針對(duì)電力系統(tǒng)中日益嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題，闡述進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x，分析了各種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的原理、優(yōu)、缺點(diǎn)以及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，及無(wú)功補(bǔ)償有哪些經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

 

    近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力行業(yè)也得到快速發(fā)展，特別是大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，負(fù)荷的快速增長(zhǎng)對(duì)無(wú)功的需求大幅上升。無(wú)功功率并不是無(wú)用功率，而是在電能傳輸和轉(zhuǎn)換過(guò)程中建立電磁場(chǎng)和提供電網(wǎng)穩(wěn)定不可缺少的功率之一，無(wú)功經(jīng)不同的電磁耦合反映不同的電壓等級(jí)，同一等級(jí)電壓的電網(wǎng)中，電壓高低直接反映本級(jí)的無(wú)功平衡。無(wú)功功率的傳輸不但會(huì)產(chǎn)生很大的有功損耗，而且沿傳輸途徑還會(huì)產(chǎn)生很大的電壓降落，并使電網(wǎng)的視在功率增加，這將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生以下一系列的負(fù)面影響。

 

    （1）電網(wǎng)總電流增加，在傳送同樣的有功功率情況下，總電流的增加，使設(shè)備及線路的損耗增加，并使線路及變壓器的電壓損耗增加。

 

    （2）電網(wǎng)的無(wú)功不足，會(huì)導(dǎo)致用戶端的電壓降低，影響正常生產(chǎn)和生活用電，因功率因數(shù)太低用戶要多付電費(fèi)；反之，如果無(wú)功過(guò)剩，會(huì)造成電網(wǎng)的運(yùn)行損耗過(guò)高。

 

    一、無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/a>

    （1）依據(jù)用電設(shè)備的功率因數(shù)測(cè)算輸電線路的電能損失進(jìn)而進(jìn)行技術(shù)改造，能及時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。

 

    （2）用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)無(wú)功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，達(dá)到降低能耗、改善電壓質(zhì)量，從而使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、減少損耗。

 

    （3）依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況，動(dòng)力配線的電力損耗約2%～3%左右，而使用電容增加功率因數(shù)后，能使總電流降低，進(jìn)而降低供電端與用電端的電力損失。

 

    （4）改善供電品質(zhì)，提高功率因數(shù)，減少負(fù)載總電流及電壓降。

 

    （5）改善功率因數(shù)后線路總電流減少，降低機(jī)器設(shè)備和線路容量負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)降低溫度、延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

 

    二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)目傮w原則

 

    電力網(wǎng)無(wú)功功率消耗的狀況得出，各級(jí)低壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則能大限度地減少傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率。

 

    （1）網(wǎng)路總體平衡與節(jié)局部平衡相結(jié)合，以局部為主。

 

    （2）電力部門總體補(bǔ)償與用戶個(gè)體補(bǔ)償相結(jié)合，要盡可能地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，就地平衡。

 

    （3）高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主，并做到分散補(bǔ)償、相互補(bǔ)充。

 

    （4）系統(tǒng)的降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，兼顧調(diào)壓。

 

    三、無(wú)功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種。

 

    1.低壓就地?zé)o功補(bǔ)償

 

    根據(jù)用電設(shè)備無(wú)功的產(chǎn)生量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組并連用電設(shè)備，通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。從源頭上轉(zhuǎn)化了無(wú)功能量，能夠減少大的線路損耗能量，降低了視在功率；無(wú)功補(bǔ)償與用電設(shè)備同進(jìn)同退；單個(gè)設(shè)備、占位小、安裝容易，真實(shí)有效地減少大量的視在功率，節(jié)電（節(jié)能）效果顯著，但是一次性投資金額較大，對(duì)自動(dòng)補(bǔ)償控制器的響應(yīng)要求高，不容易測(cè)量單機(jī)節(jié)電效果。

 

    2.低壓集中、分組無(wú)功補(bǔ)償

 

    以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器通過(guò)低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，通過(guò)低壓母線上的無(wú)功負(fù)荷直接控制電容器的投切。低壓集中、分組補(bǔ)償，僅能補(bǔ)償無(wú)功能量對(duì)變壓器的“渦流效應(yīng)”引起的配變利用率過(guò)低，在一定程度上提高配變利用率；同時(shí)對(duì)無(wú)功能量起到阻隔作用，防止無(wú)功能量闖入上一級(jí)電網(wǎng)造成電壓的波動(dòng)，降低網(wǎng)損。低壓集中無(wú)功補(bǔ)償，企業(yè)投資大而收益少，主要起到的是對(duì)低壓側(cè)無(wú)功的阻隔作用，對(duì)上游電網(wǎng)的貢獻(xiàn)大，社會(huì)效益大，而企業(yè)節(jié)約電費(fèi)的收益非常有限。

 

    3.并聯(lián)電容器組

 

    并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～lOkV中壓母線上的中壓集中無(wú)功補(bǔ)償方式：當(dāng)用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又處于一定的高壓負(fù)荷時(shí)，能減少對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功消耗，起到一定的補(bǔ)償作用；防止無(wú)功能量闖入上一級(jí)電網(wǎng)造成電壓的波動(dòng)，降低網(wǎng)損，保護(hù)上游電網(wǎng)。同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，社會(huì)效益巨大。

 

    四、無(wú)功補(bǔ)償裝置

 

    1.具有飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置

 

    具有飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置分為兩種，即自飽和電抗器和可控飽和電抗器無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有自飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置是依靠電抗器自身同有的能力來(lái)穩(wěn)定電壓，利用鐵心的飽和特性來(lái)控制發(fā)出或吸收無(wú)功功率的大小。具有飽和電抗器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置目前應(yīng)用的較少，一般只用在超高壓輸電線路中。

 

    2.靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置

 

    靜止無(wú)功補(bǔ)償器由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，可分為晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器兩種補(bǔ)償裝置。

 

    （1）晶閘管控制電抗器（TCR）

 

    晶閘管控制電抗器由兩個(gè)相互反向并聯(lián)的晶閘管與一個(gè)電抗器相串聯(lián)，其三相多接成三角形。這種具有TCR型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈活性大。

 

    （2）品閘管投切電容器（rI1sc）

 

    晶閘管投切電容器是為了解決電容器組頻繁投切的問(wèn)題而產(chǎn)生的。兩個(gè)相互反向并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的沖擊電流。TSC補(bǔ)償裝置用于三相電網(wǎng)中，一般負(fù)荷對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)采用星形連接，負(fù)荷不對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)采用三角形連接。3.新型靜止無(wú)功發(fā)生器（ASVG）

 

    靜止無(wú)功發(fā)生器的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷品閘管適當(dāng)?shù)耐〝啵瑢㈦娙莸闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的i相交流電 ，再通過(guò)電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零負(fù)荷狀態(tài)。靜止無(wú)功發(fā)生器響應(yīng)速度快，諧波電流少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功。由于ASVC在改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量，提高穩(wěn)定性方面具有SVC無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此ASVG是今后靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的方向。

 

    無(wú)功補(bǔ)償有哪些經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益

 

    （1）減少線路損耗.就全國(guó)講，線路損耗約占據(jù) 12%，其中主要是無(wú)功分量引起的損耗，若無(wú)功線損降低 50%～60%，一年便可節(jié)電 500 億度左右，相當(dāng)于半個(gè)三峽工程的發(fā)電量.這種不消耗一次能源，便可增大發(fā)電量的工程是絕好的綠色工程.且投資極小，見效快。

 

    （2） 避免罰款.我國(guó)電力部及物價(jià)局"關(guān)于頒發(fā)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》通知"中規(guī)定，功率因數(shù)0.94 時(shí)，減少電費(fèi)1.1%，功率因數(shù)0.6 時(shí)增加電費(fèi)15%。

 

    （3）不額外投資，便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容.進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后，便可提高用電承載率，變壓器可滿負(fù)荷運(yùn)行.例如一臺(tái)315KVA的變壓器，COSф=0.6 負(fù)荷的變壓器只能提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)189KW的有功功率，不能承受300KW 左右的容量，需購(gòu)買一臺(tái)500KVA 的變壓器替換.將功率因數(shù)由0.6 提高到0.98， 相當(dāng)于擴(kuò)大了 63%，既有功由 189KW 提高到 309KW 可基本滿足需要的容量，便節(jié)省了一臺(tái) 500KVA 的變壓器，經(jīng)費(fèi)約三四十萬(wàn)元。

 

    （4）改善電能質(zhì)量，延長(zhǎng)了電器壽命，提高了產(chǎn)品質(zhì)量. 電能質(zhì)量用電壓和頻率二個(gè)指標(biāo)衡量，電壓的穩(wěn)定性取決于無(wú)功的平衡.頻率的穩(wěn)定性取決于有功的平衡，而電壓的穩(wěn)定與否又直接影響電器壽命，影響機(jī)械加工精度.如果電壓穩(wěn)定性提高 5%僅照明燈（壽命延長(zhǎng) 50%）全國(guó)一年既可節(jié)約數(shù)億元.至于因電壓不穩(wěn)，供電不足而造成廢品，次品，設(shè)備減壽，停產(chǎn)，停電損失更是難以統(tǒng)計(jì)的。

 

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