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動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償范文1

關(guān)鍵詞 輸配電系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)；無功補(bǔ)償；技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）20-0071-01

1 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀

生產(chǎn)技術(shù)是在生產(chǎn)過程中不斷進(jìn)步的，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)從剛開始比較落后的損耗大、工作聲音響、反應(yīng)速度很慢的同步調(diào)相機(jī)發(fā)展到今天相對(duì)比較先進(jìn)的動(dòng)態(tài)投切電容器（SVC）和無功發(fā)生器（STATCOM）技術(shù)，并且目前就SVC和STATCOM這兩項(xiàng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)使用比較廣泛。同步調(diào)相機(jī)發(fā)展到動(dòng)態(tài)投切電容器（SVC）和無功發(fā)生器（STATCOM）技術(shù)中間還經(jīng)歷了開關(guān)投切固定器，投切固定器雖然是在同步調(diào)相機(jī)的基礎(chǔ)上得到了發(fā)展，但是還是存在反應(yīng)遲鈍、感應(yīng)不夠靈敏、工作的連續(xù)性能差等方面的缺點(diǎn)。就目前的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)來說，就無功發(fā)生器（STATCOM）和動(dòng)態(tài)投切電容器（SVC）技術(shù)具有代表性，無功發(fā)生器（STATCOM）與動(dòng)態(tài)投切電容器（SVC）相比，動(dòng)態(tài)投切電容器（SVC）在科學(xué)性質(zhì)方面更具優(yōu)點(diǎn)。無功發(fā)生器（STATCOM）還有技術(shù)上的瓶頸，但是無功發(fā)生器（STATCOM）也有一定的優(yōu)點(diǎn)，所以目前在少數(shù)電力工程中用到無功發(fā)生器（STATCOM）。

投切電容器（SVC）包含了很多技術(shù)方向，國內(nèi)外眾多電力設(shè)備研究專家還根據(jù)具體需求進(jìn)行研發(fā)。就目前研發(fā)出來的投切電容器技術(shù)就包括了高阻抗變壓器型、電抗器型、勵(lì)磁控制的電抗器型晶閘管投切電容器型、晶閘管相控電抗器型這五個(gè)方向點(diǎn)。

2 動(dòng)態(tài)投切電容器（SVC）技術(shù)

投切電容器（SVC）對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)具有平衡三相負(fù)荷、降低網(wǎng)損、提高功率因數(shù)、減少諧波和電壓影響、掌控?zé)o功功率、提高輸電能力、阻止低頻振蕩、限制同步振蕩等幾方面的功能。投切電容器（SVC）技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，它主要用于無功控制HVDC換流站和輸出電壓對(duì)進(jìn)行支持作用，同時(shí)投切電容器（SVC）也用于對(duì)因?yàn)樨?fù)荷產(chǎn)生改變而產(chǎn)生的變動(dòng)的控制、穩(wěn)定電網(wǎng)系統(tǒng)的三相電壓和防止系統(tǒng)中的輸電部分的振動(dòng)。對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)中的輸電部分，100～400Mvar為輸電部分的容量要求，所以必須用到投切電容器（SVC），要求把投切電容器（SVC）安裝在電壓等級(jí)為10千伏到35千伏之間的降壓變壓器里。TSC的應(yīng)用在SVC類型中使用最為廣泛的兩種，TCR使用的安全性比較高，因?yàn)門SC每一相分為兩個(gè)組合，同時(shí)采用了特殊的三角型和三相結(jié)合的連接方法，從而對(duì)閥組動(dòng)態(tài)運(yùn)行的環(huán)境的調(diào)整可以采用對(duì)晶閘管閥體兩端的di/dt值進(jìn)行控制的方法。受TSC的輸出特性的限制，TSC只能運(yùn)行單純的有級(jí)調(diào)理，但是在電壓的環(huán)境下卻能發(fā)揮很好的作用。

3 無功發(fā)生器（STATCOM）技術(shù)

無功發(fā)生器（STATCOM）對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)的作用就是用變流器把電容器上的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿嚯娏?，同時(shí)把變流器和變壓器聯(lián)系起來對(duì)電流進(jìn)行調(diào)整，然后把電充進(jìn)去電容器里面。無功發(fā)生器的無功功率的系統(tǒng)輸出主要是通過在系統(tǒng)電壓和逆變壓器之間形成落差的方法，無功發(fā)生器的充電功能啟動(dòng)的時(shí)間取決于電壓差產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)無功發(fā)生器的充電動(dòng)作進(jìn)行到系統(tǒng)電壓低于電容的電壓時(shí)就會(huì)產(chǎn)生無功功率輸送。但是無功發(fā)生器（STATCOM）輸送的無功功率也不是永不停止的，當(dāng)STATCOM的無功功率被消耗的量和系統(tǒng)的供應(yīng)的量相等時(shí)就會(huì)停止。

4 無功發(fā)生器和動(dòng)態(tài)投切電容器的技術(shù)性比較

有對(duì)比才有選擇，才能對(duì)兩種技術(shù)的適用性進(jìn)行了解，無功發(fā)生器和動(dòng)態(tài)投切電容器是目前應(yīng)用比較廣的兩種動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)，不同的電網(wǎng)企業(yè)對(duì)無功發(fā)生器和動(dòng)態(tài)投切電容器這兩種技術(shù)的選擇考慮都不一樣，但是對(duì)這兩種技術(shù)的選擇都要充分結(jié)合自身電廠的實(shí)際情況，對(duì)無功發(fā)生器技術(shù)和動(dòng)態(tài)投切電容器技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行深入認(rèn)識(shí)，兩種動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。

1）STATCOM的優(yōu)缺點(diǎn)，級(jí)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和多電平或者多重化結(jié)構(gòu)是目前STATCOM的主要兩種結(jié)構(gòu)，STATCOM的主要有點(diǎn)是擺脫常規(guī)的電容器補(bǔ)償方式，可以直接進(jìn)行瞬時(shí)間的無功功率進(jìn)行調(diào)換，STATCOM還是一種無功功率的補(bǔ)償器件，同時(shí)STATCOM具有反應(yīng)靈敏度高、體積相對(duì)比較小、提供無功功率的時(shí)間性比較敏感、對(duì)于負(fù)荷的突然變化的控制能力比較強(qiáng)等方面的優(yōu)點(diǎn)，STATCOM的缺點(diǎn)是技術(shù)瓶頸一直沒有得到解決，對(duì)平衡三相電的能力還是不足，而且價(jià)格成本相對(duì)比較高。

2）投切電容器（SVC）的優(yōu)點(diǎn)是平衡三相電的能力強(qiáng)、造價(jià)成本相對(duì)比較低、技術(shù)比較成熟，投切電容器（SVC）的缺點(diǎn)是對(duì)使用的面積要求比較大，反應(yīng)遲鈍、對(duì)于負(fù)荷電流突然變化的控制能力很弱。

5 小結(jié)

隨著社會(huì)發(fā)展的腳步的加快，電網(wǎng)的諧波的污染問題也越來越嚴(yán)重，對(duì)于輸配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)慕鉀Q意見迫在危急。本文從當(dāng)前應(yīng)用比較廣的投切電容器（SVC）技術(shù)和無功發(fā)生器（STATCOM）技術(shù)對(duì)輸配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)慕鉀Q進(jìn)行了了解，為了適當(dāng)選擇動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方案，本文也對(duì)無功發(fā)生器（STATCOM）和投切電容器（SVC）進(jìn)行了對(duì)比。從對(duì)目前的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方法的剖析，發(fā)現(xiàn)盡管現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出了新型的、功能比較強(qiáng)大的無功發(fā)生器（STATCOM），但是無功發(fā)生器（STATCOM）還是存在很多的不足，需要進(jìn)一步的改善。千里之行始于足下，對(duì)于配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的研究還需要廣大電網(wǎng)工作者、技術(shù)研發(fā)專家的共同努力。

參考文獻(xiàn)

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動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償范文2

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用；原理；無功補(bǔ)償

調(diào)查資料顯示，2012年全年我國社會(huì)用電量達(dá)到了4852億千瓦，同比增長(zhǎng)了10.4%，但是我國仍然有部分地區(qū)的供電量不足。其中，企業(yè)用電的性質(zhì)以木材加工為主，居民生活用電量相對(duì)較少。無功補(bǔ)償裝置能夠有效的提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而減少了電壓崩潰現(xiàn)象的發(fā)生。此外，無功補(bǔ)償裝置還能大大減少網(wǎng)絡(luò)損耗，已經(jīng)成為了保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要組成部分。

1、無功補(bǔ)償裝置原理

無功補(bǔ)償裝置的原理就是是電網(wǎng)中呈容性或感性的元件。無功補(bǔ)償裝置的主要組成部分包括電容器組、投切元件以及保護(hù)元件等[1]。通常情況下人們都會(huì)選擇并聯(lián)電容來當(dāng)作無功補(bǔ)償裝置，其基本原理如圖1所示。當(dāng)無功補(bǔ)償之后，電壓的功率因數(shù)也會(huì)產(chǎn)生變化。

（1）電壓變化：

（2）輸出電壓：

其中，SC為短路容量。

（3）功率因數(shù)：

其中，QLC為補(bǔ)償?shù)臒o功容量。

根據(jù)上述三個(gè)公式就可以得到無功補(bǔ)償和功率因數(shù)之間的關(guān)系，如下圖2所示，同時(shí)還可以得出無功補(bǔ)償和系統(tǒng)電壓之間的關(guān)系。

2、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（英文縮寫為SVC）的基本原理

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的原理與傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置相似，是通過控制晶閘管發(fā)角來實(shí)現(xiàn)改變接入系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置等效電納的大小的，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)無功功率的目的，如下圖4所示。現(xiàn)今人們經(jīng)常講到的無功補(bǔ)償裝置是專指使用晶閘管的無功補(bǔ)償設(shè)備。這種設(shè)備通常有以下三大類型，一類是具有飽和電抗器的無功補(bǔ)償裝置（英文縮寫為SR），第二類是晶閘管控制電抗器（英文縮寫為TCR），如圖5所示，第三類是晶閘管投切電容器（英文縮寫為TSC），如圖6所示。增加了可控電抗器之后就可以保證電網(wǎng)功率維持在合格的范圍，而不會(huì)出現(xiàn)無功倒送減小電網(wǎng)的運(yùn)行電流。與此同時(shí)，還可以減少導(dǎo)線和變壓器上的損耗[2]。除此之外，還能夠大大減少主變分接頭的動(dòng)作次數(shù)，從而提高了電壓的合格率與電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

3、國內(nèi)10kV配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置現(xiàn)狀

電網(wǎng)無功功率是通過無功裝置來達(dá)到調(diào)節(jié)目的的，在二十世紀(jì)80年代和90年代，功率因數(shù)通常在0.8和0.85之間，2001年以來達(dá)到0.95至0.98?，F(xiàn)今10kV無功補(bǔ)償裝置存在的問題包括：①功能種類少，聯(lián)網(wǎng)能力不強(qiáng)，容易受到外界的干擾，而且控制的精度也偏低；②當(dāng)借助在線測(cè)量的功率因數(shù)和整定的功率因數(shù)相比時(shí)，投切電容器很難避免的引起電壓和電流的不穩(wěn)定，這樣不僅降低了既供電質(zhì)量，同時(shí)還減少了設(shè)備的壽命；③現(xiàn)今仍然有很大一部分的中壓無功補(bǔ)償裝置采用普通開關(guān)來做投切工作，這樣很容易出現(xiàn)過量涌流與操作過電壓現(xiàn)象，而且當(dāng)電流過大時(shí)，開關(guān)觸頭非常容易出現(xiàn)損壞問題[3]。如今，盡管SVC技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)相當(dāng)高了，但是該技術(shù)仍然有很大的發(fā)展?jié)摿?。國?nèi)不少的廠家已經(jīng)開始了對(duì)中壓無功補(bǔ)償裝置的研究，并采取了一定的完善措施，本文就投切元件、控制方式以及電力電容器三方面對(duì)裝置做進(jìn)一步的分析。

3.1投切元件

晶閘管和復(fù)介開關(guān)是現(xiàn)今多數(shù)中壓無功補(bǔ)償裝置都會(huì)選擇的主要投切器件，但是它們無法同時(shí)保證自身的使用壽命和能耗與投切的平穩(wěn)度。所以，要解決這三大問題的關(guān)鍵就是選擇合適的投切元件。首先晶閘管受到涌流的沖擊之后非常容易出現(xiàn)損壞，而且它自身的結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，可靠性不強(qiáng)，價(jià)格也比較昂貴。通常情況下它只能應(yīng)用在負(fù)荷頻繁變化的環(huán)境中，而在其他環(huán)境中則毫無用武之地。復(fù)介開關(guān)的構(gòu)成之一則是晶閘管，所以它也能夠頻繁投切，但是它的結(jié)構(gòu)也并不簡(jiǎn)單，而且造價(jià)也不低。現(xiàn)今真空同步開關(guān)很好的彌補(bǔ)了上述兩者的缺點(diǎn)，具有很強(qiáng)的可靠性，而且還有很長(zhǎng)的使用壽命省去了維護(hù)環(huán)節(jié)等，目前它在中壓領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也在日漸擴(kuò)大。

3.2控制方案

3.2.1控制器內(nèi)的主控芯片 二十世紀(jì)八十年代以8051單片機(jī)為核心的無功補(bǔ)償裝置問世了，其應(yīng)用領(lǐng)域通常是一般用電負(fù)荷，它具有多種實(shí)用功能，而且性價(jià)比也很高[4]然而這種無功補(bǔ)償裝置卻存在一個(gè)很大的缺陷，就是無法滿足復(fù)雜控制算法的要求。之后出現(xiàn)的DSP芯片完成了實(shí)時(shí)采集的任務(wù)，它能夠在沖擊性負(fù)荷中正常工作，而且具有很快的反應(yīng)速度，然而它的接口太少，不容易進(jìn)行擴(kuò)展。最近幾年，人們研制出了一種專用電能計(jì)量芯片與微控制器的組介，它可以滿足要求較高的場(chǎng)所的需求，而且反應(yīng)速度很快。這一組介不僅簡(jiǎn)化了軟硬件設(shè)計(jì)過程，同時(shí)還有效提高了系統(tǒng)采樣與計(jì)算的精度。

3.2.2IEC61850在控制器中的應(yīng)用 IEC61850是關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)。它的存在意義是為變電站廠家的智能電子設(shè)備之間的連接提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，保證其信息的共享順利進(jìn)行，從而完成變電站無縫通信的重要目標(biāo)。IEC61850協(xié)議的出現(xiàn)有效的加快了我國數(shù)字化變電站的建設(shè)進(jìn)程，使得我國的無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展翻開了新的篇章[5]。

3.3電力電容器

一般情況下，補(bǔ)償用的電容器往往是決定無功補(bǔ)償裝置好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。二十世紀(jì)五十年代初期，我國剛剛開始了對(duì)電力電容器的制造，現(xiàn)今，電容器已經(jīng)成為了無功電源領(lǐng)域不可或缺的組成部分之一，并且在電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)與調(diào)節(jié)電壓量方面扮演著重要的角色。除此之外，電容器還成為了電力系統(tǒng)諧波濾波裝置、并聯(lián)無功補(bǔ)償以及串聯(lián)補(bǔ)償?shù)闹行钠骷?。其中的高壓自愈式電容器不僅能夠保證系統(tǒng)的安全問題，同時(shí)還有環(huán)保的功效，其應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸擴(kuò)大。

4、動(dòng)態(tài)無功裝置的應(yīng)用

靜止無功裝置比動(dòng)態(tài)無功裝置的技術(shù)更加成熟，而且結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)單，因此前者的應(yīng)用范圍較后者更廣[6]。目前動(dòng)態(tài)無功裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分廣泛的，其主要優(yōu)點(diǎn)包括：①提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，將動(dòng)態(tài)無功裝置安裝在中長(zhǎng)距離的輸電電路中點(diǎn)能夠有效的提高整個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)還能為出現(xiàn)故障后的電機(jī)提供更多的減速面積；②有力的支持系統(tǒng)電壓，避免電壓崩潰，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)了故障或當(dāng)電流驟然增大的以瞬間，動(dòng)態(tài)無功裝置可以向系統(tǒng)提供瞬間的無功補(bǔ)償來有效避免電壓崩潰；③阻尼系統(tǒng)振蕩，動(dòng)態(tài)無功裝置能夠快速、平滑的對(duì)無功和電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且能夠調(diào)制狀態(tài)工作；④補(bǔ)償不平衡負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷出現(xiàn)不平衡情況時(shí)，動(dòng)態(tài)無功裝置能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使得供電電流達(dá)到三相平衡，使單相負(fù)荷變成三相負(fù)荷而不會(huì)出現(xiàn)無功分量；⑤抑制負(fù)荷側(cè)電壓波動(dòng)和閃變，校正功率因數(shù)。與此同時(shí)，動(dòng)態(tài)無功裝置還應(yīng)用在了電氣化鐵路牽引變電所中，它很大程度上提高了其功率因數(shù)，而且還減少了變壓器與輸配電線路的損耗[7]。除此之外，動(dòng)態(tài)無功裝置還應(yīng)用在了煤礦中的提升機(jī)上，大大提高了電網(wǎng)質(zhì)量，最大限度的降低了由于電壓波動(dòng)造成的不良影響。

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償范文3

【關(guān)鍵詞】動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償；配電系統(tǒng)；效用

多年來電力緊張的形勢(shì)，使人們比較重視降低有功電耗，但是對(duì)于通過動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償節(jié)電卻還沒有引起應(yīng)有的重視。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國供配電系統(tǒng)由于無功電源不足，僅為發(fā)達(dá)國家因數(shù)0.9的水平；另外，隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)載整流系統(tǒng)、電弧爐、電焊機(jī)和電力變壓器等的增加，加劇了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，引起了電壓波形畸變，降低了供電質(zhì)量。為了提高供電電能質(zhì)量和水平，必須利用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償來優(yōu)化調(diào)整低壓配電系統(tǒng)的綜合電氣性能，提高整個(gè)系統(tǒng)供電電能的功率因素，保證系統(tǒng)中各用電設(shè)備具有良好的運(yùn)行性能，降低系統(tǒng)損耗，減小諧波電流分量對(duì)系統(tǒng)的沖擊，有效穩(wěn)定系統(tǒng)供電電壓水平。

一、配電系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置簡(jiǎn)介

無功補(bǔ)償分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方式。所謂靜態(tài)無功補(bǔ)償是根據(jù)負(fù)載情況安裝固定容量的補(bǔ)償電容或補(bǔ)償電感，而動(dòng)態(tài)補(bǔ)償則是根據(jù)負(fù)載的感性或容性變化隨時(shí)的切換補(bǔ)償電容容量或電感量進(jìn)行補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償具有快速性和實(shí)時(shí)性兩個(gè)特征——所謂快速性，是指補(bǔ)償?shù)乃俣纫欢ㄒ?；所謂實(shí)時(shí)性是指用電負(fù)載需要多少無功，補(bǔ)償裝置就要補(bǔ)償多少無功。需要指出的是，不是非得兩個(gè)特性都具備才是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，有的負(fù)載雖然無功變化快，但是無功量的改變是固定的，此時(shí)用速度快的無功補(bǔ)償也可以辦到，也就是說這個(gè)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償強(qiáng)調(diào)的單單是迅速。

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置根據(jù)改善和提高功率因數(shù)，降低線路損耗，充分發(fā)揮發(fā)電、供電設(shè)備的效率功能強(qiáng)大，液晶字段顯示，性能可靠穩(wěn)定，抗干擾能力極強(qiáng)，能夠提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和使用效率，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)損耗，有利于延長(zhǎng)輸電線路的使用壽命。

無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟恚簞?dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置由高壓開關(guān)柜（包括高壓熔斷器、隔離開關(guān)、電流互感器、繼電保護(hù)、測(cè)量和指示部分等）、并聯(lián)電容器、串聯(lián)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(gòu)成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量負(fù)荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機(jī)進(jìn)行分析，然后計(jì)算出無功功率并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，自動(dòng)選擇能達(dá)到最佳補(bǔ)償效果的補(bǔ)償容量并發(fā)出指令，由過零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)快速、無沖擊地投入并聯(lián)電容器組。

無功補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方式：把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。

二、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在配電系統(tǒng)中應(yīng)用的節(jié)能效益分析

由于成本的增加以及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率要求的日益迫切、遠(yuǎn)距離輸電要求解決穩(wěn)定性及電壓控制問題、對(duì)供電質(zhì)量的要求越來越高等方面的原因，配電系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的研究顯得越發(fā)重要，這是因?yàn)閯?dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置具有重要的節(jié)能作用，主要包括：

（1）補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，裝1kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52kw，反之，增加0.52kW對(duì)原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對(duì)新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。

（2）降低線損，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，cosΦ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則：cosΦ>cosΦ，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少設(shè)計(jì)容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢(shì)在必行。

（3）目前我國配電網(wǎng)中普遍存在著無功補(bǔ)償不足、布置不合理的情況，存在著城鄉(xiāng)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)電容器容量倒置現(xiàn)象。10kV電壓等級(jí)以上的配電電網(wǎng)用戶無功需求量很大，有效合理的使用無功補(bǔ)償與諧波治理裝置，對(duì)配電網(wǎng)中的無功和諧波進(jìn)行補(bǔ)償，不僅可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。

此外，無功補(bǔ)償還具有改善電壓調(diào)整、提供靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、降低過電壓、減少電壓閃變、阻尼次同步震蕩、減少電壓和電流的不平衡等方面的作用。

三、配電系統(tǒng)中應(yīng)用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置存在的幾個(gè)問題

隨著人們對(duì)配電系統(tǒng)建設(shè)的重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。但是，在實(shí)踐過程中也暴露出一些問題，必須引起重視。

（1）無功倒送問題。眾所周知，無功倒送會(huì)增加線路和變壓器損耗，加重線路負(fù)擔(dān)，是電力系統(tǒng)所不允許的。雖然無功補(bǔ)償設(shè)備的生產(chǎn)廠家都強(qiáng)調(diào)自己的設(shè)備不會(huì)造成無功倒送，然而實(shí)際情況并非如此。對(duì)于接觸器控制的補(bǔ)償柜，補(bǔ)償量是三相同調(diào)的；對(duì)于晶閘管控制的補(bǔ)償柜，雖然三相的補(bǔ)償量可以分調(diào)，但是很多廠家為了節(jié)約資金，只選擇一項(xiàng)做采樣和無功分析，于是在三相負(fù)荷不對(duì)稱的情況下，就可能造成無功倒送。至于采用固定電容器補(bǔ)償方式的用戶，在負(fù)荷低谷時(shí)，也可能造成無功倒送。所以我們?cè)谶x擇補(bǔ)償方式時(shí)，應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。

（2）補(bǔ)償方式問題。目前很多部門無功補(bǔ)償只注意到補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)，而不是立足于降低電力網(wǎng)的損耗，如為了提高某電力負(fù)荷的功率因數(shù)，增設(shè)1臺(tái)補(bǔ)償箱，這固然會(huì)對(duì)降損有所幫助。但是如果要實(shí)現(xiàn)有效的降損，必須通過計(jì)算無功潮流，確定各點(diǎn)的最優(yōu)補(bǔ)償量、補(bǔ)償方式，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。這是從電力系統(tǒng)角度考慮問題的方法。

（3）諧波問題。電容器具備一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時(shí)會(huì)對(duì)電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞；并且由于電容器對(duì)諧波有放大作用，因而使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。另外，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜的控制環(huán)節(jié)，容易受諧波干擾影響，造成控制失靈。因而在有較大諧波干擾，又需補(bǔ)償無功的地點(diǎn)，應(yīng)考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視，致使一些補(bǔ)償設(shè)備莫名其妙地?fù)p壞。

（4）電壓調(diào)節(jié)方式的補(bǔ)償設(shè)備帶來的問題。有些無功補(bǔ)償設(shè)備是依據(jù)電壓來確定無功投切量的，這有助于保證用戶的電能質(zhì)量，但對(duì)電力系統(tǒng)而言卻并不可取。因?yàn)殡m然線路電壓的波動(dòng)主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時(shí)，無功的投切量可能與實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)，出現(xiàn)無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)。

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償范文4

關(guān)鍵詞：SVG無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；功率因數(shù)；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來，動(dòng)態(tài)無功及諧波補(bǔ)償裝置越來越廣泛地應(yīng)用于電網(wǎng)及電力用戶端，用于提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、改善用戶電能質(zhì)量并達(dá)到節(jié)省電能的目的。有源動(dòng)態(tài)無功與諧波補(bǔ)償裝置SVG，可直接接入6kV電壓等級(jí)母線，為用電負(fù)荷提供快速的有源動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波濾波，可有效提高電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性、抑制母線電壓閃變、補(bǔ)償不平衡負(fù)荷、濾除負(fù)荷諧波及提高負(fù)荷功率因數(shù)。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在唐山礦A區(qū)變電站設(shè)計(jì)中，根據(jù)供電負(fù)荷要求以及將來供電系統(tǒng)計(jì)劃，采用有源動(dòng)態(tài)無功和諧波補(bǔ)償補(bǔ)償裝置（SVG），補(bǔ)償容量為0～4MVAR。SVG的基本原理就是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（IGBT）組成自換相橋式電路。通過電抗器或直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

在實(shí)際工作中8個(gè)功率模塊的串聯(lián)構(gòu)成了SVG技術(shù)的每相裝置，這樣的串聯(lián)形成了一定的功率模塊，組成換流鏈接入電網(wǎng)。其中在每相8個(gè)功率模塊中1個(gè)是冗余模塊。在工作中系統(tǒng)電氣原理如圖1所示。

2.技術(shù)特點(diǎn)

SVG可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)的無功輸出調(diào)節(jié)，因此功率因數(shù)可以提高到0.98以上，甚至可以達(dá)到1.SVG也具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)：

（1）啟動(dòng)沖擊小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。它具有5ms～10ms的快速輸出無功特性，而傳統(tǒng)的SVC響應(yīng)時(shí)間一般在40ms～60ms。

（2）補(bǔ)償范圍連續(xù)，優(yōu)異的諧波輸出特性。SVG輸出是完全有源可控，近似正弦波的無功電流。

（3）占地面積小。SVG以IGBT構(gòu)成的逆變器為核心，無龐大的濾波支路。所以適合于對(duì)占地面積要求較高的場(chǎng)合

（4）高效節(jié)能。裝置效率提高到接近99%。等效運(yùn)行耗電量大大降低。

3.節(jié)能降耗分析

電臺(tái)安裝SVG前后功率因數(shù)分別為cosψ1=0.92，cosψ2= 0.98。對(duì)于唐山礦而言降低了變壓器和電網(wǎng)元件的銅損和鐵損。

（1）變壓器的損耗率，在有功負(fù)荷一定，無功功率缺額時(shí)，功率因數(shù)就要下降，變壓器損耗率（A%）必然要增大，即：

式中：P0變壓器空載損耗（kW），Pk負(fù)載損耗（kW），Pf實(shí)際有功負(fù)荷（kW），SN變壓器容量，cosψ功率因數(shù)。

由上述公式可知：空載損耗大小與功率因數(shù)變化無關(guān)，負(fù)載損耗大小與功率因數(shù)的平方成反比，與負(fù)荷成正比。當(dāng)負(fù)荷不變時(shí)，變壓器損耗降低的百分?jǐn)?shù)為

解得P%=14.1%三臺(tái)主變總?cè)萘繛?8000kVA，變壓器銅損按1.5%計(jì)算，損耗為28000kVA×1.5%=420kW，補(bǔ)償后節(jié)省損耗為420kW×14.1%=59kW。電網(wǎng)元件功率損耗降低的百分率，解得P%=11.9%系統(tǒng)平均有功負(fù)荷按變壓器容量的70%計(jì)算，約為20000kW，補(bǔ)償前系統(tǒng)的平均效率為95%，則損耗為20000kW×5%=1000kW，降低損耗為10000kW×11.9%=119kW。

（2）線路損耗降低

三相電路中，功率損耗ΔP的計(jì)算公式為：

線路長(zhǎng)度為10km，線路電阻為0.2373Ω/km（120），則R=2.373Ω，ΔP%=11kW

（3）安裝SVG本身消耗的電能主要包括風(fēng)機(jī)和空調(diào)，其中系統(tǒng)包括12臺(tái)2kW風(fēng)機(jī)，2臺(tái)3kW風(fēng)機(jī)和2臺(tái)10匹空調(diào)。因?yàn)?匹=0.735kW，得系統(tǒng)消耗電能功率P=12×2kW+2×3kW+2×10×0.735kW=44.7kW

（4）安裝SVG后每年省電量W=（59kW+119kW+11kW

-44.7kW）×24h×365=1264068kWh

結(jié)語

結(jié)合實(shí)踐以及通過上述文章的綜合闡述分析得知，SVG在具體應(yīng)用中體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)效益，表現(xiàn)在：對(duì)變壓器負(fù)載和線路的輸電能力方面有所提高，降低了電力的損耗，提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)，同時(shí)也抑制了電壓的波動(dòng)。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較分析，這種SVG技術(shù)在煤礦電網(wǎng)應(yīng)用中有著十分廣闊的前景。在現(xiàn)階段的煤礦企業(yè)應(yīng)用中大力推廣SVG將會(huì)起到保障煤礦供配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)，在電網(wǎng)節(jié)能降耗和改善電能質(zhì)量層面有很大效果。

參考文獻(xiàn)

[1]田林靜，石新春.MSC+TSC型低壓無功補(bǔ)償裝置的實(shí)現(xiàn)[J].大功率變流技術(shù)，2008（6）：34.

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償范文5

【關(guān)鍵詞】低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置；技術(shù)分析；質(zhì)量控制

低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置主要包括機(jī)械開關(guān)、斷路器、接觸器、電容裝置等部分。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)分析與質(zhì)量控制對(duì)于提升電力系統(tǒng)的速度和容量有著重要作用。在現(xiàn)代電網(wǎng)中低壓電力傳輸速率對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量有著重要的影響，并對(duì)電力系統(tǒng)反應(yīng)性能的提升有著很好的促進(jìn)作用，從而可以更好地滿足各行各業(yè)的電力需求。因此低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)分析和質(zhì)量控制對(duì)于我國電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用，并可以做到補(bǔ)償裝置的實(shí)時(shí)跟蹤。

1 低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)分析

低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置是非常經(jīng)典的交流輸電裝置。這種裝置可以根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)需要和電容器的分組方式來更好地對(duì)無功理論進(jìn)行更好地運(yùn)用，并對(duì)電力系統(tǒng)的小波分析、動(dòng)態(tài)測(cè)量計(jì)算、組合預(yù)判起到很大的影響，同時(shí)可以利用交流無觸點(diǎn)開關(guān)或者復(fù)合開關(guān)對(duì)多級(jí)電容器進(jìn)行快速過零投切，從而能夠更好地實(shí)現(xiàn)無過渡、無涌流、無觸點(diǎn)投切，并可以快速改變電力系統(tǒng)的電力輸出，從而為電力系統(tǒng)提供更好地?zé)o功功率。低壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置通?？梢詰?yīng)用于冶金、機(jī)械制造、煤炭、礦山、自來水、電氣、鐵路等需要無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ鞑块T，從而能夠有效降低無功損耗并提高功率因數(shù)同時(shí)更好地增加線路輸電能力并調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，最終做到改善電能質(zhì)量、提高系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定水平并提高用戶的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置根據(jù)不同的原理可以將變?nèi)萘亢蛿?shù)據(jù)包進(jìn)行有效的改良，同時(shí)可以促進(jìn)反應(yīng)堆、反應(yīng)器、電容器能力的提升，從而能夠更好的體現(xiàn)低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)越性。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展、電力系統(tǒng)核心技術(shù)的進(jìn)步都有著重要的影響，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置可以快速跟蹤電網(wǎng)系統(tǒng)的變化情況，同時(shí)可以更好地防止電力損失現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的改良、有效抑制電力系統(tǒng)故障的發(fā)生起著重要的影響，同時(shí)可以降低電壓損耗和變壓器損耗。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置具有很好的可靠性并可以有效地進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，因此具有很強(qiáng)的優(yōu)越性并可以更好的滿足我國電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)際需求。

2 低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求和用電壓力越來越大，因此低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用前景也越來越廣闊。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制對(duì)于低壓力補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)思路和性能的擴(kuò)展都有著重要影響并可以更好的發(fā)揮低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)點(diǎn)，從而可以有效地減少無功功率的損失。以下從幾個(gè)方面出發(fā)，對(duì)低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制進(jìn)行了分析。

2.1 控制系統(tǒng)的質(zhì)量控制

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)對(duì)于低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制和結(jié)構(gòu)控制有著不可替代的促進(jìn)作用。并對(duì)電流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、傳輸網(wǎng)絡(luò)的處理能力都有很大提升。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制對(duì)于功率因數(shù)的提升、二進(jìn)制代碼的合理設(shè)定都起著促進(jìn)作用，并且可以保證同步代碼的高效傳輸。高頻率的脈沖驅(qū)動(dòng)對(duì)于低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)的質(zhì)量控制有著重要影響，并有助于降低設(shè)備成本、減少設(shè)備體積并更好地促進(jìn)實(shí)踐的進(jìn)行，對(duì)于滿足低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置質(zhì)量控制的實(shí)際需求的有著重要影響。并對(duì)增強(qiáng)電網(wǎng)的適應(yīng)性、促使整個(gè)系統(tǒng)操作的流暢性、迅速完成控制指令、進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)有著重要作用。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)的質(zhì)量控制對(duì)于系統(tǒng)的故障檢測(cè)、減少故障的發(fā)生，保證安全、穩(wěn)定、快速的電力服務(wù)有著重要的促進(jìn)作用。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制對(duì)于功能模塊的完善、內(nèi)部設(shè)計(jì)合理性提升、設(shè)計(jì)精度的提升、減少采樣誤差、實(shí)現(xiàn)處理器之間的宏觀數(shù)據(jù)交換有著重要影響，并可以促進(jìn)各種電力信息的快速交換。傳統(tǒng)的低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)的質(zhì)量控制通常由電容器、電抗器和電阻器進(jìn)行。目前我國常用的低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制設(shè)備仍為機(jī)械式并聯(lián)電抗器、投切電容器，這些設(shè)備的控制效果不連續(xù)、反應(yīng)速度也較慢，因此很難滿足低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行方式快速變化時(shí)的需求，同時(shí)也無法提供所需的無功支持的質(zhì)量控制，因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱。并且這種質(zhì)量控制手段必須依賴裝設(shè)濾波器，因此占地面積較大。除此之外，這種控制手段容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下，新型低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)的質(zhì)量控制則具有更好的運(yùn)行效率并可以在很大的電壓變化范圍內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量控制，在電網(wǎng)電壓低時(shí)仍舊能提供較強(qiáng)的無功支撐，并且可以進(jìn)行質(zhì)量控制結(jié)果的連續(xù)調(diào)節(jié)。

2.2 工作方法的質(zhì)量控制

低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置即同步補(bǔ)償器，由于其開關(guān)器件為IGBT，所以其動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果相比早期的無功補(bǔ)償裝置有著很大的優(yōu)越性，其性能也是早期無功補(bǔ)償裝置所無法比擬的。無功補(bǔ)償裝置因?yàn)榫哂休^低的諧波和較高的無功補(bǔ)償效率成為我國現(xiàn)代交流輸電系統(tǒng)中的重要組成部分。因此該裝置主要用來補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)中相應(yīng)的無功功率，并可以提升電網(wǎng)的功率因數(shù)，同時(shí)更好地改善電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量并進(jìn)一步減少我國的電網(wǎng)損耗，最終有利于延長(zhǎng)電網(wǎng)的使用壽命。因此無功補(bǔ)償裝置工作方法的質(zhì)量控制對(duì)于目我國電力系統(tǒng)整體的不斷進(jìn)步和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升有著極大的作用。工作方法的質(zhì)量控制對(duì)于低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的質(zhì)量控制、低壓補(bǔ)償工作效率的有效提升、電網(wǎng)功率因數(shù)的提升、電網(wǎng)設(shè)備的完善都有著重要影響。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置工作方法的質(zhì)量控制對(duì)于減少電網(wǎng)事故的發(fā)生、促進(jìn)電網(wǎng)的快速反應(yīng)、提升電設(shè)備的革新、電網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)和電流功率因數(shù)的確定有著不可替代的作用。低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償工作方法的質(zhì)量控制對(duì)于電網(wǎng)的電壓控制、電流信號(hào)采集、信號(hào)處理、快速傅里葉變換、諧波電流、功率因數(shù)、電壓諧波含量都有著重要影響。同時(shí)可以進(jìn)行電網(wǎng)的最優(yōu)補(bǔ)償。

3 結(jié)語

隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷完善，低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)良性能對(duì)于減少電力系統(tǒng)故障、保證電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定、改善接合功率、優(yōu)化電力配置、減少能源消耗都有著重要的作用。因此我國應(yīng)當(dāng)加大對(duì)于低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)分析與質(zhì)量控制，從而更好地促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償范文6

【關(guān)鍵詞】供電電網(wǎng)；AT89C51；動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償；功率因數(shù)

0 引言

目前，工礦企業(yè)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的要求越來越高，電動(dòng)機(jī)、變壓器等感性負(fù)載的使用量也在日益增加，大量感性負(fù)載向電網(wǎng)吸收有功功率的同時(shí)，還吸收大量的無功功率，這不僅降低了電網(wǎng)功率因數(shù)和電子設(shè)備利用率，同時(shí)也增加了電能損耗[1]。因此，本文通過在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器來補(bǔ)償感性負(fù)載所需的無功功率，其目的就是為了減少電損，降低電壓波動(dòng)和諧波，穩(wěn)定電網(wǎng)，提高供電可靠性。

1 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

在供電電網(wǎng)中，電源需向感性負(fù)載提供適量的無功功率，這就在很大程度上降低了供電設(shè)備的運(yùn)行效率，造成供電線路電能大量損失。為了提高電網(wǎng)利用率，節(jié)約電能，本文通過在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器的方法來補(bǔ)償感性負(fù)載所需的無功功率，該裝置可以為感性負(fù)載提供無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少電能損耗，這就是無功補(bǔ)償。在供電電網(wǎng)中，發(fā)電機(jī)輸出的電功率可分為三種：有功功率、無功功率和視在功率[2]。

即功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。

②無功功率：在含有電感或電容的電網(wǎng)中，電源首先給電感或電容充電，并將電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)或電場(chǎng)的能量?jī)?chǔ)存起來，待充電結(jié)束后，電感或電容又將儲(chǔ)存的能量釋放給電源，在整個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，電能并沒有損耗，只是在不同時(shí)刻以不同形式的能量?jī)?chǔ)存在電源、電感或電容之中，我們把這種沒有損耗的能量交換的振幅值稱為無功功率[2-3]。

2 基于單片機(jī)的智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的方案實(shí)施

智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置是維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、保護(hù)電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全運(yùn)行必不可少的保護(hù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)的基本原理是：將容性負(fù)載與感性負(fù)載并聯(lián)，電能在這兩種負(fù)載之間相互轉(zhuǎn)換，利用這種方法就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)感性負(fù)載所需無功功率的補(bǔ)償[4]。

本裝置的設(shè)計(jì)電路由主控制器、A/D轉(zhuǎn)換、檢測(cè)電路（電流和電壓檢測(cè)器）、功率因數(shù)測(cè)量系統(tǒng)、過零觸發(fā)模塊、同步開關(guān)器件、人機(jī)接口電路和放電保護(hù)系統(tǒng)等模塊組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

（1）主控制器：本裝置以AT89C51單片機(jī)芯片為主控制器，用于控制整個(gè)電路，并實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量負(fù)載電壓、電流、無功功率和功率因數(shù)，然后將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析、邏輯判斷和實(shí)時(shí)控制，最后選定最佳補(bǔ)償效果的補(bǔ)償方式并通過指令控制過零觸發(fā)模塊，用以判斷同步開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)刻，從而可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的無功補(bǔ)償。

（2）檢測(cè)電路：主要包含電流檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，其中的多路開關(guān)可用于檢測(cè)電路中負(fù)載的電流和電壓，然后把采集到的電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸送給單片機(jī)主控制器， 在完成數(shù)據(jù)分析和邏輯判斷之后，單片機(jī)發(fā)出系統(tǒng)控制指令用于控制過零觸發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)同步開關(guān)投切，從而實(shí)現(xiàn)無功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償[5]。

（3）功率因數(shù)測(cè)量系統(tǒng)：在功率因數(shù)測(cè)量系統(tǒng)中，電壓、電流信號(hào)經(jīng)過信號(hào)整形、同步周期測(cè)量、相位測(cè)量等計(jì)算后，把所得數(shù)據(jù)送入單片機(jī)中進(jìn)行邏輯分析、判斷，并得出被測(cè)電路的功率因數(shù)。這種設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)化了功率因數(shù)測(cè)量電路的結(jié)構(gòu)，又增強(qiáng)了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和快速性。

同步開關(guān)器件用以控制電容器，可以使電容器的開關(guān)接點(diǎn)在需要的時(shí)刻準(zhǔn)確的斷開或閉合，并且可以實(shí)現(xiàn)電容器的無涌流投入[6]，在電流為零的時(shí)刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)的無電弧分?jǐn)?。同步開關(guān)器件相比復(fù)合開關(guān)器件取消了晶閘管組件，這不僅簡(jiǎn)化了器件結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本，而且還避免了晶閘管組件所容易出現(xiàn)的故障，使開關(guān)可靠性和準(zhǔn)確性得到了很大的提高。

3 結(jié)語

基于單片機(jī)的智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在供電電網(wǎng)中的運(yùn)用，是針對(duì)電網(wǎng)中無功功率消耗大、電能損耗大、電網(wǎng)利用率低等問題而設(shè)計(jì)的。在實(shí)際電網(wǎng)中的測(cè)試結(jié)果表明，功率因數(shù)大幅提升，電網(wǎng)利用率顯著提高，可以很好地適應(yīng)電網(wǎng)中復(fù)雜的電路。AT89C51單片機(jī)控制芯片的高控制性能，保證了整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。采用的檢測(cè)模塊、功率因數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和過零觸發(fā)模塊，在測(cè)試過程中表現(xiàn)良好，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，控制性能良好。本設(shè)計(jì)適合在供電電網(wǎng)中運(yùn)用和推廣。

【參考文獻(xiàn)】

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