無功補(bǔ)償?shù)?a href="http://www.hexieren.com.cn/index.html" target="_blank">工作原理
在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場(chǎng)，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。
無功補(bǔ)償可以改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力、無功補(bǔ)償減少用戶電費(fèi)支出，是一項(xiàng)投資少，收效快的節(jié)能措施。不過在確定無功補(bǔ)償容量時(shí)應(yīng)注意在輕負(fù)荷時(shí)要避免過補(bǔ)償，倒送無功功率勢(shì)必造成功率損耗增加；另外功率因數(shù)越高，補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償。
1. 提高用戶的功率因數(shù)，從而提高電工設(shè)備的利用率； 2. 減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗；
3. 合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，
4. 在動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動(dòng)
5. 裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償器（SVS）還能改善電網(wǎng)的電壓波形，減小諧波分量
和解決負(fù)序電流問題。對(duì)
電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。 無功補(bǔ)償?shù)姆诸悾?/div>
從技術(shù)原理上講無功補(bǔ)償裝置是在電網(wǎng)中呈感性或容性的元件，由于目前我國中
低壓電網(wǎng)以架空線路為主且基本上帶感性負(fù)載，所以系統(tǒng)所采用的無功補(bǔ)償裝置多數(shù)呈容性，也就是說它是由電容器和相應(yīng)的附屬設(shè)施組成的。
由于負(fù)荷多數(shù)集中在配電網(wǎng)絡(luò)，所以多年來用于無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M基本上安裝在電網(wǎng)的中壓側(cè)和低壓側(cè)，包括35KV、10KV和0.4KV幾個(gè)電壓等級(jí)。從運(yùn)行需要上說，無功補(bǔ)償裝置由電容器組、投切元件、檢測(cè)及保護(hù)元件組成。
早在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)的低壓無功補(bǔ)償裝置自動(dòng)化程度較低，多數(shù)電容器組是通過空氣
開關(guān)由人工進(jìn)行投切的，保護(hù)措施簡(jiǎn)單粗糙，當(dāng)電容器組出現(xiàn)整組故障時(shí)才能由空氣開關(guān)的熱偶元件啟動(dòng)空氣開關(guān)跳閘，切除故障。可見，老式無功補(bǔ)償裝置技術(shù)性能不好，主要表現(xiàn)為自動(dòng)化程度偏低和可靠性不高，不能在電網(wǎng)中長期安全可靠運(yùn)行，運(yùn)行壽命往往只有二三年。而補(bǔ)償裝置技術(shù)性能好壞是決定其是否能被普遍使用的關(guān)鍵。
無功補(bǔ)償?shù)某Ｓ醚b置：
早期的無功功率補(bǔ)償裝置主要為同步調(diào)相機(jī)，多為高壓側(cè)集中補(bǔ)償。同步調(diào)相機(jī)目前在現(xiàn)場(chǎng)仍有少量使用。
2、靜止補(bǔ)償裝置
靜止補(bǔ)償器的基本作用是連續(xù)而迅速地控制無功功率，即以快速的響應(yīng)，通過發(fā)出或吸收無功功率來控制它所連接的輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓。
靜止補(bǔ)償器由于其價(jià)格較低、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作可靠，在國內(nèi)仍是主流補(bǔ)償裝置。靜止補(bǔ)償器（SVC）先后出現(xiàn)過不少類型，目前來看，有發(fā)展前途的主要有直流助磁飽和電抗器型、可控硅控制電抗器型和自飽和電抗器型3種。上述第二種又可分為：固定連接電容器加可控硅控制的電抗器（FIXEDCAPACITOR＆THYRISTORCONTROLLEDREACTOR，F(xiàn)C－TCR）；可控硅開關(guān)操作的電容器加可控硅控制的電抗器（THYRISTOR
switchEDCAPACITOR＆THYRISTORCONTROLLEDREACTOR，TSC－TCR）。
實(shí)際上，由斷路器（電磁型交流接觸器）操作的電容器和電抗器在電網(wǎng)中正在大量使用，可以說這種補(bǔ)償技術(shù)是靜態(tài)的，因?yàn)樗荒芗皶r(shí)響應(yīng)無功功率的波動(dòng)。這種裝置以電磁型交流接觸器為投切開關(guān)，由于受電容器承受涌流能力、放電時(shí)間及電容器分級(jí)以及接觸器操作頻率、使用壽命等因素制約，因而無法避免以下不足：
補(bǔ)償是有級(jí)的、定時(shí)的，因而補(bǔ)償精度差，跟隨性不強(qiáng)，不能適應(yīng)負(fù)荷變化快的場(chǎng)合；受交流接觸器操作頻率及壽命的限制，靜態(tài)補(bǔ)償裝置一般均設(shè)有投切延時(shí)功能，其延時(shí)時(shí)間一般為30S。對(duì)一般穩(wěn)定負(fù)荷，即負(fù)荷變化周期大于30S的負(fù)荷，這類補(bǔ)償裝置是有效的，但對(duì)一些變化較快的負(fù)荷，如電梯、起重、電焊等，這類補(bǔ)償裝置就無法進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。不能做到無涌流投入電容器，對(duì)于接觸器加電抗器方案，增加損耗較大，對(duì)于容性接觸器方案，事故率較大，對(duì)金屬化電容器的使用壽命影響很大；目前，低壓電力電容器以金屬化自愈式電容器為主，這種電容器的引線噴金屬端面對(duì)涌流承受能力有限，因此，涌流的大小及次數(shù)是影響電容器使用壽命的主要因素。運(yùn)行噪聲較大。
由于控制部分的負(fù)載是接觸器的線圈，在投切過程中，造成火花干擾，影響補(bǔ)償裝置的可靠性和使用壽命。針對(duì)上述問題，基于
智能控制策略的TSC補(bǔ)償裝置正在引起關(guān)注。事實(shí)上，如果能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償則能夠克服以上不足。將微處理器用于TSC，可以完成復(fù)雜的檢測(cè)和控制任務(wù)，從而使動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功功率成為可能。基于智能控制策略的TSC補(bǔ)償裝置的核心部件是控制器，由它完成無功功率（功率因數(shù)）的測(cè)量及分析，進(jìn)而控制無觸點(diǎn)開關(guān)的投切，同時(shí)還可完成過壓、欠壓、功率因數(shù)等參數(shù)的存貯和顯示。因此，與斷路器操作的電容器裝置相比，盡管單臺(tái)無觸點(diǎn)開關(guān)的造價(jià)比交流接觸器高，但該裝置仍然有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 無涌流，允許頻繁操作；
2. 跟蹤響應(yīng)時(shí)間快，動(dòng)態(tài)跟蹤時(shí)間0.02～2S（可調(diào)）；
3. 采用編碼循環(huán)式投切電容器，可均勻使用電容器，從而延長整個(gè)裝置的
使用壽命；
4. 具有各種保護(hù)功能，如過壓保護(hù)、缺相保護(hù)及諧波分量超限保護(hù)等； 3、靜止無功發(fā)生器
靜止無功發(fā)生器（STATICVARGENERATOR，
SVG）又稱靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM），采用GTO構(gòu)成的自換相變流器，通過電壓電源逆變技術(shù)提供超前和滯后的無功，進(jìn)行無功補(bǔ)償。是靈活交流輸電系統(tǒng)FACTS：FLEXIBLEACTRANSMISSIONSYSTEMS技術(shù)中一個(gè)重要的基礎(chǔ)部件。該部件與其它的無功補(bǔ)償裝置相比，雖然SVG裝置的成本要高一些，但其靈活的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性、優(yōu)越的補(bǔ)償效果以及更小的設(shè)備體積都是其它裝置不能比擬的。與SVC相比，其調(diào)節(jié)速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲(chǔ)能元件，諧波含量小，同容量占地面積小，在系統(tǒng)欠壓條件下無功調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。
在SVG裝置中，由于要涉及到大量的復(fù)雜計(jì)算（如濾波計(jì)算、瞬時(shí)無功計(jì)算）和各種控制手段（如矢量控制、PI控制）以及諸多信號(hào)的采集和發(fā)送。因此，系統(tǒng)對(duì)控制器的運(yùn)算速度、接口資源、穩(wěn)定性以及成本等方面要求很高。
無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞剑?/div>
配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞接形宸N：
變電站補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。
變電站補(bǔ)償：針對(duì)電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10KV母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是這種補(bǔ)償方式對(duì)10KV配電網(wǎng)的降損不起作用。
配電線路補(bǔ)償：線路無功補(bǔ)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多；控制方式應(yīng)從簡(jiǎn)，一般不采用分組投切控制；補(bǔ)償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要從簡(jiǎn)，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護(hù)。線路補(bǔ)償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功，該種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長線路。缺點(diǎn)是存在適應(yīng)能力差，重載情況下補(bǔ)償不足等問題。
隨機(jī)補(bǔ)償：隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接，通過控制、保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切的一種無功補(bǔ)償方式。縣級(jí)配電網(wǎng)中有很大一部分的無功功率消耗在電動(dòng)機(jī)上，因此，搞好電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償，使其無功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時(shí)還可以提高電動(dòng)機(jī)的出力。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償裝置投入；用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償裝置退出。更具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低的特點(diǎn)。適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主，可較好的限制配電網(wǎng)無功峰荷。年運(yùn)行小時(shí)數(shù)在1000H以上的電動(dòng)機(jī)采用隨機(jī)補(bǔ)償較其他補(bǔ)償方式更經(jīng)濟(jì)。
隨器補(bǔ)償：隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配電變壓器在輕載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無功，配電變壓器空載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分。隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便，能有效地補(bǔ)償配電變壓器空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償有效的手段之一。缺點(diǎn)是由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補(bǔ)償工作的投資比較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大。
跟蹤補(bǔ)償：是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在用戶配電變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式，部分相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔茫饕m用與100KVA及以上的專用配電變壓器用戶。跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可較好地跟蹤無功負(fù)荷的變化，運(yùn)行方式靈活，補(bǔ)償效果好，但是費(fèi)用高，且自動(dòng)投切裝置較隨機(jī)或隨器補(bǔ)償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置復(fù)雜，如有任一元件損壞，則可導(dǎo)致電容器不能投切。其主要適于大容量大負(fù)荷的配變。
無功補(bǔ)償?shù)闹饕?a href="http://www.hexieren.com.cn/index.html" target="_blank">應(yīng)用場(chǎng)合：
電弧爐做為非線性及無規(guī)律負(fù)荷接入電網(wǎng)，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要是：導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重三相不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電流，產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如2、4次偶次諧波與3、5、7次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復(fù)雜化，存在嚴(yán)重的電壓閃變，功率因數(shù)低。
徹底解決上述問題的唯一方法是用戶必須安裝具有快速響應(yīng)速度的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器（SVC）。向電弧爐快速提供無功電流并且穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，增加冶金有功功率的輸出，提高生產(chǎn)效率，并且大限度地降低閃變的影響。SVC具有的分相補(bǔ)償功能可以消除電弧爐造成的三相不平衡，
濾波裝置可以消除有害的高次諧波及改善電能質(zhì)量，并通過向系統(tǒng)提供容性無功來提高功率因數(shù)。
軋機(jī)
軋機(jī)及其他工業(yè)對(duì)稱負(fù)載在工作中所產(chǎn)生的無功沖擊會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成如下影響：引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率；使功率因數(shù)降低；負(fù)載的傳動(dòng)裝置中會(huì)產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以5、7、11、13次為代表的奇次諧波及旁頻，會(huì)使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。
電力機(jī)車供電
電力機(jī)車運(yùn)輸方式在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重“污染”，因電力機(jī)車為單相供電，這種單相負(fù)荷就造成了供電網(wǎng)的嚴(yán)重三相不平衡及低的功率因數(shù)，并產(chǎn)生負(fù)序電流。
目前世界各國解決這一問題的唯一途徑就是在鐵路沿線適當(dāng)位置安裝SVC系統(tǒng)，通過SVC的分相快速補(bǔ)償功能來平衡三相電網(wǎng)，并通過濾波裝置來提高功率因數(shù)。
提升機(jī)
提升機(jī)等其它重工業(yè)負(fù)載在工作中會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生如下影響：引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動(dòng)，功率因數(shù)低，傳動(dòng)裝置會(huì)產(chǎn)生有害高次諧波。
遠(yuǎn)距離電力傳輸
全球電力目前正在趨向長距離輸電，高能量消耗，同時(shí)也迫使輸配電系統(tǒng)不得不更加有效，SVC可以明顯提高電力系統(tǒng)輸配電性能，這已在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的證明，即當(dāng)在不同的電網(wǎng)條件下，為保持一個(gè)平衡的電壓時(shí)，可在電網(wǎng)的一處或多處適合的位置上安裝SVC，以達(dá)到如下目的：穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓，減少傳輸損耗，增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮大效率，提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限，增加小干擾下的阻尼，增強(qiáng)電壓控制及穩(wěn)定性，緩沖功率振蕩。
【源于科技，創(chuàng)新不止。
襄陽源創(chuàng)電氣有限公司聯(lián)系電話：13508662630。】
源創(chuàng)微信
源創(chuàng)微博
源創(chuàng)抖音
