿的作用和近年来无功补偿得应用方式，对于无功补偿技术的应用，在低压的电网中和耗电设备中节约电能达到提高功率因数的目的已成为一种必然趋势。

【关键词】

无功补偿；补偿手段；功率因数

1 无功补偿的基本知识

无功补偿的原理

有功功率，无功功率为电网输出功率的内容。机械设备通过能的转化直接将电能转化为人们日常所需的机械能、热能、化学能或声能，并利用这些能直接为人们工作，通过用电器做功的形式，其中能的转化功率称为有功功率！若电能可以与其他形式的能在电网中进行往复性的相互转换，必要时候还可为电气设备做功提供一定的能！则此过程的转化功率称为无功功率，此电能大多于电磁元件建立磁场，电容器建立电场时所占用。电流在电感，电容元件中做功时，电流电压不同相位！电流滞后电压90℃。是电流在电感原件中做功。若超前则是于电容元件中做功。同一电路中，电感可通直隔交，而电容则通交隔直，所以二者电流反向相位反向。利用此原理，若于电磁元件电路中合理配置电感，电容元件，利用其电流方向的性质，让其电流相互抵消，使相位差缩小，即可达到更加有效的利用电能做功的目的，这就是无功补偿的道理。

在电路中，需要无功功率的都是感性负荷，感性元件和容性元件接入同一电路中既为无功补偿。因容性装置储能多，在电路中释放能量，释放的能量由感性负荷吸收。在此过程中能量得到转化。因为感性负荷需要的无功功率能从容性装置中得到补偿，这个过程称为无功补偿。（1）

2 无功补偿设备及无功补偿的方式

根据补偿方式的不同，有三种划分，调感式设备，调容式设备及静止无功发生器设备。前二种属于无源式补偿装置，静止无功发生器属于有源发生装置。现今使用较广的是无源补偿装置，而以调容式为主，因为调感式装置一般装有铁芯，而采用调容装置一般占地较小，成本较低。此外，要想改变晶闸管的补偿容量可调整晶闸管的导通角，此种方式既为调感式补偿，而电网中，大多时候都是需要补偿容性的无功功率，采用调感式须串联比较大的电容，因此，负荷侧主要采用调容式，比较大的电能传输系统则采用调感式。静止无功发生器是较为新型的补偿装置，其可补偿容性无功功率，又可补偿感性无功功率。是新一代的无功补偿装置。（4）

2.1 交流斩波无功补偿器

在传统并联无功补偿电容的基础上，在电网和电力电容器之间加入一个交-交变频接口电路的控制，得到一超前电网电压90°，可通过对对容性电流的幅值调节。实现对交流网侧感性无功功率的连续动态的补偿。最终使得网侧功率因数为1.交流斩波无功补偿器主要由网侧滤波器，交-交斩波器及补偿电容器组成。

2.2 动态补偿的晶闸管投切电容器（TSC）

对于电网中的无功功率进行的方法有多种，而大多采用装设补偿晶闸管投切电容器。因为晶闸管电流的特殊性，将二个晶闸管反并联即可将电容器和电网分开的作用，此法用于晶闸管投切电容器设备中。当电网的无功功率欠佳时，晶闸管导通，电容器接到电网中，对无功功率进行补偿。若晶闸管关断，则电容器脱离电网，此时电路不需要补偿。

晶闸管投切电容器的优点在于对无触点开关方式的实现，如高频率的开通与关断，且在开通和关断过程中，没有触点可避免开通与关断过程中产生的电弧，燃烧触点。而且因其响应速度快，控制精度得以有效提高。晶闸管投切电容器由于其他开关在于，晶闸管响应要快得多，可以提高控制精度。更加方便的实现零电压投切控制，另外，出于其响应速度的提高，一些最新的投切控制理论，也可以方便的用于实践中（2）.

2.3 以补偿感性无功功率的混合静止同步无功补偿器[HSTATCOM]

[HSTATCOM]由无源和有源部分组成，晶闸管投切电容器结构（TSC）为无源部分主要内容，投切开关为晶闸管与二极管反并联组成的双向开关。可保证电容器组无过度投切。抑制涌流，防止谐波放大的实现可通过于电容器回路中串联电抗器。有缘部分（STATCOM）采用电压源型逆变器，直流侧利用电容器维护电压恒定，逆变器与电抗串联接入系统。为得到逆变器输出的连续可调的感性，容性及无功电流保持系统频率因数的100%，可根据系统电压，负荷电流及电流信号控制逆变器的电压的幅值和相位。

2.4 动态无功补偿器（DSTATCOM）

近年来一种新型补偿器在配电网无功补偿和电网电能质量调整中得到了广泛的应用，即动态补偿器，动态补偿器凭借其补偿能力强，补偿范围广，性价比高，且可对电网电压闪变，电压跌落，三相不平衡等电压质量问题进行补偿等特点夺颖而出！最为显要的是其能综合补偿负载端的功率因数低的问题。

在不考虑电阻和电感损耗的情况下动态无功补偿器不需要从电网吸收有功功率故系统电压和逆变器的交流侧电压同相位，通过改变二者得相位差就可以改变连接电抗器上的电压，进而控制其电流的大小和方向。而实际应用中由于连接电抗器和开关器件本身的损耗，及输电线路得阻抗，管压降等原因，系统电压和逆变器交流侧电压，不可能等相位。由此带来的损耗，归算到交流侧等效电阻，逆变器本身不需要消耗有功能量，这个能量由电网电压提供。若想利用动态补偿器补偿无功功率的大小和性质，可通过改变动态无功补偿器的输出交流电压幅值的大小及与电网电压的相位的差值。以达到目的。

3 结论

文中主要介绍了无功补偿技术的原理，介绍了现今社会对于无功补偿技术的应用手段，对于近年来较为先进的无功补偿方式的介绍，及各种补偿方式对功率因数的影响以达到补偿技术的经济性、合理性、安全可靠性，达到节约的目的。

【参考文献】

[1]贾时平，刘桂英编著.静止无功功率补偿技术[M].北京中国电力出版社，2006

[2]李耀斌.基于DSP的TSC型动态无功补偿装置的研究[D].西安科技大学硕士学位论文，2009

第10篇

论文关键词：配电系统；动态无功补偿装置

一、配电系统中的动态无功补偿装置

无功功率补偿，简称无功补偿，在电力供电系统中起到提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网供电质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统的电压波动，谐波增大等诸多不利于电网安全运行的因素。无功补偿分动态和静态两种方式。静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，动态补偿是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。一般的补偿是有级的，也就是常用的补偿装置如电容，是按组来进行投切的，也就是用电系统里产生的无功不会是你补偿的一样多，但是由于这种补偿已经将功率因数达到了例如0.95，已经很好了。但是有的负载，其工作时无功的变化量非常大，且速度非常快，可以达到毫秒级，如电焊机，一个工作周期才0.2秒左右，其间还有几十秒的半负荷及几十秒的停顿，而无功在工作时也是不规则的快速改变着。象这样的负载采用常用的无功补偿装置是无法实现的，只能用“动态”补偿。

所谓“动态”即快速性、实时性，一是补偿速度一定要快；二是用电负载需要多少无功，补偿装置就补偿多少无功。这是动态补偿的两个基本特征。但不是非得两个都具备才是动态补偿，有的负载虽然无功变化快，但是无功量的改变是固定的，此时用速度快的无功补偿也可以办到，也就是说这个动态补偿强调的单单是迅速。

动态无功补偿装置由高压开关柜(包括高压熔断器、隔离开关、电流互感器、继电保护、测量和指示部分等)、并联电容器、串联电抗器、放电线圈(或者电压互感器)、氧化锌避雷器、支柱绝缘子、框架等构成。动态无功补偿装置根据改善和提高功率因数，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率功能强大，液晶字段显示，性能可靠稳定，抗干扰能力极强。靠无功控制器根据线路力率情况自动投、切补偿量，以确保功率因数基本恒定于某一设定值附近；后者表示手动投入固定值补偿量，不随线路力率情况改变补偿量，此类方式除非补偿量刚好合当，功率因数才会达标。

无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。功率因数型这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都较容易实现。无功功率（无功电流）型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果。用于动态补偿的控制器要求就更高了，一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的，要求控制器抗干扰能力强，运算速度快，更重要的是有很好的完成动态补偿功能。

二、动态无功补偿装置最优利用方法与原理功能

配电线路无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护措施也要一切从简，可采用熔断器或者避雷器作为过流和过压保护。线路补偿方式这种方式具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。

在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中：由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。对于三相不平衡电流，电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。 　电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，还会增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，最终会造成三相电压的不平衡。

调整不平衡电流无功补偿装置，有效地解决了这个难题，该装置具有在补偿线路无功的同时调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，三相电流调整至平衡。实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以上，使不平衡电流调整到变压器额定电流的10%以内。

工作原理：无功动态补偿装置由控制器、过零触发模块、晶闸管、并联电容器、电抗器、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率等，通过微机进行分析，然后计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。

目前，国内的动态补偿的控制器和国外的同类产品相比还要有很大的差距，一方面是补偿功率不能一步到位，冲击电流过大，系统特性容易漂移，维护成本高；另一方面是在动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好。另外，相应的国家标准也还没有达到一定标准，这方面落后于发展。但是运算速度快，抗干扰能力强，最重要的是有很好的完成动态补偿功能。

无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

动态无功率补偿装置的主要功能：1、提高线路输电稳定性；2、维持受电端电压，加强系统电压稳定性；3、补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能损耗；4、抑制电压波动和闪变；5、抑制三相不平衡。

动态无功率补偿装置的主要问题：1、电容器损坏频繁。2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。3、电容器组经常投入使用率低。

三、在配电系统中动态无功补偿与静态补偿区别

（一）前者表示靠无功控制器根据线路力率情况自动投、切补偿量，以确保功率因数基本恒定于某一设定值附近；后者表示手动投入固定值补偿量，不随线路力率情况改变补偿量，此类方式除非补偿量刚好合当，功率因数才会达标，否则，不论补偿量过小或过大，功率因数均偏小。

（二）动态无功补偿的定义是这种响应动作时间小于1S，一般是通过可控硅投切电容组TSC、可控电抗器调节无功TCR型SVC或利用IGBT器件调节的静止性无功发生装置SVG等来实现。静态补偿可以是固定的通过隔离开关或熔断器断电后进行人工调节的装置，也指响应时间大于1S的自动投切装置，如接触器投切电容组的方式。

四、应用

（一）SLTF型低压无功动态补偿装置：适用于交流50Hz、额定电压在660V以下，负载功率变化较大，对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。安装环境：周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸，安装倾斜度

（二）SHFC型高压无功自动补偿装置：适用于6kV~10kV变电站，可在I段和II段母线上任意配置1~4组电容器，适应变电站的各种运行方式。技术特征：电压优先，按电压质量要求自动投切电容器，使母线电压始终处于规定范围。

第11篇

【关键词】：中压配电网络；低电压补偿调控技术；实现

1、低电压特征分类

长期性低电压指用户低电压情况持续3个月或日负荷高峰低电压持续6个月以上的低电压现象；季节性低电压是指度夏度冬、春灌秋收、逢年过节、烤茶制烟等时段出现的具有周期规律的低电压现象；短时性低电压主要是指由农村居民临时性挂接负荷或建筑用电负荷引起的不具有长期性和季节性特点的阶段性不规律低电压现象。

2、工程实例

2.1实施点自然状况及分析

本文以某线为例。线路亘长78km，电杆1161基，干线长33km（1#-498#大岭沟）干线导线类型1-468号LGJ-70，469-498号LGJ-50；有线路真空开关4组；线路固定抵偿电容器4组288kvar；配电变压器63台，总容量为1760kVA。2012年运行数据标明最大负荷时首端电压为10.4kV，结尾电压为8.22kV，配电变压器首端相电压189V。铜台线2012年月典型日有功和无功功率基本情况如表1所示。

2.2实施点的实施方案研究

经过表1首先挑选月最大有功负荷线路没有无功补偿条件下进行潮流计算，重新断定无功优化计划，在此基础上断定线路调压器的容量和装置方位，并进行校验。

（1）无功优化方案

经过铜台线的自然情况和表1可知，线路固定抵偿容量为288kvar，而线路最小有功功率对应的最小无功功率为?236kvar，可知线路的最小无功功率是288?236=52kvar，单台50kvar是线路的固定抵偿容量。线路固定抵偿容量假如没有运行材料可由下式确定：

（1）

式中?Q0i为线路中每台配电变压器的空载无功损耗（不含高压用户高压抵偿配电变压器），kvar。由表1和原有安装无功抵偿容量可推算出铜台线最大无功需求量为656kvar，在原有安装容量288kvar下最大负荷时功率因数为0.97。依据表1线路的最大有功功率和最大无功功率的需求，规划抵偿总容量为440kvar，其间50kvar为固定抵偿，390kvar为动态抵偿。规划抵偿点为3处，其间237号杆，抵偿90kvar（动态90kvar）；353分支21号杆，抵偿180kvar（动态60kvar+动态120kvar）；426号杆，抵偿170kvar（动态120kvar+固定50kvar）。上位机体系依据变电站出口的无功潮流将4组动态加1组固定抵偿运转方法能够构成17种排列组合，上位机体系本着无功功率平衡的准则进行优化组合，再指令安点缀下位机进行长途控制，完成整条线路的无功动态平衡。图1所示为无功抵偿前整条线路无功潮流分布，图2为抵偿后无功潮流的变化分布。

图2补偿后无功潮流

10kV线路无功优化体系已在某区域农电体系10kV线路进步行了实施研讨，起到了良好的作用，为本课题的研讨积累了实践经验。图3为线路2组动态抵偿装置实例，电容器分体装置，与以往常用的H台无功抵偿箱比较重量轻、体积小、占地面积小等优势。图4为上位机管理体系抵偿以后的功率因数日运转曲线图，运转曲线显现功率因数是接近于1的一条直线。

（2）线路调压器安装位置和容量的确定

在无功优化的基础上，潮流计算要按首端最大负荷状况进行，满足电压损失率不超越5%的范围内判定线路调压器方位。线路调压器设备方位可由下式确定：

（2）

图3线路两组动态补偿安装实例

图4补偿后功率因数日曲线图

经无计算功优化后电压降可知，线路调压器装置方位只需选在间隔首端小于7.76km就能满足条件，固装置方位选在107号杆位。线路调压器的容量装置点最大潮流的要求要满足，按线路配电变压器容量份额统计和首端最大有功功率，线路最大潮流是1230kVA在装置点以后，考虑后期开展线路调压器的容量选为1600kVA。线路调压器的参数如表2所示。

表2线路调压器参数

该调压器为SVR型线路主动调压器，具有遥信、遥测、遥谐和遥控功用，同时调压范围在0-+20%。经过计算整个配电线路台区的潮流分布，得到节点电压对台区变化的灵敏度及线路每个节点的压降。在线路结尾装置馈线终端装置，对线路结尾电压进行实时监控，而且由GPRS通讯技能将线路结尾电压实时数据传递给上位机，上位机再依据结尾电压和线路调压器的档位实际情况，指令线路调压器进行档位调整，实现长途调压的目的。

结语

线路无功抵偿控制方法以往都是装置点就地采样就地控制方式，并且多数是功率因数控制型，装置点的无功负荷只要大于装置容量时才干投入运转。因而，抵偿电容器的投运率受装置点的无功潮流约束。论文研讨的无功优化智能体系特点在于线路首端收集无功功率的大小，整条线路由上位机管理模式，与无功抵偿装置点的无功潮流没有关系，抵偿点宜选在从结尾计算无功潮流抵偿容量的一半处，实践运转时抵偿点向结尾和首端双向无功输送，使线路无功潮流为最小，有用的减少了无功潮流导致的线路有功损耗和电压损耗。

【参考文献】：

第12篇

论文摘要:本文主要闸述县级供电企业如何通过无功电压的管理来降低线损。

一、引言

线损是反映供电企业管理水平和经济效益的重要指标，减少线路无功负荷的输送、实现无功负荷的就地平衡是降低线损的重要手段；由于无功平衡情况也影响到电网的电压水平，而电压质量又影响到电网的线路损耗和变压器铁损。因此，通过对无功电压的优化控制以减少网络损耗、提高电压质量，具有特别重要的意义。

无功功率在电网中的传输和有功功率一样在电网中产生电能损耗，通常用功率因素cosφ来表示电网传输无功功率的情况。当cosφ=0.7时，无功功率和有功功率基本相当时，此时电网中由负荷电流引起的电能损耗有一半是由无功功率引起的。

通常负荷引起的损耗（包括线路损耗和变压器损耗）与电压平方成反比，而变压器铁损与电压平方成正比，因此在高峰负荷时由于负载损耗大于变压器铁损，所以提高电压能够取得明显的降损节电效果。反之，在低谷负荷时，变压器的铁损大于负载损耗，所以适当降低电压能够取得明显的降损节电效果。

二、县级供电企业无功电压管理现状

县级供电企业大部分的无功补偿均是采用35kV变电所内集中补偿，35kV部分功率因数较高，主网线损较低。10kV及0.4kV配电网，无功补偿的容量很少，其无功管理状况不完善。超过一半的10kV线路月平均功率因素低于《南方电网公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》中规定的0.9，个别线路甚至低于0.7。许多线路电压损失很大，高峰时线路末端电能质量极差。功率因数低，电压损失大，使线损增大，给企业造成损失，而且限制了售电量的增长。所以，加强配网无功电压管理，提高功率因数，降损节电势在必行。

三、无功电压管理不善的原因

（一）县级供电企业无功管理起步较晚，管理人员无功管理的意识不强，力度不够，责任心不强，业务水平有待提高。还没有建立起无功管理的网络，管理办法和考核办法虽然制定出来，但也还没有正真地落到实处。

（二）受资金影响，10kV及以下配电网，无功补偿的容量很少。进行无功补偿的10kV线路只占全10kV线路的百分之十几甚至更少；进行无功补偿的公用配变也只有十几台甚至于几台，而整个县级供电企业公用配变数一般都有二、三千台。无功补偿的容量只是杯水车薪，因而不能分区、分压进行补偿，就地平衡。进行的无功补偿大多数也只是静态补偿，基本上没有进行动态补偿。

（三）管理人员对无功管理没有足够的重视，县级供电企业有三分之二左右的配变台区没有安装无功表，没有安装无功表就根本无从知道配变台区无功电量和功率因素的情况，更别说对台区的功率因素进行考核了。有些配变台区安装了无功表，但也没有进行抄表。故如要进行配变台区的无功补偿，就没有相应的配变台区的无功电量的基础数据，造成补偿容量不够准确。

（四）10kV线路及以下配电网的电容器损坏较多，可用率不高。对电容器没有进行日常的巡视，疏于管理起不到减少电压损失，降低线路损失的作用。

（五）因线路的发展而使10kV线路电容器的安装位置不合理，或是配变台区负荷的发展而使电容器的容量过小。

（六）电力需求发展很快，无论是有功电量还是无功电量上升都很快，没有做好电量增长的预测，以至于没有预先做好无功补偿工作，造成功率因素低。

（七）我国现行的《功率因数调整电费办法》只对100kVA及以上用户的功率因数标准作了规定，并执行功率因数调整电费，而100kVA以下用户的功率因数没有标准，这些用户大多没有安装无功补偿设备，在设计中亦不考虑无功补偿。但积少成多，这些用户也是一个庞大的无功电量用户的群体。

（八）配网用户初装时为节省一次投资，逃避功率因数奖惩的考核，将单台大容量变压器申请为多台小容量变压器供电。如果在我们的营业管理中有所疏忽，就使之成为用户无功管理中的漏洞。

（九）用户对无功管理不够重视，对无功管理不理解，造成应安装无功补偿设备的未安装或已安装的未装无功表而没考核。

（十）变电站的主变基本上是无载调压，不能实时地对电压进行调整。

（十一）农村线路的供电半径较长，负荷波动较大，使得线路末端的电压在负荷重时较低，线路前端的电压在负荷轻时较高。

四、几点建议

（一）实施功率因数提高与无功补偿减少线损。及时调整配电线路的功率因数，实现电容器自动补偿与随器、随机、分散就地补偿相结合，提高功率因数和改变电压质量，提高配变供电能力和设备出力，降低电能损失，从而达到降低线损的目的。10kV线路无功补偿装置应选择距离线路前端三分之二位置处安装，经过实际测算和运行中发现的问题对比分析，这样才真正起到补偿效果，达到预期目标。选择无功补偿装置时，要首先考虑质量好、科技含量高、自动投切及时，反应灵敏的尖端产品。

（二）新增用户配变必须进行合理无功补偿：《供电营业规则》第四十一条规定，无功电力应就地平衡。凡功率因数不能达到规定要求的电力用户，供电企业可拒绝接电。该条对所有用户的功率因数标准都做出了规定。所以，对新增变压器无论大小必须要求做好无功补偿设计，并严格把好验收关，保证用户无功就地平衡。

（三）加强无功表计安装管理和电费抄表、核算管理

1、未加装无功表的老用户要重新加装，进行功率因数考核，刺激用户主动加装无功补偿设备，提高功率因数。

2、新增用户必须加装无功表，进行考核，保证无功设备的投运率和可用率。

3、严格考核抄表、核算人员的工作质量，做到有表必抄，抄表必算，保证功率因数调整电费的有效执行。

（四）建立无功电压目标管理、考核激励机制。根据无功电压管理中存在的问题，首先要健全无功电压管理工作机制，成立无功电压管理领导小组，各个相关部门都有相应的无功电压管理专（兼）责，形成无功电压管理网络。把无功电压管理作为公司长期的工作重点来抓，形成良好的工作氛围。二是将各供电所的无功电压管理同供电量、售电量、售电均价、电费回收、安全生产、精神文明等指标进行挂钩，参照经营指标进行百分制量化，签订合同书，实行目标管理，对各项指标按月考核、按季抽查、半年进行一次考核兑现。三是建立了激励机制，对无功电压管理较好的专（兼）责，按照无功电压管理的好坏给予数额的奖励。

（五）开展专业培训，搞好技术交流。结合工作岗位，依据培训教材制定培训计划，落实培训对象，对各部门的无功电压专（兼）责开展无功电压的专业知识培训，使其了解无功电压的专业知识，并在工作中熟练运用。为断加强无功电压专业管理的技术交流活动，总结和推广应用新技术、新成果、新经验，积极开展技术革新活动。

（六）大量采用有载调压设备可以在不同的负荷情况下合理地调整电网的运行电压。提高电网电压水平，主要是搞好全网的无功平衡工作，其中包括提高发电机端口电压，提高用户功率因数，采用无功补偿装置等。在无功平衡的前提下调整变压器的分接头。在10kV配电网中，由于空载损耗约占总损耗的50%～80%，特别是在深夜时，因负荷低，则空载损耗的比例更大，所以应根据用户对电压偏移的要求，适当降低电压运行。对于低压电网其空载损耗很少，宜提高运行电压。

（七）改变迂回线路，消除卡脖线，缩短供电半径，合理选择变压器分接头进行电压调整。

（八）在负荷功率不变的条件下。电网元件中的负荷损耗部分随电压等级的提高而减少，提高电网电压，通过电网元件的电流将相应减小，负载损耗也随之降低。升压是降低线损很有效的措施。升压改造可以与旧电网的改造结合进行，减少电压等级，减少重复的变电容量，简化电力网的接线，适应负荷增长的需要，以显著降低电力网的线损。

（九）加大宣传力度。提高管理人员和用户对无功的重视程度，使无功管理工作逐步走向正轨。

参考文献：

[1]《农村电网电压质量和无功电力管理培训教材》 中国电力出版社 2005.1

第13篇

论文摘要：本文集中探讨了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的几种方法，还讨论了目前所通用的几种无功电源及其特点。这对供电企业是十分有益的。

0 引言

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：

cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。

1影响功率因数的主要因素

1.1大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。

1.2变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

3采取适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。

3.1合理使用电动机；

3.2 提高异步电动机的检修质量；

3.3采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过励状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。

3.4 合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。

4 无功电源

电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这4种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。

4.1 同步电机：同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。 ①同步发电机：同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率：

Q=S×sinφ=P×tgφ

其中:Q、S、P、φ是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。发电机正常运行时，以滞后功率因数运行为主，向系统提供无功，但必要时，也可以减小励磁电流，使功率因数超前，即所谓的“进相运行”，以吸收系统多余的无功。②同步调相机:同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。③并联电容器：并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网发quot；无功功率：Q=U2/Xc

其中：Q、U、Xc分别为无功功率、电压、电容器容抗。

并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。④静止无功补偿器：静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。

第14篇

关键词：电力系统；配电线路；无功补偿；存在问题；对策分析

中图分类号： TM73 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

改革开放以来，我国的经济得到了迅速的发展，社会主义市场经济体制得到不断的完善，科学技术得到不断的突破，不仅仅大大的改善了我国的经济发展状况，改善了我国的经济发展结构，也极大的带动了电力事业的发展，伴随着社会主义经济的全面繁荣发展，我国对电力的需求量也大大增加，对供电，配电水平和质量有了更高的要求。但是，由于我国的电力事业发展起步较晚，虽然发展迅速，但是依然存在着很多问题，在快速发展的途中，面临着来自各个方面的干预和限制，使得我国的电力系统中依旧存在着很多缺陷和不足。比如目前变电站普遍存在着供电半径长、电压质量差、功率因数低、无功功率分配不合理等状况。因此，在新时期，加强对电力系统中配电线路的无功补偿研究具有社会现实意义。

二、无功补偿概述

无功补偿是指为满足电力网和负荷端电压水平及经济运行的要求，必须在电力网和负荷端设置的无功电源，如电容器、调相机等。

我国的电力事业起步较晚，虽然这些年发展十分迅速，但是从整体而言，发展不均衡，区域差别大，同时，在电力网络逐渐完善的过程中，长期存在着一个弊端，那就是我国的变电站很多时候都存在着无功补偿的容量不足，且在此过程中配备缺乏规范性，造成配备不合理的现象，虽然电力设备和相关的技术在近些年得到了更多的重视，技术有了突破，设备也有了更新，但是，一些关系到核心技术的快速响应设备依旧严重缺乏。伴随着我国城乡经济的全面发展，大功率的非线性负荷量也大幅度增加，整个电网在运行过程中，面临的无功冲击和各种谐波污染情况也越来越严重，由于无功调节的手段缺乏，或者是调节效率低下，母线的电压变化很大，电压合格率较低，同时，电网的配电系统中的线损率逐渐上升。

实施无功补偿可以很大程度的让整个电网中的电压更加稳定，既可以让整个电网系统的安全防护战略得到贯彻落实，也能够使得电网的运行更为安全稳定，如此，便推动了整个电网的运行质量，使得电网中的电能质量得到提升，使得整个系统运行状况得到改善。

三、电力系统中无功补偿方案存在的问题分析

伴随着我国电力事业的发展，结合笔者多年的电力事业工作经验，从用户在用电过程中的反馈情况，以及外部特性和相关的各项指标而言，在现阶段使用的一些无功补偿自动补偿器都存在着一些问题，主要而言，表现在，其一，目前的自动补偿方式一般都是针对采样点的数据进行分析计算，这样一来，控制器间会缺乏必要的信息交流，其二，采用的算法相对而言比较落后，控制器难以综合整个电力网络运行的状况，从而难以让整个无功潮流的分布从整体而言，难以获得最佳的经济效益。其三，对电网的遥测技术相对缺乏，难以适应不断发展进步的发展要求。因此，要想保证优质的电力输配送，需要结合具体的情况做出分析，并提出解决方案措施和改进措施。

1.智能型单节点最优无功补偿的实现

在进行电力系统的配电线路无功补偿过程中，要达到无功补偿最优控制的目的，需要在特定的所给定的补偿电容的基础上，找到一种允许的控制方式，从而可以使得电路的功率因素可以变得最大，如果在现场是三相平衡或者是负荷相对较小的一些无关紧要的节点，一般而言，可以使用单片机作为比较核心的控制器，在此过程中，可以运用线性规划的控制算法，通过这种方式可以更好的控制投切电容器的容量，如此，可以达到最为优化的控制效果。

补偿电容采用步进控制以提高控制精度

一般可在得出需投切组数n1后一次投入,但由于存在实际电容值与标称值不一致,且在运行中电容器可能损坏等因素,可能产生控制误差,同时也容易造成对电网的冲击过大。所以,在实际运行时,采用步进控制,即每个时间间隔投切一组电容器,直到n1组投切完毕为止。

（二）优化时间控制

在步进投切电容器时,采用不等距时间控制,先以较小的时间间隔t1完成前n1-1组电容的投切,等待一段时间t2后,观察电网各项参数,确认可继续投切电容器后,计算通断率,再完成最后一组电容器的投切工作。这样,在保证控制精度的同时,提高系统动作的快速性,实现精度约束下的智能型最优时间控制。在实际控制中,电容容量随电压变化而波动,电容分级的量化误差ΔQ′也是变化的。ΔQ是额定电压为UN时的量化误差;U为实际电压。控制器根据电压变化自动修正量化误差,使得每次控制误差小于ΔQ ′/2 。当电容已“加满”或“减空”而仍需增减电容时,控制器将输出最大或最小值,从而避免了由于执行机构产生误动作而对电网造成的冲击。

2.变电所的二次集中补偿的方式

此方式指的是将变电所的母线(10干伏)上集中进行电容器的配置安装。而补偿的容毓则是根据主变容量15％—30％进行配备，但是，此方式对配电网来说具有以下的缺点：由于配电网其负荷具有很强的季节性．并且设备的负载率较低．因而变电所选择的无功补偿容量不能很好地适应各个季节的变化以及昼夜之问的大幅度变化所需无功负荷的需要。

3.配电线路其杆上的集中补偿方式

采用这种补偿方式，一般而言，多指在线路的各个负荷集中点上，选择集中点实施电容器的集中安装，用这种补偿方式，相对于一些变电所的二次集中补偿方式而言，具有相对的比较优势，同时，这种方式也需要有些也问题和缺陷要解决，所以要有选择性的进行使用。

4.智能型无功控制策略

采集线路中三相电压和电流信号，跟踪系统中的无功变化，取无功功率作控制物理量，取用户设定功率因数做投切参考限量，依据模糊控制理论，智能选择电容器组合，针对星角结合情况智能投切；通过设定过压与欠压保护值，设置低谷高电压禁投与高峰低电压禁切电压值，以无功功率为投切门限值，科学限制电压条件，使其具有缺相保护功能，同时采用智能控制理论设置电容投切控制，以自动及时地投切电容补偿，补偿无功功率容量；根据配电系统三相中每一相无功功率大小，智能选择电容器组合；依据“取平补齐”原则投入电网，实现电容器投切的智能控制，提高补偿精度。

5.智能无功补偿容量选择

智能无功补偿容量的主要达成目的是平衡线路的无功功率。因其补偿容量计算与选择较为复杂，目前多根据静态容量极值进行选择。主要为单负荷就地补偿容量选择和多负荷补偿容量选择。

四、结束语

伴随着我国经济的迅速发展，国民经济的增长和人民生活水平的提高将会对我国的供配电线路有着更为严格的要求，在此过程中，合理选择无功补偿方案和补偿容量，科学应用无功补偿技术，设计配置无功补偿设备，能有效提高电压的稳定性，保证电网电压的质量，提高发输电设备的利用率，降低电力系统设备的损坏和有功网损，减少能耗和发电费用，从而使得电力系统能够更好的服务于社会主义经济建设。

参考文献：

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第15篇

关键词：自动化,无功补偿,技术

中图分类号：TU855文献标识码：A 文章编号：

Abstract: with the improvement of our country economy and the rapid development of electronic electrical technology and then promote the development of the electric automation industry speed. However, due to electrical automation equipment single-phase electric traction in load change very complex and nonlinear factors and the strengthening, therefore, the reactive power compensation are particularly important. This paper the electrical automation of reactive power compensation on technology.

Keywords: automation, the reactive power compensation, technology

一.无功补偿技术概述

(一)无功功率

无功功率从本质上讲较为抽象，其主要是用于各电路中电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立及维持磁场的功率。无功功率本身对外是不进行作功的，而是转化为其他的能量形式。一般情况下，只要电气设备中带有电磁线圈，并且要建立磁场的，就必然会消耗无功功率，通常用符号Q来表示无功功率，其单位是乏和千乏。所谓的无功功率并非无用的功率。以电动机为例：电动机工作过程中，需要建立及维持旋转磁场，以此来使转子转动，进而带动电动机内的机械运动，其中电动机的转子磁场主要是靠从电源中取得的无功功率而建立的；再如变压器，它在工作过程中也需要无功功率，从而使一次线圈产生磁场，并在二次线圈感应出电压。所以，如果没有无功功率，那么电动机不会转动，变压器则也无法变压。因此，在正常的情况下，用电设备不仅需要从电源中获得有功功率，而且还需要从中获得无功功率。一旦电网中的无功功率出现供不应求时，便会导致用电设备因为缺少无功功率而无法建立正常的电磁场，换言之，这些设备将无法维持在额定情况下的工作，此时便会造成设备端电压下降，从而影响正常运行。

(二)无功补偿工作原理

将具有感性功率负荷的装置与容性功率负荷的装置并联接于同一电路中，能量会在这两种负荷之间相互交换。在这样的前提下，感性负荷所需的无功功率便可由容性符合输出的无功功率来补偿。这一过程实质上就是将原本应该由变压器或电网提供的无功功率，改为由交流电力电容器来进行提供。

二、无功补偿的基本类型

按照无功补偿装置所处的位置情况，可大致将其分为以下几种类型

集中补偿

集中补偿是目前较为常用的一种无功补偿方式，它是通过将并联的电容器组安装于变电站的母线上，以此来改善功率因数，从而提高变电站的终端电压，并对主变压器中的无功损耗进行补偿。正常情况下，补偿装置可按照负荷情况的大小来进行自动投切，借此来提高功率因数。该方式最主要的优点就是补偿效率高，并且还易于维护和管理。

(二)就地补偿

就地补偿顾名思义就是指将补偿装置直接安装在电气设备上对其进行无功补偿，补偿装置通常采用的都是并联电容器。电容器可以就近供给电气设备负载时所需的无功功率，进而消除设备中的无功电流，降低线路损耗。此外就地补偿还能够有效地改善电压质量，降低电压损失，以此来改善用电设备的启动以及运行条件。该补偿方式的优点是成本低、装置小易于安装在空间狭小的位置上、节能效果较好。

分散补偿

分散补偿主要是就供配电线路而言的，电容器组一般多安装在线路的具体用电点上或是距离供电设备位置较近的地方，在进行实际安装时可按照分级补偿原则来确定具置。分散补偿又分为以下三种方式，每种方式分别具有各自的特点：

1.跟踪补偿。主要是以无功补偿投切装置为保护装置，母线与电容器之间采取并接的方式。其优点是补偿效果较好、运行方式安全、可靠；缺点是前期投入成本较大。

2.随机补偿。是将电容器组经过熔断器与电动机并接，再利用相应的控制装置与电动机同时投切。其优点是易于安装、便于维护、可控性高、故障率低。

3.随器补偿。是一种补偿配电变压器空载无功的补偿方式。其优点是经济适用性较高。缺点是局限性较大。

三、无功补偿技术在电气自动化中的应用

近年来，我国的电气自动化方面对于无功补偿技术和谐波综合治理方法进行了多种深入研究，其中大部分都是力求在基波下补偿牵引负荷的感性无功功率，对于提高电气的功率因数、降低负荷以及构成有效的滤波通路、滤除、抵消指定谐波有着重要作用

(一)无功补偿技术应用特点分析

1．真空断路器投切电容器。这个设备的主要特点是简单并且投资较小，但是却具有一定的缺点，那就是在合闸时，电容器上会产生很高的过电压，可能会导致设备的损坏，此外还由于开关寿命的限制，所以不能对其进行频繁的投切，最终影响了动态补偿的效果。

2．固定滤波器和晶闸管调节电抗器。反并联晶闸管与电抗器串联，使其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流相抵消，最终达到平衡，以满足其对功率因数的要求，其特点是固定滤波器可以长期投入使用，而所需要的晶闸管数量却比较少，响应的速度也较快，其缺点是会产生谐波现象。

3．固定滤波器、可控饱和电抗器 主要通过调节饱和电抗器的磁饱和程度来改变流入回路的感性电流，然后让感性电流与并联滤波器中的多余容性无功功率相抵消，最终达到一个平衡点，其特点是固定滤波器的并联滤波支路可以长期投入，但是会产生谐波，对于设备来说有一定的损耗，噪声也相对较大。

4．有源滤波器。有源滤波器是使用电力电子装置产生与负荷中的谐波电流以及和负序电流相位相反的电流，让其得到相互抵消，最终满足电源对总谐波和无功电流的要求，其方案特点：补偿比较灵活，调节速度较快，而且不会和系统发生谐振现象，不过有一点要注意，那就是电力电子设备的价格比较昂贵。

5．固定滤波器、电容器和电抗器的调压。其主要是通过调节降压变压器的低压侧母线电压来调节、连接低压母线上的滤波器或者电抗器电压的，以最终而改变其无功出力为根本II的，在调节的过程中，利用品闸管通断和分接开关的无载调节，从电气寿命理论上来说是不受限制的，但是在实际的应用过程中，可以通过加装来提供稳定的无功功率以及实现滤波作用。

6．有源滤波器和无源滤波器。对于这一无功补偿技术的应用而言，不得不承认尚处于研究阶段，在采用有源滤波器产生和负荷中谐波电流相反的谐波电流的基础上，使得其相互抵消，最终满足电源对总谐波电流的要求，其特点是充分利用了无源补偿大容量和有源补偿的灵活性、可控性的特性。尽管，就我国的当前形势分析，已经有很多无功补偿技术得到了广泛的应用，但是伴随着我国电气自动化设备中单相电力牵引负荷变化的不断复杂化和非线性因素的不断增强，迫切要求人们对无功补偿技术应用方面有更加深入的发展与应用。

(二)无功补偿技术应用前景

1．无功补偿技术是随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强而迫切需要被深入研究的。

2．新阶段，为了提高电气的功率因数、降低负序以及构成有效的滤波通路，或者滤除、抵消指定的谐波，一些电气自动的变电站已经在无功补偿技术和谐波综合治理方面提出了更多的无功补偿技术应用方案。

3．基于谐波注入式并联混合有源滤波器的无功补偿技术具有很强的可行性，因为其设计的实现方案充分的利用了无源补偿大容量、有源补偿灵活性和可控性两个优点。

参考文献

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