電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償技術(shù)的幾點(diǎn)思考

電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償技術(shù)的幾點(diǎn)思考

無功功率補(bǔ)償裝置的主要作用是：提高負(fù)載和系統(tǒng)的功

率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。在

長距離輸電中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相

負(fù)載的有功和無功功率等。

一、無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

1、改善功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費(fèi)

根據(jù)國家水電部，物價局公布的“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)方

法”規(guī)定三種功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)減少電費(fèi)：

(1)高壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.9以上。

(2)低壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.85以上。

(3)低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶，功率因數(shù)為0.8以上。

2、降低系統(tǒng)的能耗

功率因數(shù)的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。

設(shè)R為線路電阻，API為原線路損耗，AP2為功率因數(shù)

提高后線路損耗，則線損減少

AP=AP1-AP2=3R(I12-I22)(1)

比原來損失減少的百分?jǐn)?shù)為

(AP/AP1)X100%=l-(12/Il)2.100%(2)

式中，H=P/(3Ulcos61),12二P/(3U2cos62)補(bǔ)償后，由

于功率因數(shù)提高,U2>U1,為分析方便,可認(rèn)為U2"U1,則

0=[l-(cos61/cos4)2)2].100%(3)

當(dāng)功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，通過上式計(jì)算，可求得

有功損耗降低21%左右。在輸送功率P=3UIcos6不變情況

下,cos@提高，1相對降低，設(shè)II為補(bǔ)償前變壓器的電流,12

為補(bǔ)償后變壓器的電流，銅耗分別為API,AP2；銅耗與電流

的平方成正比，即

AP1/AP2=I22/I12

由于Pl=P2,認(rèn)為U2^U1時，即

I2/Il=cos61/cos62

可知，功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，銅耗相當(dāng)于原來的

80%o

3、減少了線路的壓降

由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小,

有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時要防止超前電流使電壓上升

過高)，有利于大電機(jī)起動。

二、我國電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，電力行業(yè)也得到

快速發(fā)展，特別是電網(wǎng)建設(shè)，負(fù)荷的快速增長對無功的需求

也大幅上升，也使電網(wǎng)中無功功率不平衡，導(dǎo)致無功功率大

量的存在。目前，我國電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償主要采用以下

幾種方式：

1.同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)屬于早期無功補(bǔ)償裝置的典

型代表，它雖能開展動態(tài)補(bǔ)償，但響應(yīng)慢，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，多

為高壓側(cè)集中補(bǔ)償，目前很少使用。

2.并補(bǔ)裝置：并聯(lián)電容器是無功補(bǔ)償領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛

的無功補(bǔ)償裝置，但電容補(bǔ)償只能補(bǔ)償固定的無功，盡管采

用電容分組投切相比固定電容器補(bǔ)償方式能更有效適應(yīng)負(fù)

載無功的動態(tài)變化，但是電容器補(bǔ)償方式仍然屬于一種有級

的無功調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無功的平滑無級的調(diào)節(jié)。

3.并聯(lián)電抗器：目前所用電抗器的容量是固定的，除吸

收系統(tǒng)容性負(fù)荷外，用以抑制過電壓。

以上幾種補(bǔ)償方式在運(yùn)行中取得一定的效果，但在實(shí)際

的無功補(bǔ)償工作中也存在一些問題：

1.補(bǔ)償方式訶題：目前很多電力部門對無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)

點(diǎn)就地補(bǔ)償，不向系統(tǒng)倒送無功，即只注意補(bǔ)償功率因素，不

是立足于降低系統(tǒng)網(wǎng)的損耗。

2.諧波問題：電容器具有一定的抗諧波能力，但諧波含

量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過

早損壞；并且由于電容器對諧波有放大作用，因而使系統(tǒng)的

諧波干擾更嚴(yán)重。

3.無功倒送問題：無功倒送在電力系統(tǒng)中是不允許的，

特別是在負(fù)荷低谷時，無功倒送造成電壓偏高。

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，線路電壓的波動主要

由無功量變化引起的，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定

的，這就可能出現(xiàn)無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)。

三、無功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢

根據(jù)上述我國無功功率補(bǔ)償?shù)那闆r及出現(xiàn)的問題，今后

我國的無功功率補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展方向是：無功功率動態(tài)自動無級

調(diào)節(jié)，諧波抑制。

1,基于智能控制策略的晶閘管投切電容器(TSC)補(bǔ)償裝

置

將微處理器用于TSC,可以完成復(fù)雜的檢測和控制任務(wù),

從而使動態(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))的測量及分析，進(jìn)而控制無觸點(diǎn)開關(guān)的投切，同時還可

完成過壓、欠壓、功率因數(shù)等參數(shù)的存貯和顯示。TSC補(bǔ)償

裝置操作無涌流，跟蹤響應(yīng)快，并具有各種保護(hù)功能，值得大

力推廣。

2.靜止無功發(fā)生器(SVG)

靜止無功發(fā)生器(SVG)又稱靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM),

是采用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，開展無功補(bǔ)償，若控制方法得當(dāng)，SVG

在補(bǔ)償無功功率的同時還可以對諧波電流開展補(bǔ)償。其調(diào)節(jié)

速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件，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)，是新一代無功補(bǔ)償裝置的代表,有很大的發(fā)展前途。

3.電力有源濾波器

電力有源濾波器是運(yùn)用瞬時濾波形成技術(shù)，對包含諧波

和無功分量的非正弦波開展“矯正因此，電力有源濾波器

有很快的響應(yīng)速度，對變化的諧波和無功功率都能實(shí)施動態(tài)

補(bǔ)償，并且其補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗參數(shù)影響較小。

電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電流型。目前

實(shí)用的裝置90%以上為電壓型。從與補(bǔ)償對象的連接方式來

看，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。并聯(lián)型中有單

獨(dú)使用、LC濾波器混合使用及注入電路方式，目前并聯(lián)型占

實(shí)用裝置的大多數(shù)。

4.綜合潮流控制器

綜合潮流控制器(unifiedpowerf1owcontroIler,UPFC)

將一個由晶閘管換流器產(chǎn)生的交流電壓串入并疊加在輸電

線相電壓上，使其幅值和相角皆可連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)線路

有功和無功功率的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，并可提高輸送能力以及阻尼系

統(tǒng)振蕩。UPFC注入系統(tǒng)的無功是其本身裝置控制和產(chǎn)生的,

并不大量消耗或提供有功功率。UPFC技術(shù)是目前電力系統(tǒng)輸

配電技術(shù)的最新發(fā)展方向，對電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)行將帶來重

要的影響。

由于性價比較高，目前我國廣泛使用的還是靜止無功補(bǔ)

償裝置。其中，能夠開展無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)幕谥悄芸刂?/p>

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