動態無功補償范文

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關鍵詞：配電系統；靜止無功補償裝置；動態無功補償技術；解決措施

隨著電子科學技術的不斷發展進步，尤其是很多電器設備的大肆使用，使電力系統的荷載日益加重，不僅降低了電力輸送的質量而且對正常的經濟運行也有著潛在的不利影響。尤其是一些沖擊性比較強的負荷，功率因數比較低，并且無功變化很急劇，當它們運行時往往會造成電壓起伏落差很大，這不僅對電里線路造成的很大的損耗而且還會影響電力系統對正常用戶供電的質量，因此，加強對靜止無功補償裝置的技術探討并進行具體的實踐能夠在提高輸電容量，加強穩定性，增強節能效果等方面發揮重要作用。

一、靜止無功補償裝置動態無功補償技術概況

1、靜止無功補償裝置動態無功補償技術簡介

在我國科技與經濟同時得到了很大的進步，電氣自動化領域也發生著日新月異的變化，在變電站，高鐵牽引系統中都應用了電氣自動化技術。然而高速電氣自動化技術的應用中存在著關于單相電力牽引的負荷復雜變化的問題，這些問題不僅會會導致無功功率的提升，還會增加注入電力系統的諧波和負序。這樣一來，影響了電氣自動化系統的資源利用率、降低了電力系統的安全性和系統的總體效益。根據，現有的電氣自動化系統研究，我們可以知道，其中較為明顯的主要有三個問題，諧波、負序和無功。雖然目前，國外已經有了不少對這些問題的研究結果，但是，對于我國這個人口大國來說，電氣自動化在供電所應用的壓力非常大，其中非線性因素帶來的不可控問題更為嚴重了。近年來，出現的一些較為嚴重的大型電機廠組事故等，給企業和社會帶來了巨大的經濟損失，通過引入無功補償技術，能夠達到解決電氣自動化系統非線性等問題。

在供電系統中，一個非常重要的評價標準是電能質量，而電壓是電能質量的最核心的影響因素。常見的很多關于電氣自動化系統出現無功狀況，多是受到阻抗問題和功率因素問題的影響，從而導致電網受到無功效果的。靜止無功補償裝置動態無功補償技術可以把逆變器通過變壓器并聯在電網上來對其交流側電流的相位或者幅值進行相應控制，并能夠實時觀察到核載量的變化，根據無功功率的需要來進行動態的補償處理，以便于實現快速動態調節無功功率的目的。如若出現無功荷載和電壓波動的情況也能夠在急需動態響應時間之內進行一次性的多級補償。靜止無功補償裝置動態無功補償根據其補償的范圍可以劃分為荷載補償和線路補償，補償的方式也有串聯補償和并聯補償兩種。

2、靜止無功補償裝置動態無功補償技術的作用

靜止無功補償裝置動態無功補償技術應用于電力系統中的作用是很大的。首先，能夠加強電力系統的暫時狀態穩定性。當發生電力故障時，靜止無功補償裝置動態無功補償技術可以對電力系統進行快速的無功補償以緩解電壓崩潰的趨勢，減少電壓的波動率。其次，靜止無功補償裝置動態無功補償技術能夠補償不平衡負荷，當負荷不平衡時，靜止無功補償裝置動態無功補償的不平衡控制策略就可以補償系統使電力配電供電的電流變成三相平衡，這樣就能夠使不平衡的單向負荷變為三相平衡負荷從而有效緩解電力系統的不穩定，并且能夠相應吸收負荷諧波電流，提高電力系統的穩定性。最后，靜止無功補償裝置動態無功補償技術應用于電網中還具有很大的經濟效益。電網實現無功補償后，高低壓配電電流減少就會降低線損率和用電設備的損耗，不僅可行性高而且還能夠提高電能的質量。并且靜止無功補償裝置動態無功補償技術的應用范圍比較廣，在煤礦冶金企業和電氣化鐵路牽引站等都有重要作用，為我國的電力系統消除安全隱患。

二、靜止無功補償裝置動態無功補償技術在應用中的常見問題

靜止無功補償裝置動態無功補償技術在對電壓的控制及補償所需的無功功率方面具有很高的現實意義，并且靜止無功補償裝置動態無功補償技術還能夠大幅度的提高電力系統的安全性能和送電質量。隨著對靜止無功補償裝置動態無功補償技術不斷研究探討，不可否認其已經愈加完善，但是在實踐中仍有一些需要注意的問題。

第一，靜止無功補償裝置動態無功補償技術在電力系統中的補償方式問題。靜止無功補償裝置動態無功補償技術的無功補償的側重點大多還是在用戶方面，這樣導致了只重視補償用戶功率因數這個問題的產生，使電力系統并不能最低限度的減少無用損耗。

第二，靜止無功補償裝置動態無功補償技術的諧波問題。所有的裝電容器都具備一定的抗諧波能力，但是當諧波含量過大時往往會對電容器造成一定的沖擊影響，并且裝電容器會放大諧波的作用，造成電力系統的諧波干擾更加厲害而發生的一系列故障。

第三， 靜止無功補償裝置動態無功補償技術的無功倒送問題。電力系統中出現無功倒送的現象是很嚴重的，無功倒送不僅僅造成線路和變壓器的大幅度損耗而且還會加重電力線路的沉重負擔。

三、靜止無功補償裝置動態無功補償技術在應用中常見問題的解決方法

雖然我國的電力系統伴隨著技術條件的不斷提高也在進行相應的完善措施，并且電力系統崩潰事故也越來越少，但是因地域廣大而形成的大規模電力系統運轉方式和復雜的運行環境使我國對電力系統的發展和維護仍舊不敢掉以輕心。并且人們對電能質量的要求也越來越高。下面就針對靜止無功補償裝置動態無功補償技術在應用中常見問題提出幾點解決方法。

第一，針對靜止無功補償裝置動態無功補償技術在電力系統中的補償方式問題。應該不能僅僅側重于補償用戶功率還應該將著眼點放在電力系統的損耗，精確的計算無功功率，明確認識到各個電力點的最優化補償量以及最合適的補償方式，才能夠最大化的節能降耗實現電力資源的最大效益。

第二，針對靜止無功補償裝置動態無功補償技術的諧波問題。諧波問題常常會造成電力系統發生一些故障。因此在經常發生諧波干擾并且還需要無功補償的電力點應該添加相應的過濾諧波裝置，以免造成靜止無功補償裝置動態無功補償的控制環節受到諧波的沖擊干擾會發發生控制失靈的現象。

第三，針對靜止無功補償裝置動態無功補償技術的無功倒送問題。造成無功倒送的原因往往是因為某些無功補償裝置選擇的無功分析比較單一，當出現三相負荷不對稱的情況時或者是對于采用固定電容器補償方式的用戶在出現荷載低谷時都有可能出現無功倒送這種現象。因此，無功補償裝置應該能夠根據電力系統無功的相應變化來進行及時的調整，并注重選擇合適的補償方式避免出現無功倒送的現象。

總而言之，隨著靜止無功補償裝置動態無功補償技術的不斷發展再配合我國電力系統的自身特點和優勢，運用先進的科學技術手段對整個電力系統的無功補償控制裝置進行最優化的控制策略以便于實現整個電力系統的無功補償整體優化。因此，注重靜止無功補償裝置動態無功補償技術的研究探討對部分電力系統依舊存在的無功補償不足和電壓難以穩定控制等問題具有相當重要的實際意義。

參考文獻

[1] 陳宇飛；靜止無功補償裝置動態無功補償技術探討[J]；供用電，2007年

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關鍵詞：配電系統；動態無功補償裝置

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-0118（2012）-03-0-02

一、配電系統中的動態無功補償裝置

無功功率補償，簡稱無功補償，在電力供電系統中起到提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網供電質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統的電壓波動，諧波增大等諸多不利于電網安全運行的因素。無功補償分動態和靜態兩種方式。靜態無功補償是根據負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態補償是根據負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。一般的補償是有級的,也就是常用的補償裝置如電容,是按組來進行投切的,也就是用電系統里產生的無功不會是你補償的一樣多,但是由于這種補償已經將功率因數達到了例如0.95,已經很好了。但是有的負載,其工作時無功的變化量非常大,且速度非常快,可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功在工作時也是不規則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現的，只能用“動態”補償。

所謂“動態”即快速性、實時性，一是補償速度一定要快；二是用電負載需要多少無功，補償裝置就補償多少無功。這是動態補償的兩個基本特征。但不是非得兩個都具備才是動態補償，有的負載雖然無功變化快，但是無功量的改變是固定的，此時用速度快的無功補償也可以辦到，也就是說這個動態補償強調的單單是迅速。

動態無功補償裝置由高壓開關柜(包括高壓熔斷器、隔離開關、電流互感器、繼電保護、測量和指示部分等)、并聯電容器、串聯電抗器、放電線圈(或者電壓互感器)、氧化鋅避雷器、支柱絕緣子、框架等構成。動態無功補償裝置根據改善和提高功率因數，降低線路損耗，充分發揮發電、供電設備的效率功能強大，液晶字段顯示，性能可靠穩定，抗干擾能力極強。靠無功控制器根據線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當，功率因數才會達標。

無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無功功率型、無功電流型。功率因數型這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果。用于動態補償的控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。

二、動態無功補償裝置最優利用方法與原理功能

配電線路無功補償即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。線路補償點不宜過多，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象；保護措施也要一切從簡，可采用熔斷器或者避雷器作為過流和過壓保護。線路補償方式這種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護等優點，適用于功率因數低、負荷重的長線路。

在低壓三相四線制的城市居民和農網供電系統中：由于用電戶多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時間的不同。所以，電網中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這種用電不平衡狀況無規律性，也無法事先預知。導致了低壓供電系統三相負載的長期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。

電網中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會影響變壓器的安全運行，最終會造成三相電壓的不平衡。

調整不平衡電流無功補償裝置，有效地解決了這個難題，該裝置具有在補償線路無功的同時調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以內。

工作原理：無功動態補償裝置由控制器、過零觸發模塊、晶閘管、并聯電容器、電抗器、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機進行分析，然后計算出無功功率并與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入并聯電容器組。

目前，國內的動態補償的控制器和國外的同類產品相比還要有很大的差距，一方面是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統特性容易漂移，維護成本高；另一方面是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好。另外，相應的國家標準也還沒有達到一定標準，這方面落后于發展。但是運算速度快，抗干擾能力強，最重要的是有很好的完成動態補償功能。

無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

動態無功率補償裝置的主要功能：1、提高線路輸電穩定性；2、維持受電端電壓，加強系統電壓穩定性；3、補償系統無功功率，提高功率因數，降低線損，節能損耗；4、抑制電壓波動和閃變；5、抑制三相不平衡。

動態無功率補償裝置的主要問題：1、電容器損壞頻繁。2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發生熔斷。3、電容器組經常投入使用率低。

三、在配電系統中動態無功補償與靜態補償區別

（一）前者表示靠無功控制器根據線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當，功率因數才會達標，否則，不論補償量過小或過大，功率因數均偏小。

（二）動態無功補償的定義是這種響應動作時間小于1S，一般是通過可控硅投切電容組TSC、可控電抗器調節無功TCR型SVC或利用IGBT器件調節的靜止性無功發生裝置SVG等來實現。靜態補償可以是固定的通過隔離開關或熔斷器斷電后進行人工調節的裝置，也指響應時間大于1S的自動投切裝置，如接觸器投切電容組的方式。

四、應用

（一）SLTF型低壓無功動態補償裝置：適用于交流50Hz、額定電壓在660V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業。安裝環境：周圍介質無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵埃。無劇烈震動和顛簸，安裝傾斜度

（二）SHFC型高壓無功自動補償裝置：適用于6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。技術特征：電壓優先，按電壓質量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處于規定范圍。

（三）WDB-K型低壓無功動態補償裝置：采用大功率晶閘管投切開關，控制器可根據系統電壓，無功功率、兩相準則控制晶閘管開關對多級電容組進行快速投切。晶閘管開關采用過零觸發方式，可實現電容器無涌流無沖擊投入，達到穩定系統電壓，補償電網無功、改善功率因數、提高變壓器承載能力的目的。可廣泛應用于電力、冶金、石油、港口、化工、建材等工礦企業及小區配電系統。安裝環境：無易燃、易爆、化學腐蝕、水淹及劇烈振動場所。具有過流、過壓、欠壓、溫度超限多種保護。裝置能在外部故障和停電時自動退出運行，送電后自動恢復的功能。

總之，以現在的經濟發展與科學前景來說，配電系統中的動態無功補償裝置技術還不太成熟，但是發展前景可觀，有很大的利用價值，性價比高。

參考文獻：

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主題詞： 動態 無功補償 功率因數 電網 效益

Abstract: in industrial and mining enterprises, most of the power equipment belong to the perceptual load, the equipment in operation to absorb a lot of reactive power, so, industrial and mining enterprises to improve the power factor of electricity is to improve the power efficiency, saving energy the important means. This article through to the reactive power compensation principle and compensation methods of analysis and synthesis mining area of bohai sea oil power grid of reactive power compensation present situation, the use of domestic advanced dynamic comparison of reactive power compensation technology, puts forward the reform plan, and reconstruction of the benefit of this.

Keywords: dynamic reactive compensation power factor grid benefits

中圖分類號：U665.12文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

隨著我國電力工業的迅猛壯大，電網逐步擴張，電力負荷增長很快，電網的經濟運行日益受到重視。降低網損，提高電力系統輸電效率和電力系統運行的經濟性是電力系統運行部門面臨的實際問題，也是電力系統研究的主要方向之一。特別是針對始建于1966年的渤海石油礦區，隨著用電量的日益增長和用電結構的變化，使得礦區電網的無功損耗和諧波問題日益突出，為了降低電網損耗，提高功率因數，減小高次諧波對供電系統的影響，延長用電設備的使用壽命，提高系統的供電質量和供電能力，推行動態無功補償是降損節能和保證電能質量的行之有效的方法。

二、無功補償的介紹

（一）無功補償的原理

電感和電容是兩種性質相反的元件，供電系統中的用電設備大多是感性負載，用電容器補償感性負載所需的無功功率，提高系統功率因數，稱之為電容補償，這也是無功補償的原理。

（二）無功補償的意義

1、補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

2、減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

3、降低線損，由公式ΔP%=（1-cosф1/cosф2）×100%得出（其中cosф1為補償前的功率因數，cosф2為補償后的功率因數）：

補償后，cosф2>cosф1，降低線損率，減少設計容量、減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以，功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。

（三）電網中常用的幾種無功補償方式

1、高壓集中補償

高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6-10KV母線上。這種補償方式只能補償6-10KV母線前側線路上的無功功率，母線后側廠內線路的無功功率得不到補償。因此變壓器的視在負荷及變壓器的損耗并沒有少。所以這種補償方式的經濟效果比較差，但這種補償方式的初期投資比較低，且便于集中運行維護，而且能對變電站高壓側的無功功率進行有效的補償，以滿足濱海供電公司對變電站總功率的基本要求。

2、分組補償：

分組補償是將低壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的380V低壓母線上。這種補償方式能夠補償變電所、箱站低壓母線前的變壓器，高壓配電線路及電力系統的無功功率。由于這種補償能使變電所、箱站主變以前的視在功率減小，從而可使主變壓容器容量選的較小，減少變壓器運行的臺數，經濟效益較好。目前我們系統中的終端變電所、室外箱站都采用了這種補償方式。

3、低壓就地補償：

低壓就地補償，就是將并聯補償電容器組裝設在需要進行補償的用電設備組旁邊。這種補償方式能夠補償安裝位置以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補償范圍大，補償效果好，經濟效益佳。相比較而言，這種補償方式投資較前兩種大，但電容器組在補償的用電設備組停機時也將一并被解除。

三、動態無功補償裝置改造

（一）渤海石油礦區電網現狀及存在的問題

渤海石油礦區電網是指港區、濱海、東沽三大片區所轄的供用電系統，包括2座35KV變電站，3座6KV開閉站，14座6KV變電所，其中所屬水電服務公司的9座，其他單位的5座，69座室外箱站（變臺），其中所屬水電服務公司的42座，其他單位的27座。在建設初期，基本安裝了靜態無功補償裝置，但隨著海洋事業的不斷發展，渤海石油礦區生產型單位業務的不斷擴大，大量的電力電子設備被投入到電網中廣泛使用，使得礦區電網存在以下問題。

1、運行年限久，設備老化

目前，渤海石油礦區部分室外箱站始建于90年代，原無功補償裝置運行年限長、設施老化、技術性能落后、安全存在隱患，電容容量無法滿足使用要求，補償方式傳統單一。

2、部分負荷功率因數很低

如海工、涂敷等大用電客戶的負載性質特點，無功補償不到位，造成其功率因數很低，電能損耗大，其負荷的突變性也很大，引起電網電壓波動和閃變，加之產生的諧波造成電網的嚴重污染，致使電網質量下降。

3、大量電力電子設備的增加

大功率的整流器、變頻器、電焊機以及我們日常應用的變頻空調等設備產生的高次諧波對渤海的電網質量影響較大，無法滿足需要高質量用電單位的使用需求，降低系統的供電能力，影響設備的運行及使用壽命。

4、無功補償裝置的投運現狀

由于設備老化、損壞、功能缺失、專業管理不到位等原因，部分無功補償裝置已不具備投運條件，不能實現無功補償功能，以港區為例，特別是重要的生產型用電大戶（如：海油工程、涂敷公司等），無功補償裝置的使用情況較差。

《供電營業規則》中規定：100KVA及以上高壓供電的用戶功率因數為0.90以上。據電力部門統計：用戶功率因數在0.7-0.8之間，供電單位向用戶提供每千瓦有功負荷的同時，還必須由電網向用戶提供0.9-0.75KVAR無功，才能維持電網正常運行；電網的無功功率，消耗在輸、配電線路、升、降壓變壓器等供電設備上的占35%，消耗在用戶感性負載上的占65%。

以下是我們運行中的一組數據：

（二）改造方案

鑒于以上原因，我們根據渤海石油礦區電網的無功漏洞及變壓器的容量，來確定所需補償的無功功率的容量，對電網內的部分箱站系統進行無功補償裝置的改造。

為了保證整個系統的安全運行，提高系統的功率因數，我們選用TSVC系列低壓動態無功補償裝置，采用差容優化投切：通過不斷測量無功的變化，總是投入功率盡可能大的電容器組。如3×40、3×30、3×20、3×10kvar的電容柜中，在ABC三相中無功至少需40kvar時會立即投入3×40kvar組其中的某相而不是通過10+30來累加，由此減少投切次數，補償精度一步到位。具有很高的投切精度，可以使整個系統(三相中的每一相)在補償后的功率因數達到0.96以上。

（三）TSVC系列低壓動態無功補償裝置的技術性能及原理

1、技術性能

①控制方式采用微型計算機原理、人機對話界面，中英文菜單；

②各種顯示功能完美（過壓、欠壓、缺相、功率因素、有功電度、有功功率、無功功率、溫度、頻率、電流、電壓等）；

③運行保護、兩相失電時，不影響數據的采集、存儲、通訊。對過壓、欠壓、缺相、零序、溫度超限進行及時報警并做出相應動作；

④數據通訊：配有RS585和RS232接口，現場采集也可遠程采集；

⑤主回路采用電力半導體模塊，實現全無觸點化，控制回路采用CLN脈沖過零觸發，過電流投入，過電流切除；

⑥觸發采用光電觸發方式，實現一次系統和二次系統隔離，解決諧波干擾問題；

⑦投切電容實現無電流沖擊，無振蕩，無補償呆區；

⑧快速動態響應，20ms內實現動態跟蹤補償，補償后的功率因數要求達到0.95以上；

⑨無功補償輸出采用+Y接法，集共補（補償三相）與分補（補償單相）于一體，或是純單相分補，既適用于三相平衡負載，又適用于三相不平衡負載。

2、工作原理

TSVC系列低壓動態無功補償裝置采用反饋式監測（三相平衡負荷、采集單相信號；三相不平衡負荷、采集三相信號），以負載的實時無功電流為投切物理量，應用瞬時無功控制理論及網壓支持算法，在10ms內完成信號數據采集、計算及控制輸出；投切可控硅接到投切指令后，在小于10ms內完成零電流投入，投切無涌流，對電網無沖擊，并在主電路和開關中采取措施，對于主回路電容器有預充電的作用，避免了對投切電容器的沖擊，使運行更加穩定、安全、可靠。為保證實時跟蹤投切，整個系統響應時間小于20ms，可滿足快變化負載的需要，實現快速補償。裝置裝有6%鐵芯濾波電抗器，對5次以上諧波系統能按標準抑制和治理又不會發生諧波放大。

圖1 TSVC系列動態無功補償裝置原理方框圖

圖2 TSVC系列動態無功補償裝置主回路原理圖

四、效益分析

（一）經濟效益

1、降損節能

利用無功補償提高功率因數可以降低線路損耗，達到節能的目的。目前，渤海石油礦區電網改造所需補償的容量約為4340kvar，反應在6KV母線上可節省無功電流417A（4340/1.732/6），按有效利用率60%計算，可節省無功電流約250A。

按照無功電流的通過所引起的三相線路有功損耗公式：

P＝P1－P2＝3I12R×10-3－3I22R×10-3＝3I2R×10-3

計算，可得：P=3×2502×R×10-3

改造部分影響6KV架空線路總長度約為4000米，截面積為120 mm2，鋁的電阻率p=0.0294Ωmm2/m，按照R=p L/S公式計算，得出：R=0.98

P＝3×2502×R×10-3＝3×2502×0.98×10-3=183KW

即可節省有功功率：183KW

一年可節省電量：183×8×260＝380640KWh

按平均電費1元/KWh計算，每年可節省電費約38萬元。

2、節約電費開支

根據《功率因數調整電費辦法》中規定，功率因數越高供電線路的功率損耗就越小，功率因數高于0.9以上的就減收電費，減收的百分比最高為1.25%，低于0.9的就加收電費，0.7―0.9之間的每少0.01就加收0.5%的電費，在0.65―0.7之間的每少0.01就加收1%的電費，0.64及以下每降低0.01就加收2%的電費。若功率因數達到0.95以上，將獎勵基本電費與當月用電費用合計的0.75%，此次改造后，功率因數均能保證在0.95以上，以每年用電量7000萬KWh為例，兩座35KV變電站變壓器容量合計為23300KVA，年外購電費為4780萬元，濱海供電公司的補償獎勵金額約為30萬元。

3、提高設備供電能力

根據表1中681回路的一組數據分析，如果該回路功率因數提高到供電局0.9的要求，那么變壓器的平均負荷電流將減少15%，相當于變壓器提高了15%的供電能力；如果功率因數提高到0.95，那么變壓器的平均負荷電流將減少19%，相當于變壓器提高了19%的供電能力，增大了變壓器的出力，使設備容量不變的條件下，可以少送無功功率，多送有功功率。這樣就能合理配置變壓器容量，避免“大馬拉小車”情況，減少因變壓器配置容量過大而產生的相應變壓器損耗，并可以延緩增容周期，從而減少企業費用支出，使供電部門及用電企業均受益。以35KV變電站增容5000KVA為例，若延緩一年增容，將節省基本電費102萬元。

（二）社會效益

無功功率的減少，不僅節約企業自身的電費開支，還減少了電網的線損和對上一級變壓器容量的占用，產生的實際經濟效益顯著。而諧波污染的減少，不僅降低了對通訊、自動控制裝置、電能計量和繼電器保護的干擾，而且提高了電網的安全性能和供電質量，保證設備正常工作，有利于安全生產。

五、結論

經過以上分析，動態無功補償的應用很好地解決了電網質量問題，提高了功率因數，降低了運行成本，適用于工礦企業不斷增長的用電現狀，值得在工礦企業中推廣應用。

參考文獻：

⑴靳龍章、丁毓山.電網無功補償實用技術［M］. 北京：水利水電出版社，1997

⑵王民權、李威震.企業無功功率補償點的合理選擇［J］. 電工技術，2000.2

篇4

關鍵詞:無功功率 功率因數 動態 諧波

中圖分類號:TM1文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2010)06-031-02

一個理想的配電系統,電能質量指標總是以某一恒定的頻率值和電壓值來表示,并以此向用戶供電。但在當今現代企業和運輸部門中,非線性電力負荷大量增加,特別是隨著電力電子技術的發展,晶閘管整流和換流技術得到廣泛的應用,如:礦山、鋼結構加工、冶金等企業大量使用晶閘管整流電源,工業生產中大量使用變頻調速裝置,電氣化鐵路中采用交流單相整流供電機車,高壓大容量直流輸電中的換流站等均屬于非線性電力負荷。此外電網中大量運行的變壓器,也是重要的非線性負荷。

海工青島基地每年18萬結構噸的鋼材加工能力,產品覆蓋中國各海域的淺、深水油氣田工程設施制造,并輻射澳洲、東南亞、中東、西非、南美等市場。基地內生產用焊接電焊機幾千臺,對低壓配電系統電容補償及諧波抑制裝置提出了一定要求。結合生產情況,在無功補償裝置的選型上,各分變電所選用了TSC系列動態補償裝置,角星接線方式互補、動態跟蹤低壓系統進線電流值,在近年生產實際使用中起到了良好的效果。

1無功功率(ReactivePower)

在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,另一種是無功功率。

有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。

無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也消耗部分有功功率)來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮流器線圈建立交變磁場用。由于它不對外作功,才被稱之為“無功”。

無功功率決不是無用功率,它的用處很大。在正常情況下,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。如果配電系統中無功功率供不應求,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場。那么,這些用電設備就不能維持在額定工況下工作,端電壓下降,從而影響設備正常運行。

由發電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需求,所以在配電系統中設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶設備對無功功率的需求,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。

2功率因數P.F.(PowerFactor)

配電系統中電力負荷如電動機、變壓器等,屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差,通常用相位角 的余弦cos 表示。cos 稱為功率因數,又叫力率。功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。三相功率因數的計算公式為:

式中cos ――功率因數

P――有功功率(kW)

U――用電設備的額定電壓(V)

I――用電設備的運行電流(A)

功率因數分為自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數。

3 TSC系列動態補償裝置技術特點

TSC系列可控硅動態無功功率補償器采用人工智能控制,由控制器、可控硅、電容器、電抗器、保護元件組成。控制器實時跟蹤測量負荷的功率因數和無功電流,與預先設定的給定值進行比較,動態控制不同組數電容器的快速無過渡投切。克服了傳統無功功率補償器因采用機械開關而造成的觸點燒結、對電容沖擊大等缺點,對各種負荷均能起到良好的補償效果。

3.1TSC可控硅動態無功功率補償器

采用大功率可控硅組成的無觸點開關,對多級電容器組進行無觸點、無涌流、無過渡投切。能根據負荷無功功率的大小及功率因數的實際運行水平自動投切,動態補償無功功率,響應速度小于20ms,保證系統功率因數在0.9以上,抑制諧波,改善電壓質量,減少線路損耗,提高電氣設備工作效率。

適合于三相對稱性負荷的實時功率因數補償,對三相負荷進行跟蹤補償;觸發采用光電觸發方式,實現一次系統和二次系統隔離,解決諧波干擾問題,高可靠性,控制簡單;系統電流過零投切,電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃現象。

3.2諧波抑制

動態抑制系統諧波,針對電力系統諧波源影響,采用光觸發控制和諧波抑制技術,安全運行。控制器、電抗器、驅動器特殊設計,選用串聯電抗器,從根本上解決與系統發生串聯、并聯諧振,避免使諧波放大,實現無功補償和諧波抑制并舉的功能。

3.3控制器

全數字化、液晶顯示,具有聯網通訊功能,控制具有高可靠性,操作簡單,有良好的人機界面。與系統連接時,不需考慮交流系統相序,不會因為相序接錯而帶來燒壞可控硅或其他器件的現象;正面柜門上顯示,不用開門即可進行控制器參數設置、調整,保護操作人員人身安全。

3.3保護元件

保護措施齊全,自動化程度高,能在外部故障或停電時自動退出工作,送電后能自動恢復運行,設有過壓、欠壓、過流等保護。

3.4電容器

電容器選擇具有良好的自愈性和耐涌流能力質量可靠產品,可在1.1倍的額定電壓下長期運行,在1.3倍的額定電流下長期運行。相對電容選型問題上,選進口優質品牌產品較好。

3.5電抗器

TSC可控硅動態無功功率補償器配置專用電抗器,干式鐵芯結構,保證補償裝置投入運行后,投切電容器時不會與系統發生諧振,能降低電容器組的合閘涌流及避免電容器組產生諧波放大現象,同時避免造成電容器運行電壓高,分閘時較易產生過電壓。

3.6強迫風冷系統

為了降低柜內溫度,保證元件可靠工作,配備強迫風冷系統,自動監測運行,高溫時自啟動,低溫時處于休眠狀態。

4無功補償對企業的好處

首先,提高了功率因數,獲得優惠電費價格,至少可避免被罰款。其次,降低了企業的用電量。第三,在系統內電壓一定情況下,降低了視在電流。第四,提高系統變壓器的使用裕度。第五,提高系統內電壓數值。綜合上述原因,對企業整體而言,進行無功補償有相對直接的經濟效益。

5電容補償裝置在運行應注意的問題

5.1環境溫度

電容補償裝置周圍環境的溫度不可太高,也不可太低。如果環境溫度太高,電容裝置工作時產生的熱量散不出去;而如果環境溫度太低,電容可能會凍結導致擊穿。

5.2工作溫度

工作時溫度不宜過高,否則會引起熱擊穿,或是引起鼓肚現象,導致電容損壞。

5.3工作電流與諧波問題

諧波的電流對電容器非常有害,極易引起電容擊穿引起相間短路。必要時,應在電容器上串聯適當感性電抗,限制諧波電流。

5.4運行中的放電聲

電容補償裝置在運行時,一般是沒有聲音的,但有時也會例外。造成聲音的原因大致有以下幾種:套管放電、油浸電容缺油放電、脫焊放電、接地不良放電。

5.5爆炸問題

多組電容器并聯運行時,擊穿引起短路有可能引起電容爆炸,應采取適當保護措施及注意實際應用中接線方式選擇。

6小結與建議

(1)用戶配電系統采用電容補償裝置提高功率因數,能減少電能損失,降低電壓損失,有效提高變配電設備利用率。

(2)在電容補償裝置選擇上應根據工況負荷環境進行配置,及時與設計生產單位溝通元件配置參數比例,對特殊用電環境應采取有效措施,以期在投用中起到良好效果。

(3)根據實際容量配置需求,選擇適當的接線方式。

參考文獻:

篇5

孫香榮 葉重榮 車軍輝 劉瓊

合容電氣股份有限公司 陜西 西安710200

摘要：描述了靜止型無功補償器的基本原理，對其系統組成及相互作用進行了闡述。

關鍵詞：組成 基本原理 控制保護系統

隨著電力系統的不斷發展和用電負荷的不斷增長，電力系統中的非線性負荷越來越多，尤其是大型電弧爐、大型風機、重型提升設備、電力機車等不斷接入電網對電網電壓、功率因數、電網諧波等關系電能質量方面的指標產生負面的影響，從而使電力系統中的電能質量問題日益突出。

靜止型無功補償器廣泛應用于電壓調整、改善電壓水平、減少電壓波動、改善功率因數、抑制電壓閃變、平衡不對稱負荷，配套使用的濾波器能吸收諧波，減少諧波干擾。

1、靜止型動態無功補償器（SVC）基本原理

FC+TCR型靜止型動態無功補償器（SVC）主要由三部分構成：FC濾波器、TCR晶閘管控制電抗器和控制保護系統。FC濾波器用于提供容性無功功率補償及諧波濾波，TCR晶閘管控制電抗器用于平衡系統中由于負載的波動所產生的感性無功功率。通過調節晶閘管觸發角的大小，控制流過電抗器的電流達到控制無功功率的目的。高壓動態無功補償SVC裝置根據負荷無功功率的變化情況，改變電抗器的無功功率（感性無功功率）。即不管負載的無功功率如何變化，總要使二者之和為常數，這個常數等于電容器組發出的容性無功功率的數值，使取自電網的無功功率為常數或為0，即：等于常數（或為0）。最終使得電網的功率因數保持在設定值，電壓幾乎不波動，從而達到無功補償的目的，以抑制負載波動所造成的系統電壓波動和閃變。

2、靜止型動態無功補償器（SVC）系統組成

2.1靜止型高壓動態無功補償器（SVC）高壓晶體管閥裝置：接受來自控制系統的信號，改變晶閘管觸發角的大小，產生相應的無功補償電流。先進的閥體壓制技術、臥式安裝結構緊湊、運行可靠維護工作量少。

2.2靜止型高壓動態無功補償器（SVC）全數字智能控制系統：實時計算電網無功，控制晶閘管觸發角的大小，進而控制補償無功功率的大小。采用高速數字信號處理器DSP的控制系統，可靠性高、實用性強。

2.3靜止型高壓動態無功補償器（SVC）電容器及濾波裝置：向系統提供容性無功，并抑制流經系統的諧波，提高功率因數。電力電容器為組架式安裝，自然冷卻。濾波電抗器為空芯干式，自然冷卻。

2.4靜止型高壓動態無功補償器（SVC）補償電抗器：提供系統所需要的感性無功功率，穩定負載沖擊所產生的電壓波動。空芯干式，上下雙線圈，自然冷卻。

2.5采用密閉純水循環冷卻系統，PLC控制壓力、濕度、溫度等。

3、靜止型動態無功補償器（SVC）控制保護系統：

3.1同步單元

3.1.1同步單元用于產生調節單元精確觸發TCR晶閘管閥組所需的同步脈沖。

3.1.2同步單元測量TCR晶閘管閥組兩端的電壓，并經過濾波電路和比較電路得到精確的同步信號。

3.2調節單元

3.2.1執行預先設定好的控制策略，計算TCR晶閘管閥組的觸發角度。

3.2.2執行SVC的順序控制，完成TCR及濾波器設備的投入或退出。 完成對TCR的保護，確保TCR的安全運行。

3.2.3監控單元

監控單元包括主監控單元和輔助保護兩部分。

主監控單元是整個TCR裝置的核心，其主要功能是：

通過CAN總線巡檢調節運算單元，就地控制單元及站控單元，監視其工作情況；

通過RS485總線與六個閥檢測單元通訊，巡檢閥狀態，并監視閥檢測單元的工作情況；

執行其它裝置內部監控；

采集SVC各支路開關狀態，并根據開關狀態判斷跳合閘邏輯、聯跳邏輯、合閘閉鎖邏輯等。各支路開關狀態通過CAN總線發往就地工作站和站控，并以之作為各種命令是否有效的判斷依據；

采集TCR電流與SVC的母線電壓，實現TCR之路過壓、欠壓、過載、過流、電流速斷保護；

輔助保護作為主監控的保護后備，執行以下功能：

監視主監控CPU的狀態，當主監控CPU停止工作時閉鎖TCR主回路；

監視SVC母線同步電壓，當該電壓異常時閉鎖TCR主回路；

監視監控機箱電源，當該電壓低于正常時退出TCR裝置；

反應緊急退出按鍵，發出緊急時退出TCR裝置命令。

3.2.4 閥基電子單元（VBE）

接收調節單元輸出的觸發信號（對應晶閘管觸發相位） 編碼成觸發脈沖信號輸出至TE板；

接收TE板的回報脈沖信號，并讀取其中包含的

BOD和閥狀態信息，以實時監測BOD動作情況和晶閘管元件的狀態；

BOD頻繁動作保護功能和閥故障保護功能；

向調節單元上報閥組的BOD和閥狀態信息；

3.2.5通訊管理單元

3.2.6TCR支路保護裝置

3.2.7濾波器支路保護裝置

4、靜止型動態無功補償器（SVC）系統優點

4.1采用光電觸發方式、高電位板高壓取能、晶閘管BOD保護，系統抗干擾能力強，保護可靠。

4.2可針對用戶的需要，設計采用不同冷卻手段的閥體。

4.3晶閘管閥組采用臥式設計、設備緊湊、運行可靠、維護工作量少。

4.4監控系統采用一體化工作站，提供友好人機界面。

4.5控制方式靈活，可實現三相同時控制、分相控制及三相平衡化等多種控制方式。

4.6多功能自動化接口，具備遠方操作和自動化系統接口功能，可以實現無人值守。

4.7模塊化設計，對幾兆至幾百兆裝置均可提供一體化的構造方式。

參考文獻：

[1]《靜止無功功率補償技術》 粟時平 ，中國電力出版社，2006年。

篇6

關鍵詞：風電場；高壓無功；補償裝置；應用探討

近年來，我國大力扶持風電產業，從而不斷提升風電機的裝機容量，針對風力發電對區域電網的影響，進一步降低風電場接入電網時所帶來的負面影響，國家電網公司了[2009] 327 號文件來針對風電場無功功率進行了非常詳細的規定，并且應該在風電場安裝無功補償裝置，從而實現動態連續調節并網點電壓，從而保證調節的響應速度低于30ms。

一、風電場動態無功補償裝置的選擇

1.1 機械性靜態無功補償裝置

通常情況下，對于冶金、供水、鐵路、礦山等工業產業一般使用機械性SVG無功發電補償裝置，通過接觸器或者斷路器械之間的開關投切，投切時受電弧作用影響，造成開關觸頭損壞的情況，所以不能夠頻繁的進行投切，而且響應速度較慢，無法實現風電無功負荷的頻繁變化，因此機械性靜態無功補償裝置無功補償的響應速度不能夠滿足風電場要求。在早期國華滿井風電場四期034電容器組所采用的自動調壓無功補償裝置能夠通過調節變壓器分接頭進行無功容量調節，而且檔位分為九檔，這些檔位之間的連續性較差，響應速度也非常的慢，甚至無法滿足風電場無功補償的要求而被逐漸的淘汰。

1.2 SVC無功發電器的補償裝置

通常情況下，SVG無功發電器是通過晶閘管來作為固態開關的方式控制晶閘管的導入角度來針對系統的電抗器和電容器的容量進行控制的，這樣就能夠將晶閘管作為投切開關，從而實現頻繁的投切使用。可以說SVC無功發電器能夠被用于電納值進行調節無功的元件，從而通過電力電子器件實現開關的無功調節，這樣就能夠作為無功補償的情況實現連續性的調節，進一步增強響應的速度，從而促進電壓段的穩定平衡，為此，這樣多的風電場能夠適用SVG無功發電器來為動態無功補償裝置進行風電場的正常工作。盡管SVC無功發電器能夠對于風電場的發電系統進行補償，但是因為環流元件的關斷不存在控制的方式，這樣就非常容易對于供電網絡造成非常嚴重的諧波電流的影響，所以必須要同時準備幾組諧波濾器或者自身系統中的其他諧波來進行損耗和諧波損耗的方式，除此以外，通過SVC無功發電器的抗阻特點來實現無功輸出與電壓之間的關系進一步呈平方的關系減低，從而使得電網電壓波動的調節不夠明顯。

1.3 SVG補償裝置特點

在SVC的基礎之上，伴隨著大功率的控制型電力電子器件GTO、IGBT以及IGCT的應用的越來越廣泛，在原有的電壓源換流器的基礎之上出現了全面升級的靜止無功發生器，即SVG。通過對于傳統的功率的進行的技術創新，進一步結合了靜止無功發生器的有點，從而出現響應速度快、吸收無功連續性、高頻次諧波量、小范圍調節、損耗較輕、噪音較低的有點，所以在未來電能質量以及無功補償發展研究方面有著 非常重要的作用，這也是未來無功補償與諧波治理最理想化的一種裝置。

1.4 SVG無功發電器補償裝置的特點

（1）具有雙向調節功能

圖一、SVG 運行模式

由于SVG無功發電器的基本原理都是通過自動換相橋式電路來直接或者通過電抗器并聯在電網上的，通過直接控制其主要的交流側來實現電流的輸出，這樣就能夠進一步通過調節橋式電路的測輸出電壓的相位以及復制，從而能夠保證電路的吸收或者發出滿足系統的無功電流模式，進一步實現動態無功補償的目的，通過輸出模式的運行能夠保證SVG無功發電器既能夠保證之后無功功率調節，又能夠提供超前無功功率的調節，具有雙向調節的無功特點。

（2）具有響應速度快的特點

無功發電器的相應實現一般在40-60ms，但是SVG無功發電器的響應時間在10ms之內，這樣的速度是SVC無功發電器無法比擬的，也更能夠保證電壓閃變的抑制程度，進一步從額定電壓的無功功率轉變為額定感性的無功相反調節能夠在1ms之內實現，從而滿足風電場的負荷波動補償。

（3）具有低電壓好的特點

由于無功發電器和SVG無功發電器之間的輸出電流與系統電壓之間的關系存在區別，所以SVG無功發電器的輸出電流并不主要通過電壓，而是通過恒流源的特點來保證系統電壓恒定在20%依然能夠輸出額定的無功電流，進一步具備更加寬泛的運行范圍，而無功發電器的發電本質是通過阻抗來進行補償，從而輸出電流以及與系統電壓之間形成線性的關系，這樣一來就能夠使得電壓變低之后來實現同容量的SVG無功變壓器比無功變壓器能夠提供更加強大的補償電量。

（4）具有諧波特點

由于SVG無功變壓器采用的逆變電路是IGBT所共同構成的H橋功率單元級別的拓撲結構，這樣通過不同點平臺結合成階梯波，能夠通過逼近正弦輸出的電壓來實現逆變器與輸出電壓點平數之間的增加情況，輸出的波形也具有更加和諧的頻譜功能，從而保證每一個開關器件所能夠承受的電壓應力減少，也不需要對于電壓進行平均這樣就能夠避免出現各種問題。

二、應用實例

針對上述的分析，進一步總結SVG在實際應用過程中的實際情況。國華滿井風電場的總裝機容量18.3MW，采用了122臺1.5MW的風力發電機組，發電機出口的電壓為690V，通過臺變升壓變壓器之后升壓到35kV，由8條集電線路接入滿井110kV升壓站，經過四臺主變升壓到110kV接入電網。國華滿井風電場配置四套SVG動態無功補償裝置。SVG裝置的核心元件是新型低耗能的IGBT功率單元，所以系統的主電路能夠采用鏈式串聯的結構進行星型連接，每相都有12個換流模塊構成，采用了N+1模式設計，有效提高SVG無功發電器的運行效率。工程裝設一套的整體容量為10 MVar 35 kV 動態無功補償裝置。裝置主要包括： 一套額定容量 ± 5 MVar（ 變壓器高壓側輸出容量） 的 SVG 型靜止無功發生器裝置，其核心部分為以大功率可關斷電力電子器件組成的逆變器，配備相應的自動控制監控和保護系統等成套裝置； 一套額定輸出容量 5 MVar 的電容器成套裝置，總補償容量 - 5MVar ～ + 10MVar，即成套輸出容量調節從額定 -5 MVar 感性容量到額定+ 10 MVar 容性容量連續可調。

由于功率因數補償，所以電力部門要求制定的計量點來針對功率的因數進行實時的測量，從而滿足電網要求，在補償容量足夠的情況下，對于無功補償裝置能否消除風電場所產生的諧波點亮能夠保證風電場對于系統的諧波電流行正常的注入，進一步實現35KV母線電壓的總諧波畸變率符合國家相關的標準與要求。由于裝置能夠通過110KV側母線的功率因數值和母線作為輸出容量的控制目標。進一步提高成套裝置跟蹤電網電壓變化以及負載變化的響應時間，從而保證響應時間能夠滿足電網對于小于30MS的相關要求。成套裝置必須具有冷卻系統，一般采用強制風冷，從而保證系統的正常工作以及與工作現場的環境相適應。因為IGBT的產熱量非常大，所以SVG無功發電器在沿海地區使用時一定要重點考慮制冷的問題，一般的方案都是既能夠滿足SVG無功發電器，又能夠滿足沿海一帶的含鹽量高度情況，保證電氣器件不被海鹽腐蝕。

結束語：由于風力發電技術是未來重要的一種能量來源，所以對于風力發電技術的創新就更加的重要。一方面風力發電作為一種新型的情節能源，并不會對環境造成污染以及損害，所以符合未來人來發展的要求。另一方面風力發電的成本低、質量較好，所以也是未來實現清潔能源的重要保障。但是由于風力發電存在的不穩定因素對于整個供電系統的平穩運行會造成非常惡劣的影響，所以必須要進一步提高風力發電的穩定性。目前我國很多的大型風電裝機場所采用的高壓無功補償裝置都是SVG型動態無功補償裝置，例如霞浦大京、莆田東嶠等。可以說，SVG式能夠為現代無功功率補償和諧波治理發展的主要方向之一。本文通過對比SVC 和SVG兩種型號的無功補償裝置，進一步得出SVG型無功發生器具有以下優點：具有雙向調節功能、具有響應速度快的特點、具有低電壓好的特點以及具有諧波特點，這些特點都能夠保證風力發電的穩定性。

篇7

關鍵字 牽引變電所高次諧波 功率因數有級調壓高壓動態無功補償 諧波抑制APF

1、引言

隴海線天蘭線和諧（交直交）大功率系列機車的運行，雖然顯著的改善了牽引供電系統的電能質量（機車本身功率因數的提高，系統網壓和諧波），但與傳統的電力機車（交直）相比最顯著的特征是諧波特性不同，對原有電氣化鐵路牽引供電系統在無功補償及諧波抑制方面產生了新的影響。

1.1存在問題舉例

(1) 2010年11月份以后天蘭線天水變電所靜態電容補償斷路器多次因過電壓、諧波過電流而頻繁跳閘。三陽川變電所、甘谷變電所靜態電容補償斷路器也因過電壓、諧波過電流而跳閘的次數有所增加。

（2）2010年11月份以后天蘭線天水變電所、三陽川變電所、甘谷變電所等所由于母線電壓的瞬間升高造成27.5KV所內自用變二次輸出電壓的瞬間波動致使所內直流系統監控裝置模塊、充電機模塊多次燒損。

（3）2011年6月份后鑒于和諧大功率系列機車自身無功補償系統功率因數提高，三陽川變電所退出A相、B相電容補償、甘谷變電所退出A相電容補償，但致使靜態補償裝置濾波功能失去作用。

（4）為保證牽引變電所交直流系統的正常運行，2011年6月份后，天蘭線多座變電所退出了27.5KV自用變，投入了10KV自用變，但造成電力經營成本核算的困難，當電力10KV貫通線在檢修和出現故障時，所以只能投入27.5KV自用變。

1.2母線電壓波動及交直流設備燒損的原因分析：

(1)和諧系列（交直交）大功率牽引機車的主回路的兩個特點對牽引供電系統影響較大， 一是高次諧波含量多（17-51次），低次諧波含量少。二是采用再生制動方式。機車諧波源的幅值是隨著位置和時間變化的，并與機車運行狀態有較大的關系。原有韶山系列（交直）電鐵系統中，諧波的含量主要以3、5、7次諧波為主，原有靜態補償裝置的濾波裝置能有效地抑制3、5、7次諧波，尤其是3、5次諧波，但對高次諧波的抑制作用不明顯。當接觸網阻抗參數同機車匹配造成諧波電流放大時，放大了諧波電流引起電壓畸變，畸變的電壓進一步致使機車諧波電流增大，系統諧振過電壓幾率增大，當形成諧振過電壓時，造成牽引變電所母線電壓異常波動。

（2）和諧系列（交直交）大功率牽引機車自身無功補償裝置以使牽引供電系統功率因數大幅度提升，但固定補償裝置的補償容量在補償過程中是不會發生變化的，極易因無功負荷小于補償容量而造成過補狀態，會造成無功累加電量增大，嚴重時會引起功率因數的大幅度跌落，造成牽引變電所母線電壓的異常波動。

（3）目前天蘭線各變電所使用的交直流充電機的充電模塊對諧波電壓的抑制功能較差，整流模塊工作時自身也會產生較大的電流畸變，這個畸變的電流流經電網時也會產生新的諧波電壓，同時和牽引網中高次諧波電壓直接疊加在交流屏交流元件上，形成過電壓狀態。

2、有級調壓式高壓動態無功補償系統

如果補償裝置能夠根據供電臂牽引負荷變化動態提供系統所需的無功補償容量，就會避免過補現象的發生。

2.1 調壓式高壓動態無功補償系統的工作原理

動態補償是根據感性無功變化，及時調節補償電容器發出的無功容量。改變無功總量有兩種方法：一是改變投入的等效電容量，另一個是改變電容兩端的電壓。傳統補償方式采用的是改變投入的等效電容量的方法，調壓式高壓動態無功補償系統采用的是第二種方法。

（1）

因(Xc-Xl)為固定阻抗，所以補償容量Qc與U2為平方關系，如果我們調節電容器兩端的工作電壓，就可以調節電容器發出的無功總量，實現動態無功補償。

補償系統采用特殊設計的深度調壓變壓器，實現大范圍動態調壓。調壓裝置在高壓無功補償自動控制裝置的控制下根據系統感性無功的變化，動態調節電容器兩端的電壓，通過特種調壓變壓器實現動態無功的饋送。由計算機構成的高壓無功補償自動控制裝置，通過實時采集電網的電壓、電流、功率因數，分析負荷的變化趨勢、系統無功功率、系統諧波含量、電壓波動情況等，利用模糊控制技術調節有載分接開關，實現動態優化補償，并達到無功補償容量隨系統負荷無功容量的變化自動跟蹤的目的。

2.2 調壓式高壓動態無功補償系統總體結構

本系統主要由五部分組成：深度調壓無功補償變壓器、真空有載調壓開關、補償電容器組、保護系統、測控系統。

2.1系統示意圖

2.3 調壓式高壓動態無功補償系統系統優點

有級調壓式高壓動態無功補償裝置，屬高壓電力系統無功補償設備，主要特征是設有特種自耦調壓變壓器與有載調壓分接開關配合，受控于高壓無功補償自動控制裝置，根據被補償系統感性無功功率的變化動態調節補償電容器的工作電壓實現動態無功補償。它具有可靠性高、動態調節范圍寬、容量大、系統附加損耗小、對電容沒有沖擊且能延長電容使用壽命、補償電容量的調節不改變諧波吸收比等優點。

2011年1月份，天蘭線天水變電所對原有靜態補償系統進行了更換改造，采用調壓式高壓動態無功補償系統，自2011年2月-11月，無功補償穩定，功率因數均值達0.97以上，有效改善了供電質量。但是，其對高次諧波抑制方面效果不明顯。

3、調壓式高壓動態無功補償裝置在諧波抑制存在的問題

雖然調壓式高壓動態無功補償裝置有著諸多的優點，對濾波補償系統濾波的影響，可忽略不計，但在設計理念上主要是進行無功功率的補償，兼顧了3、5次諧波的濾波功能，它與傳統的靜態補償裝置相比只是僅僅增加了特種單項有載調壓變壓器，克服了欠補償和過補償的問題， 但對牽引供電系統高次諧波抑制方面效果不強。

4、高次諧波的抑制措施

4.1對高次諧波引起網壓異常波動的治理措施，一方面是降低機車本身的高次諧波電流值，即在機車上加裝RC高通濾波器等方法。二是在牽引供電系統變電所增加濾波裝置。

圖4.1 電氣化鐵道諧波、無功治理方案

4.2 有源電力濾波器在牽引供電系統的應用

采用有源電力濾波器（Active Power Filter,簡稱APF）是牽引供電系統諧波抑制的一個重要發展的趨勢。APF是一種新型諧波和無功補償裝置，在補償無功的同時有源濾波器能對諧波進行有效治理。其基本原理是：通過電流互感器檢測負載電流，并通過內部DSP計算，提取出負載電流中的諧波成分，然后通過PWM信號發送給內部IGBT,控制逆變器產生一個和負載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網中，達到濾波的目的。按照與補償對象的連接方式，APF可分為串聯型和并聯型。串聯型APF不能進行無功補償，且絕緣困難，維修不變，因此，它的實用性受到限制。

大容量的有源濾波器造價高、功耗大，在實際應用中受到限制。為了獲得較好的濾波特性且降低造價，人們提出了有源與無源混合濾波器方案。在混合濾波系統中，對于負載側的諧波電流源，有源濾波器被控制為一個等效諧波阻抗，它使無源和有源濾波器總的串聯諧波阻抗對各次諧波都為零，從而使所有的負載諧波電流全部流入無源濾波器支路，達到提高無源濾波器濾波效果的目的，此時有源濾波器的輸出補償電壓為所有負載諧波電流流過無源濾波器時產生的電壓。這樣充分發揮LC無源濾波器和APF各自的優勢，盡量減小APF的容量，解決了絕緣和最佳投資的問題。

5、 結束語

隨著既有線電力機車的不斷更新，牽引變電所現有補償裝置在高次諧波抑制方面效果差的缺點的顯現，對牽引供電設備運行安全造成了嚴重影響。所以，如何更好的實現鐵牽引變電所無功補償，諧波治理，更好的實現環保運輸節約能源消耗是當今需要考慮的關鍵問題。

參考文獻

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篇8

【關鍵詞】10kv；配電網；動態補償

1 前言

當前，配電網主要包括有變電站、配電變壓器、桿上變壓器、補償電容器以及輸電線路和一些開關設備。通常情況下，對配電網的分類是根據電壓等級來劃分的。一般可以分為高壓配電網（35-110KV）、中壓配電網（6-10KV）以及低壓配電網（380/220V）。其中，我國10KV及以下配電網的電能損耗最大。這是由于我國10KV及以下配電網配電線路、配電變壓器以及用戶連接相當復雜。不僅如此，不同容量的變壓器臺數多且分布廣，并且壓線分布沒有規律，用電負荷率低，峰、谷負荷差較大。由于電力系統中存在電機等大量的感性用電設備，再加上電力線路本身的阻抗和變壓器的電磁交換作用，以致電力系統中存在大量的無功負荷。這些無功負荷大大降低了系統的功率因數，增加了線路電壓損失和電能損失。為了能夠有效解決這一問題，一方面在各個變電所內進行無功功率的集中補償，另一方面需要在配電網上進行動態的無功補償。本文就是基于配電網對無功動態補償進行研究和討論，并主要針對10kv及以下的配電網。

2 配電網無功動態補償的意義及實現

2.1 10kv及以下配電網無功動態補償的意義

為了能夠有效的保證電網的電能質量、電壓質量以及有效的降低網絡損耗，不僅需要從有功功率方面著手，還要從無功功率方面進行研究。只有保證了無功平衡，才能保證電壓質量，使電氣設備能夠有效運行。為了說明配電網無功動態補償的意義，本文從以下三點進行分析。首先，推行配電網絡無功動態補償是改善設備利用率的需要。這是因為，在相同的電流和電壓下，提高功率因數能夠增大線路的傳輸能力。其次，推行配電網絡無功動態補償是減少電壓變動的需要。最后，推行配電網絡無功動態補償是減少線損的需要。

2.2 配電網絡無功動態補償的實現方案

通常來講，配電網無功動態補償方式可分為：變電站集中補償、低壓集中補償、桿上線路無功補償以及用戶終端補償四大類。

首先，變電站集中補償方式是把補償裝置安裝在10kv變電站的母線上，這種方式能夠對整個配電網進行集中補償，從而降低全網的無功負荷傳輸，降低線損。由于這種補償方式便于管理且運行維護方便，因而這種補償方式在實際配電網絡中得到了廣泛應用。

其次，配電站變壓器集中補償主要通過計算機控制無功補償裝置的方法。它根據用戶的無功負荷波動來調節無功補償裝置，從而滿足用戶的用電需求。這種方式提高了變壓器的利用率，并且減少了無功負荷向電網中的流動，就地平衡，保證了供電質量。

再次，桿上線路無功補償方式是供給感性負荷所消耗的部分無功功率，減少無功功率在電網中的流動，降低線損，從而提高系統的功率因數，減少電壓波動，提高供電質量，改善供電環境。這種補償方式具有投資小、見效快、易于維護的優點。

最后，用戶端的就地補償方式是將無功補償裝置安裝在異步電動機或者電感性用電設備附近，從而進行就地補償。這種補償方式可以再用戶端直接就地平衡，提高設備的功率因數，設備維護方便。

對于10kv及以下的配電網補償裝置，當前較為成熟的無功動態補償裝置是可控硅動態無功補償裝置SVC。它是利用晶閘管可控硅的開關原理，瞬時的改變無功功率，用以補償或者吸收負載所需的功率。

3 10kv及以下配電網的無功動態優化算法

3.1 10kv及以下配電網潮流計算方法

這些年來，隨著配電網絡自動化系統的發展，配電網的無功動態補償優化算法也逐漸引起人們的重視。本文選擇潮流計算方法作為研究對象。潮流計算式整個配電網絡分析的基礎和工具，被廣泛運用在運行分析、電網調度以及規劃設計等方面。而由于與輸電網相比，配電網有著自身的特點，所以如果直接將輸電系統中使用的潮流算法運用至配電網中去，會使得算法的性能大大下降，甚至無法達到收斂的效果。目前，配電網的潮流算法主要可以分為節點法和支路法兩大類。二者存在有一定的差異。節點法主要包括牛頓潮流算法和Zbus潮流算法。前者是通過各個節點電壓計算節點的功率，從而判斷一下是否滿足收斂條件，如果不滿足，再根據潮流殘壓方程修正節點電壓，再求出此時的節點功率，判斷是否收斂。再通過迭代計算的方法，直至各個節點的功率滿足收斂條件，算法才得以完成。從中可見，牛頓潮流算法原來簡單，但是需要大量的計算，并且收斂性不是很好。后者則是分別計算出松弛節點獨立作用于整個配電網情況下的某節點的電壓 以及只有等值注入電流作用的節點電壓 ，通過疊加原理計算得出 。如此便可以求得該節點電壓值。可以看出，Zbus潮流算法原理簡單，但是誤差較大。支路法主要包括回路阻抗法和前推回代潮流算法。前者的處理環網能力比較強，并且迭代次數不會隨著系統節點數或者環路數的增加而發生較大變化，故而收斂的穩定性好，但是由于其節點和支路編號的處理較為復雜，計算所占系統內存較大，因而如果應用在節點較多的配電網中會有一定的局限性。而后者計算原理簡單，具有數值穩定和收斂速度快的優點，并且不需要大量復雜的矩陣運算，占用的內存較少。利用這種優化計算方法可以適用于當前普遍使用的輻射型配電網潮流算法。具體使用哪種算法還需根據實際案例具體分析。

3.2 實例分析

以廣西省西林縣電網為例，該縣城的城西線路為縣城北變電所的主要干線。由于線路較短，負荷較大并且有一些達不到100kvA的變臺。所以實施10kv線路自動補償與變臺自動補償相結合的補償方式。首先對100kvA以上的變臺而言，需要根據變壓器容量在低壓側主干線上進行動態補償，同時10kv線路采用高壓動態無功補償裝置的方法。根據實際經驗，線路采用150kvar容量分點布置。進而，根據每月的供電量以及線路的長度，可以設置2個分布點。即在整體線路的五分之二和五分之四處分別設置，容量共計300kvar。通過以上的補償方式，一共可以設置1760kvar補償容量。

3.3 無功動態補償對經濟效益的影響分析

從以上的分析中可以看出，推行無功動態補償具有重要的意義。如果對降低損耗的影響進行定量分析的話，這里以縣電力公司為例說明。從變電站母線到變壓器裝置的線路電阻為1.15歐，傳輸功率為170kw。當功率因子從0.667提高至0.98時，線路的電流從14.72A下降到10.02A。計算可得，線路的每年電量損耗將從6565kwh下降至3041kwh。這確實是一大筆的節約。并且，這里沒有考慮變壓器的損耗以及部分低壓線路損耗的補償所帶來的效益。以上僅僅是無功動態補償減低損耗角度計算得到的損耗減少值。如果再將降低輸電配電網損耗以及節約建設投資等方面的因素，無功動態補償對經濟效益的影響將會更加可觀。

4 結論

綜上所述，有效的無功動態補償方法可以對10kv及以下配電網有著明顯的優化作用，并且產生可觀的經濟效益。當然，與此同時，還有一些問題亟待解決。具體確定補償容量以及位置時，并沒有進行優化，這就不能充分體現配電網損最小、年運行維護費用最低以及支出費用最小，這三個最小的統一。因而，如何能夠進一步實現“三個最小”是一個迫切需要解決的問題。本文通過從推行配電網絡無功動態補償的意義入手，討論了配電網絡無功動態補償實現的技術方法。進而，在此基礎上，列舉實例詳述補償方案的確定以及實施無功動態補償對經濟效益的影響，具有一定的參考價值。

參考文獻：

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關鍵詞：動態無功補償 諧波治理

一、引言

早期的并聯補償技術中，動態無功補償設備一般采用同步調相機。由于其運行過程中運動部件，不僅結構復雜、投資高，電力損耗大，而且操作維護困難，故逐漸被靜態無功補償所代替。靜態無功補償技術經歷了3代：第1代為機械式投切的般采用同步調相機。由于其運行過程中運動部件， 無源補償裝置，屬于快速無功補償裝置；第2代為晶閘管投切的靜止無功補償器（SVC），屬無源、快速動態無功補償裝置，主要用于配電系統中，輸電網中應用很少；第3代為基于電壓源換流器的靜止同步補償器，屬快速的動態無功補償裝置。典型供電系統的無功補償需要解決無功補償的響應速度和諧波治理兩個問題。

二、動態補償系統的實現

1.采用了晶閘管變流系統

將補償支路設計為具有基波補償能力的濾波通道，按照某供電系統諧波分析的案例，設置了5次、7次、11次三個濾波通道，其中5次，7次為單調諧支路，11次設計為高通支路。用來濾除11次數以上的諧渡。各通道的電容器容量在設計時，考慮與支路調諧頻率的容抗匹配，還兼顧到對基波的無功補償容量。為保證取得較好的濾波效果，采取了裝容量略大于基渡補償容量的設計方法。這樣，三個濾波通道組成了既具有濾波功能，又具有基波補償功能的PF支路，在濾除系統諧波的同時，為系統提供了充足的容性無功補償。

2.快速動態治理

為解決對電壓的不對稱、電流與電壓諧波等電網問題的快速動態治理，采用了磁閥式可控電抗器型SVC，即簡稱MCR型SVC補償設備。

2.1 MCR可靠性高

通過調節勵磁電流的大小來控制其無功輸出，勵磁系統由處于低電壓等級，且控制功率也不高。可控硅在低電壓等級的應用方面，技術成熟，其可靠性和穩定性是空心式相控電抗器型TCR無法比擬的。

2.2 MCR體積小

采用了油浸式變壓器的封裝結構，占地面積大大小于TCR。

MCR維護工作量小

由于勵磁系統的電壓等級低，控制功率不高，每相只有兩只可控硅，且容量不大，即使損壞影響面積也很小。

2.3 基本組成

無功自動補償裝置由補償濾波支路和可控電抗器支路組成，其中補償濾波支路經隔離開關固定接于母線，通過調節可控電抗器的輸出容量（感性無功），實現無功的柔性補償。磁控電抗器采用直流助磁原理，利用附加直流勵磁磁化鐵芯，改變鐵芯磁導率，實現電抗值的連續可調，其內部為全靜結構，無運動部件，工作可靠性高。

2.4 磁控電抗器

在可控電抗器的工作鐵芯柱上分別對稱地繞有兩個線圈，其上有抽頭，它們之問接有可控硅T1、T2，不同鐵芯的上下兩個主繞組交叉連接后并聯至電源，續流二極管接在兩個線圈的中間。當可控電抗器主繞組接至電源電壓時，在可控硅兩端感應出系統電壓1%左右的電壓。電源電壓正半周觸發導通可控硅T1，在回路中產生控制電流；電源電壓負半周期間觸發導通可控硅T2，在回路中產生控制電流，一個工頻周期輪流導通和，產生的直流控制電流，使電抗器工作鐵芯飽和，輸出電流增加。可控電抗器輸出電流大小取決于可控硅控制角，控制角越小，產生的控制電流越強，從而電抗器工作鐵芯磁飽和度越高，輸出電流越大。因此，改變可控硅控制角，可平滑調節電抗器容量。

三、使用效果分析

1.無功補償減少損耗產生的經濟效益

通過對系統的測試和分析后，設計補償容量為3000kvar，平均電容器出力取50%，無功補償經濟當量取0.090。則補償電容器投運后相當于減少的有功損耗為：

3000kvar×50%×0.090kW/kvar=135kW

該系統為固定補償加磁控電抗器以起到動態補償的效果，使功率因數穩定在0.95以上。電容器始終投運在電力系統中，按照每天工作18h，每月工作26d計算，則電容器一年內的工作時間為5616h。投運上動態無功補償系統后，每年減少損耗為5616h×135kW=758160kWh，按照動力電的平均費率0.54元/kWh計算，每年可減少經濟損失40.9萬元。

2.符合供電營業規則產生的經濟效益

原電力工業部1996年頒發的《供電營業規則》規定：“無功電力應就地平衡。用戶應在提高用電自然功率因數的基礎上，按有關標準設計和安裝無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功倒送。IOOkVA及以上高壓供電用戶的功率因數為0.90以上。”為彌補無功損耗，根據用戶變壓器容量加收變損和實施功率獎罰。假定整個電力系統的最大負荷為12500kW，正常運行時，平均使用的負荷按照系統總符合50%計算，即12500kW x 50%=6250kW，則每年的用電量為2970萬kWh。每年電費為1603.8萬元，減少的調節電費為：1603.8萬元×5%=80.19萬元

3.補償投入后濾波效果好

投入前，由于系統中存在諧波比較嚴重，導致電壓電流基波波形發生嚴重畸變。濾波裝置投運以后，電流曲線非常光滑，濾波效果良好。

4.磁控電抗器的損耗

磁控電抗器自身的損耗相當于同數量有功功率的0.5%，則2400kvar的磁控電抗器的有功損耗為：2400×0.5%=12kW，按照每年投運8000h計算，每年損耗的電能為57024kWh，損耗部分電費為：57024kWh×0.54元/kWh=30792.96元

5.折舊和維護費用

整套動態無功補償濾波設備的總投資為150萬元，每年設備的折舊費按照10%計算，則每年折舊為：150萬元×10%=15萬元。一般電力設備的年維護費用為3%，因MCR設備為免維護設備，整個系統的維護量遠遠小于一般電和設備，按照一般設備的維護費用來計算，MSVC動態無功補償系統的年維護費用為：150萬元×3%=4.5萬元。綜上所述，對電力系統進行動態無功補償之后，每年可見的直接經濟收益為：40.9+80.19—3.079—15—4.5≈98.55萬元。則投資回報期為：150萬元/（98.55萬元/年）=1.522（年），這樣在一年半時間內收回了設備成本。

四、結語

動態補償濾波裝置兼顧了補償和濾波功能，具有較高的運行效率，簡單實用的結構，參數調整靈活準確，運行安全可靠，維護方便，經濟效益顯著，一年左右即可收回投資。

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【關鍵詞】無功補償；數學分析；功率因數

隨著現代化礦井快速發展，井下機械化程度不斷提升，大功率電機大量使用，普遍應用電子元件產品，各種感性負荷及用電設備與地面電網供電電源之間必然循環著大量無功功率，同時產生各類諧波，造成井下供電質量惡化和電費嚴重浪費，直接影響井下電網及用電設備正常運行。

一、無功補償的節電原理

1.作圖法（幾何法）。利用電容電流超前電感電流180°的原理（即二者方向相反），與電器（電動機或變壓器）并補相應量的電容器，使無功電流大大降低，隨之工作電流也相應降低很多，而有功功率依然保持不變，而功率損耗卻大大下降，最多可達60%～70%。

由上圖可見，有功功率輸出不變，而工作電流卻降低很多，則節電。

2.解析式發（代數法）。由P=√3 I Ucosφ得I=P/√3U

cosφ即I∝1/cosφ（式1），又因P損=I2 RP損∝I2，將（式1）代入上式中得：P損∝1/cos2φ。即功率損耗與功率因數的平方成反比。由此可見，在低壓配電線路里，提高功率因數來降低損耗節電效果十分顯著。

二、WBB系列礦用隔爆型動態無功補償裝置綜合經濟效益分析

1.供電系統。6KV高壓從地面送到采取變電所。采區變電所分別送出三路負荷，二路將6KV高壓送往綜采工作面移動變電站，距離2000m，另一路送往綜采工作面運輸巷機頭配電點，距離800m，電纜均為ZQ3×50mm2。工作面移動變電站安裝有兩臺1250KVA變壓器，1號變壓器負荷有采煤機、轉載機、破碎機共970KW；2號變壓器負荷有運輸機、液泵、水泵共

935KW；皮帶機頭配電點干變容量為800KVA，負荷2×315皮帶運輸機。3臺變壓器二次側電壓準為1140V，要求功率因數由0.65經補償后達到0.96。

2.補償前后電流計算（按額定功率60%計算）。變壓器一、二次側補償前電流計算：公式：I=P/√3Ucosφ，1#、I2=582/

1.732×1140×0.65=453A，I1=453/5=91A；2#、I2=561/1.732×

1140×0.65=437A，I1=437/5=87A；3#、I2=378/1.732×1140×

0.65=295A，I1=295/5=59A。變壓器一、二次側補償后電流計算：1#、I2=582/1.732×1140×0.96=307A，I1=307/5=61A；2#、I2=561/

1.732×1140×0.96=296A，I1=296/5=59A；3#、I2=378/1.732×

1140×0.96=199A，I1=199/5=39A。

3.補償后減少的供電線路功率損耗計算：公式：P=3

（I2-I2）∑R，從移動變電站到采區變電所：1#、P=3（912-612）×

0.858=11.74KW；2#、P=3（872-592）×0.858=10.52KW；3#、P=3（592-392）×0.858=5.05KW。從采區變電所到地面變電站：P=3×﹛﹙91+87+59﹚2-﹙61+59+39﹚2﹜×0.895=83KW，P線總

=11.74+10.52+5.05+83=110.3KW。

4.補償后，減少的變壓器功率損耗計算：公式P變=

（P/S）2（1/cos2φ1-1/cos2φ2）（PK+λQK），（其中：PK=有功功率損耗，QK=無功功率損耗，UK=變壓器短路電壓百分數，具體值查閱煤礦電工手冊），若變壓器額定容量為1250KVA時：則QK=UK%SN×102=81.25（KVar），若變壓器額定容量為

800KVA時：則QK=UK%SN×102=48（KVar），1#、P1=（680/1250）2（1/0.652-1/0.962）（7.2+8.13）=5.82KW；2#、P2=（660/1250）2（1/0.652-1/0.962）（7.2+8.13）=5.48KW；3#、P3=（440/800）2（1/0.652-1/0.962）（6+4.8）=4.19KW，P變總=5.82+5.48+

4.19=15.5 KW，注：P—取額定功率的70%；λ—無功經濟當量。

5.節省電能經濟效益計算：全系統補償后節約為：P總=P線總+P變總=110.3+15.5=125.8 KW，全年節約用電量為：

125.8 KW×20/天×350/年=88060 KWh，全年共節省資金約：

88060 KWh×0.5元/KWh=440300元。

三、應用無功補償裝置的意義

（1）降低無功損耗，減少電能浪費。采用補償后，系統功率因數提高，使變壓器及供電線路中電流下降，降低了無功損耗，達到節能降耗的目的。（2）提高功率因數。用容性無功電流就近實時抵消負荷產生的無功電流，達到提高井下供電系統功率因數的目的。（3）治理諧波，凈化井下電網。各補償支路具備限制涌流，治理諧波的功能，達到裝置內電器元件安全運行和凈化井下電網的目的。（4）提高了供電系統的利用率。井下用電設備與地面電源之間存在大量往復的無功功率，這些無功功率必然占用供電系統許多容量，造成供電線路帶負荷能力下降，井下變壓器容量下降，各級控制開關戴載能力下降加裝無功補償后，使井下變壓器實在功率接近于有功功率，有效提高了視在功率利用率，供電線路及各級控制開關因減少了無功電流，大大提高了承載能力。

參 考 文 獻

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