電網(wǎng)無功補償研究現(xiàn)狀

摘 要：在電網(wǎng)中的電壓質(zhì)量受無功補償系統(tǒng)的影響，同時電網(wǎng)的經(jīng)濟運行還受無功補償系統(tǒng)的影響。本文首先對電網(wǎng)無功補償?shù)谋匾赃M(jìn)行敘述，然后對無功補償國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并對電網(wǎng)無功補償設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；無功補償；研究現(xiàn)狀；設(shè)備

1.無功補償?shù)谋匾?/p>

電網(wǎng)低壓配電是通過廠用變將10KV變成400V，然后通過低壓配電系統(tǒng)，給用電設(shè)備提供電源，驅(qū)動動力設(shè)備工作的，動力設(shè)備多為感性負(fù)載。如電動機、電焊機、空調(diào)機等。當(dāng)它投入運行以后，將產(chǎn)生很大的感性電流，這種電流它不做功，是無功電流。由于它的存在，使得在配電網(wǎng)絡(luò)中及變壓器中，流過的電流就是電感電流與電阻電流之和，即I=IR+IL。而變壓器的容量是電流乘電壓，即S=3UI（KVA）。當(dāng)電壓一定時，要使變壓器的容量得到充分利用，就必須減小電流，而減小電流的唯一辦法，就只能使IL電感電流盡量減少。同時由于IL電感電流的存在使得損耗大量增加，IL電感電流的平方與它的損耗大小成正比，在線路及變壓器中這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)，使得配電設(shè)備及變壓器的溫度得到升高。設(shè)備的利用率不僅得到影響，還由于過高的工作溫度，設(shè)備絕緣得到一定的破壞，設(shè)備使用壽命得到縮短，甚至設(shè)備得到一定的損壞。所以怎樣減少電感電流，就成了電網(wǎng)減少能源損耗，設(shè)備挖潛增加經(jīng)濟效益與社會效益的必經(jīng)之路。

2無功補償發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外的研究現(xiàn)狀

靜補裝置在1967年英國第一批被制成以后，廣泛受到世界各國的重視，美國、瑞士、西德、瑞典、比利時、蘇聯(lián)等國竟先研制，大力推廣，使得調(diào)相機逐漸被淘汰，靜止補償裝置得到廣泛用于鐵道、冶金、科研等部門和電力化工，成為提高功率因數(shù)、電壓調(diào)整、改善運行條件、補償無功、限制系統(tǒng)過電壓的經(jīng)濟而有效設(shè)備[1]。幾個大的國際上電氣公司如、瑞士的勃朗.鮑威利公司（BBC）、瑞典通用電氣公司（ATA）西屋公司、美國的通用電氣公司（GE）及日本的富士公司等均發(fā)展了不同類型的靜補技術(shù)。根據(jù)提供無功的方式和性質(zhì)而言，分為六種不同的靜補裝置組合方式，固定容性+可變感性、固定感性、可變感性、可變?nèi)菪浴⒐潭娙荨⒖勺內(nèi)菪?可變感性[2-3]。對可變感性又分為電抗器（DCMSR） 和直流勵磁飽，自飽和電抗器（SR）及相控閥調(diào)節(jié)電抗器（TCR）。高壓可控硅元件問世以來，有觸點開關(guān)逐步被取代，為實現(xiàn)容性或感性無功的連續(xù)可控調(diào)節(jié)提供了可靠、簡便、靈活的技術(shù)。目前國際上幾個主要的產(chǎn)品形式有FC2TCR（固定容性+可變感性），電感的調(diào)節(jié)也有用自飽和電抗器、可控高阻抗變壓器、直流偏磁電抗器的。在國外，系統(tǒng)的無功補償主要用電容器和靜補裝置，并積累了廣泛的運行經(jīng)驗，取得了良好的效果[4-5]。

2.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

補償無功在國內(nèi)用的并聯(lián)電容器，這種方法用的最多。并聯(lián)電容器組大量應(yīng)用在10kv以下的低壓供電網(wǎng)絡(luò)中和在60kv、35kv的中壓配電網(wǎng)絡(luò)中，以滿足調(diào)壓要求[6-8]。70年代初提出并聯(lián)電容器組端電壓的改變用大負(fù)荷調(diào)壓變壓器進(jìn)行，無功出力調(diào)節(jié)，未能實現(xiàn)是因不能保證調(diào)壓變壓器的操作開關(guān)壽命。可變無功的補償問題越來越受到有關(guān)部門的重視，電力部有關(guān)設(shè)計、科研、試驗單位在電力系統(tǒng)中對靜補裝置的作用進(jìn)行了大量試驗和相關(guān)研究工作 [9-11]。

3 無功補償設(shè)備

3.1同步調(diào)相機

同步電動機實質(zhì)上是同步調(diào)相機，它是不帶機械負(fù)載，它是最早采用的一種無功補償設(shè)備，其主要缺點是投資大、運行維護復(fù)雜。在大量采用并聯(lián)電容器后，同步調(diào)相機在許多國家不再新增作為無功補償設(shè)備，但是它有自身的優(yōu)點：

（l）游調(diào)相機均勻的調(diào)整電壓，使電網(wǎng)電壓保持規(guī)定的水平。它調(diào)壓方式是進(jìn)行階梯式，原理是分成很多小組的電容器進(jìn)行調(diào)壓。

（2） 根據(jù)系統(tǒng)無功的需要調(diào)相機可以勵磁運行進(jìn)行調(diào)節(jié)，其額定100%的無功功率被發(fā)出在過勵磁時，其額定的50%的無功功率可以被吸收在欠勵磁時。

3.2并聯(lián)電容器

作為無功補償設(shè)備，電容器有以下顯著優(yōu)點：

（l）電容器是最經(jīng)濟的調(diào)壓設(shè)備。它運行等費用和投資費用都比別的調(diào)壓設(shè)備較低，并且在安裝和運行過程中要求的技術(shù)都比較簡單。

（2）電容器還具有損耗低、效率高的特點。只消耗本身容量0.02%在它運行時。

（3）電容器運行維護沒有噪音并且簡單。

（4）電容器的安裝范圍靈活，可以集中安裝在中心變電站，也可以在廠礦用戶和配電系統(tǒng)分散安裝。

3.3靜止補償器

近年來開發(fā)的一種動態(tài)無功補償裝置是靜態(tài)補償器、電容器、電抗器、電容器在電力系統(tǒng)靜態(tài)無功補償，在電力系統(tǒng)負(fù)荷補償和動態(tài)影響主要是靜態(tài)補償器。根據(jù)負(fù)載的變化，靜態(tài)補償可以迅速改變輸出無功功率或總線電壓不變。靜態(tài)補償器是利用可控電抗器和電容器并聯(lián)。吸收的無功功率電容器和無功功率由可控電抗器。控制電子設(shè)備實現(xiàn)控制系統(tǒng)，比相機響應(yīng)速度高。它主要用于沖擊荷載，如大型電爐煉鋼，大型軋機以及大型整流設(shè)備等等。此外，強項在電力系統(tǒng)中，電壓靜態(tài)補償器也可以用來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時，對電力系統(tǒng)靜態(tài)補償器可用于抑制諧波。

快速調(diào)整是靜態(tài)補償器的最大特點。需要無功功率，以充分發(fā)揮其快速調(diào)節(jié)能力，通常條件下接近零功率應(yīng)該運行在正常情況下，但在正常負(fù)載變化引起的電壓變化過程是緩慢的，更便宜的價格通常反應(yīng)堆和電容器的合作。

4 結(jié)論

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如變壓器、電動機等，大部分屬于感性負(fù)荷，相應(yīng)的無功功率在運行需要向這些設(shè)備提供。在并聯(lián)電容器等無功補償設(shè)備電網(wǎng)中安裝以后，被消耗的無功功率可以提供，減少了由線路輸送的無功功率和電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供的無功功率，由于電網(wǎng)中的流動的無功功率減少，因此變壓器和線路的電能損耗可以降低。功率因數(shù)的提高是因為有了無功補償，所以的無功功率是一項收效快、投資少的節(jié)能降損措施。

因此，解決好配電網(wǎng)絡(luò)無功補償?shù)膯栴}，對電網(wǎng)的降損節(jié)能和安全性有著重要的意義。合理確定補償容量和選擇無功補償點，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的電壓水平有效地維持，系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性得到提高，無功的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)玫奖苊猓瑥亩泄W(wǎng)損得到降低，發(fā)電費用得到減少。

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作者簡介：

金晶，女，漢，安徽，海南工商職業(yè)學(xué)院，研究方向：控制理論與控制工程