無功補償技術(shù)論文精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的無功補償技術(shù)論文主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：無功補償技術(shù)論文范文

1 電氣自動化的，節(jié)能概述

電氣自動化是一門重要的電力學(xué)科，與工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，在改善勞動條件和提高勞動生產(chǎn)率、運行成本、工作效率等方面發(fā)揮著重要作用。由于當(dāng)前電網(wǎng)線路中有大量諧波，從節(jié)能和消除諧波方面考慮，電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)積極利用有源濾波器、無功補償、變壓器等技術(shù)[1]，減少電路傳輸損耗，實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能效果。

2 電氣工程的節(jié)能設(shè)計

2.1 高運行效率

為了提高電氣自動化系統(tǒng)的運行效率，應(yīng)盡量選擇節(jié)能型的電力設(shè)備，通過減少系統(tǒng)損耗、無功補償、均衡負(fù)荷等方法，治理電網(wǎng)線路的不平衡電壓，平均分擔(dān)導(dǎo)線負(fù)荷壓力，不僅可有效提高系統(tǒng)運行效率，并且獲得明顯的節(jié)能效果。例如，在電氣自動系統(tǒng)配電設(shè)計時，可合理選取設(shè)計參數(shù)和調(diào)整電路負(fù)荷，從而提高電氣系統(tǒng)電源設(shè)備的綜合利用率和運行效率，直接或者間接地降低電能損耗。

2.2 完善配電設(shè)計  [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作物理教學(xué)論文和職稱論文的服務(wù)，歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進(jìn)入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]

配電設(shè)計應(yīng)首先考慮電氣自動化系統(tǒng)的適用性，滿足供電設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性要求和用電設(shè)備的電力負(fù)荷容量要求以及電氣設(shè)備度對控制方法的要求等。在設(shè)計配電系統(tǒng)時，除了要滿足電氣設(shè)備和用電設(shè)備的運行要求外，還要確保電力系統(tǒng)的可靠、靈活、易控、穩(wěn)定、高效等。其次，重點考慮電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性，第一要確保電氣自動化系統(tǒng)線路具有良好的絕緣性，第二，在設(shè)計走線時，應(yīng)嚴(yán)格控制水平導(dǎo)線的絕緣距離，第三，確保導(dǎo)線的動態(tài)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和負(fù)荷能力的裕度，保障電氣自動化系統(tǒng)運行中配電設(shè)備和用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定性，同時應(yīng)做好電氣自動化系統(tǒng)的接地和防雷設(shè)計[2]。

3 節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

3.1 加裝有源濾波器

電網(wǎng)線路中的大量諧波易導(dǎo)致電氣自動化系統(tǒng)中的電氣設(shè)備出現(xiàn)誤操作，為了提高電氣自動化系統(tǒng)的安全性，可在電氣設(shè)計時加裝有源濾波器，消除電網(wǎng)的大量諧波，降低電氣自動化系統(tǒng)的線路損耗。隨著電網(wǎng)線路中各種電氣設(shè)備數(shù)量不斷增加，電網(wǎng)線路諧波也不斷增加，這時基波電壓和諧波阻抗電壓易發(fā)生重疊，導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓發(fā)生不同程序畸變，引起電氣設(shè)備誤動作。在電氣自動化系統(tǒng)中加裝有源濾波器可有效解決這個問題，有源濾波器使用功率寬、動態(tài)性能好、反應(yīng)速度快，并且可有效補償電網(wǎng)線路的無功功率，通過有源濾波器過濾電網(wǎng)線路的諧波，有效減少電氣設(shè)備的誤操作和誤動作，提高電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能效果。

3.2 加裝無功補償裝置

在電氣自動化設(shè)計中，可適當(dāng)加裝無功補償裝置，減少電路損耗，確保電網(wǎng)的運行效率和運行質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。通過加強無功補償裝置補償電網(wǎng)線路的無功功率，應(yīng)滿足以下要求：其一，根據(jù)電網(wǎng)無功功率情況，設(shè)置無功補償裝置的投切參數(shù)物理量，可有效避免無功補償裝置發(fā)生投切震蕩、無功倒送等情況；其二，安裝無功補償裝置時，對電網(wǎng)線路的局部區(qū)域進(jìn)行就地補償，特別是用電量較大的線路，不僅可保障電網(wǎng)供電質(zhì)量，而且可有效減少電網(wǎng)線路無功功率的長距離傳輸，具有顯著的節(jié)能效果；其三，為了獲得更好地武功補償效果，在選擇無功補償裝置的投切方式時，由于無功補償裝置的分擔(dān)方式、投切開關(guān)方式、按編碼分配方式、按比例分配方式等難以達(dá)到預(yù)期的無功補償效果，因此最好采用具有調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等特點的模糊投切方式[3]；其四，在使用無功補償裝置對電網(wǎng)線路進(jìn)行無功功率補償時，要根據(jù)電氣自動化系統(tǒng)的具體運行參數(shù)值，如目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓值、電流負(fù)荷等，來合理確定電容器容量。

3.3 優(yōu)化變壓器選擇

為了提高電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能效果，應(yīng)優(yōu)化變壓器的選擇，一方面，電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)盡量選擇節(jié)能型變壓器，降低變壓器的有功功率損耗；另一方面，變壓器電氣設(shè)計，通過在三相電源上均勻分解單相設(shè)備、單相無功功率補償裝置、三相四線制供電等方式，減少電網(wǎng)線路的不平衡負(fù)荷，具有良好的節(jié)能效果。

3.4 減少線路傳輸損耗

由于電網(wǎng)線路上有電阻，在電能傳輸過程中不可避免會產(chǎn)生有功功率損耗，雖然這部分損耗不可能完全消除，但是可通過一定措施，最大程度的降低線路損耗。第一，增大導(dǎo)線橫截面積，在確保電氣自動化系統(tǒng)的電氣特性基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加導(dǎo)線橫截面積，降低導(dǎo)線電阻，從而減少線路損耗；第二，合理設(shè)計布線路徑，電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計在導(dǎo)線布線時，應(yīng)合理設(shè)計布線路徑，避免線路過度彎曲，可有效減少導(dǎo)線電阻；第三，減少負(fù)荷中心和變壓器之間的距離，縮短供電距離，減少電網(wǎng)線路傳輸電能的功率損耗；第四，為了減少電網(wǎng)線路電能損耗，盡量選擇電導(dǎo)率較小的導(dǎo)線材質(zhì)，提高電網(wǎng)線路的節(jié)能性。

4 結(jié)語  [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作物理教學(xué)論文和職稱論文的服務(wù)，歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進(jìn)入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]

在節(jié)能減排的社會大環(huán)境下，電氣自動化節(jié)能設(shè)計引起人們的廣泛關(guān)注，結(jié)合電氣自動化系統(tǒng)的運行要求，積極應(yīng)用多種節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，最大限度地發(fā)揮節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的作用，減少電網(wǎng)損耗，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]馬建華.數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用與創(chuàng)新[J].制造業(yè)自動化，2012，06：142-144.

第2篇：無功補償技術(shù)論文范文

[論文摘要]低壓電網(wǎng)如何有效保持良好的工作狀態(tài)，降低電能損失，與電網(wǎng)穩(wěn)定工作、設(shè)備安全運行、工安全生產(chǎn)及人民生活用電都有直接影響。分析無功補償?shù)淖饔煤椭饕胧?nbsp;

無功補償是借助于無功補償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

從電網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補償設(shè)備的配

置，應(yīng)按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。

一、低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒?/p>

隨機補償：隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護(hù)裝置與電機，同時投切。

隨器補償：隨器補償是指將低壓電容器通過低壓接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。

跟蹤補償：跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kva以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

二、無功功率補償容量的選擇方法

無功補償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負(fù)荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負(fù)荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。

（一）單負(fù)荷就地補償容量的選擇的幾種方法

1．美國：qc=（1/3）pe

2．日本：qc=（1/4~1/2）pe

3．瑞典：qc≤√3ueio×10-3 (kvar)io-空載電流=2ie(1-cosφe )

若電動機帶額定負(fù)載運行，即負(fù)載率β=1,則：qo

根據(jù)電機學(xué)知識可知，對于io/ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負(fù)載率β時吸收的無功功率qβ與激勵容量qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導(dǎo)線較長，無功當(dāng)量較高的大功率電動機以較高的負(fù)載率運行方式下，此式來選取是合理的。

4．按電動機額定數(shù)據(jù)計算：

q= k(1- cos2φe )3ueie×10-3 (kvar)

k為與電動機極數(shù)有關(guān)的一個系數(shù)

極數(shù)：2468 10

k值： 0.70.750.80.850.9

考慮負(fù)載率及極對數(shù)等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負(fù)載情況下都不會出現(xiàn)過補償，而且功率因數(shù)可以補償?shù)?.90以上。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用，特別適用于io/ie比值較高的電動機和負(fù)載率較低的電動機。但是對于io/ie較低的電動機額定負(fù)載運行狀態(tài)下，其補償效果較差。

（二）多負(fù)荷補償容量的選擇

多負(fù)荷補償容量的選擇是根據(jù)補償前后的功率因數(shù)來確定。

1．對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補償容量qc按下式選擇：

qc=kmkj(tgφ1-tgφ2)/tm

式中：km為最大負(fù)荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；kj為補償容量計算系數(shù)，可取0.8～0.9;tm為企業(yè)的月工作小時數(shù)；tgφ1、tgφ2是指負(fù)載阻抗角的正切，tgφ1=q1/p，tgφ2= q2/p；tgφ（ui）可由有功和無功電能表讀數(shù)求得。

2．對處于設(shè)計階段的企業(yè)，無功補償容量qc按下式選擇：

qc=knpn(tgφ1-tgφ2)

式中kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7～0.75;pn為企業(yè)有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。

多負(fù)荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。

三、無功補償?shù)男б?/p>

在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。

（一）節(jié)省企業(yè)電費開支。提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費。使用無功補償不但減少初次費用，而且減少了運行后的基本電費。

（二）降低系統(tǒng)的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，p= iucosφ，由于cosφ提高，補償后的電壓u2稍大于補償前電壓u1,為分析問題方便，可認(rèn)為u2≈u1從而導(dǎo)出i1cosφ1=i2cosφ2。即i1/i2= cosφ2/ cosφ1,這樣線損 p減少的百分?jǐn)?shù)為：

δp%= (1-i2/i1)×100%=（1- cosφ1/ cosφ2）× 100%

當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。

（三）改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個集中負(fù)荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為r、x,有功和無功為p、q,則電壓損失δu為：

u=（pr+qx）/ue×10-3(kv) 兩部分損失：pr/ ue輸送有功負(fù)荷p產(chǎn)生的；qx/ue輸送無功負(fù)荷q產(chǎn)生的；

配電線路：x=（2~4）r，u大部分為輸送無功負(fù)荷q產(chǎn)生的

變壓器：x=（5~10）r qx/ue=(5~10) pr/ ue 變壓器u幾乎全為輸送無功負(fù)荷q產(chǎn)生的。

可以看出，若減少無功功率q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。

（四）三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：

s=p/ cosφ1×[（ cosφ2/ cosφ1）-1]

如一臺額定功率為155kw水泵的電機，補前功率因數(shù)為0.857，補償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24kva

四、結(jié)束語

在配電網(wǎng)中進(jìn)行無功補償、提高功率因數(shù)和做好無功優(yōu)化，是一項建設(shè)性的節(jié)能措施。本文簡要分析了三種無功補償?shù)姆椒ê蛢煞N無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設(shè)計中，要具體問題具體分析，使無功補償應(yīng)用獲得最大的效益。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：無功補償技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；無功補償；研究

中圖分類號：TL413+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1概述

隨著內(nèi)蒙古電網(wǎng)越來越多的光伏發(fā)電項目核準(zhǔn)及投產(chǎn)，光伏電站的電能質(zhì)量及無功補償問題勢必將成為新的焦點，我們對本地區(qū)電網(wǎng)某個即將投產(chǎn)的29MWp光伏發(fā)電項目進(jìn)行無功補償容量的專題研究探討，為更好的使新能源項目與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展提供技術(shù)支持。

2光伏電站的接入系統(tǒng)及設(shè)備參數(shù)

光伏電站占地1800畝，58臺500kW太陽能單晶硅電池組件經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后，每兩臺接入一臺升壓變壓器，29臺升壓變壓器經(jīng)35kV線路接入7個電纜分支柜，再由電纜分支柜匯集至匯集柜，由匯集柜經(jīng)匯集線路接入開閉站。

2.1接入系統(tǒng)及35kV送出線路

光伏電站以一回線路接入附近110kV變電站的35kV側(cè)，由LGJ-240架空線及YJV62-26/35-1×400電纜組成，具體參數(shù)見下表。

表1 35kV開閉站至希望變送出線路參數(shù)統(tǒng)計表

2.2 升壓變參數(shù)

所研究的29MWp光伏電站升壓變壓器采用ZGS11-Z.G-1250/35型箱變，容量1250kVA，電壓38.5±2x2.5%/0.27-0.27kV，接線組別Y/d11- d11，變壓器短路電壓百分值6.7，空載電流百分值0.4。光伏電站共安裝29臺箱變。

2.3 匯集線路

箱變至電纜分支箱及電纜分支箱至匯集柜至開閉站線路總長5.6km。

2.4 逆變器

逆變器按國標(biāo)要求，在不犧牲有功容量的情況下，可按功率因素0.95發(fā)出容性無功。

2.5 0.27kV線路

逆變器出口至升壓變0.27kV電纜線路每相由4根ZR-YJV-0.6/1-1×150電纜并列使用，單根長10m，共58根。

3 光伏電站容性無功補償容量計算

根據(jù)國網(wǎng)公司《 光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（Q/GDW 617-2011）》及國標(biāo)《 光伏發(fā)電站無功補償技術(shù)規(guī)范（征求意見稿GB/T-201X）》，通過10（6）kV～35（20）kV電壓等級并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)功率因數(shù)應(yīng)能在超前0.98～滯后0.98范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，有特殊要求時，可做適當(dāng)調(diào)整以穩(wěn)定電壓水平。如考慮光伏電站為系統(tǒng)提供一定的無功儲備容量，即正常運行方式下，逆變器按功率因數(shù)超前0.98～滯后0.98范圍內(nèi)發(fā)出無功，則可以認(rèn)為本次計算中光伏電站所補償容性無功即為光伏電站升壓變及線路損耗無功和線路充電功率之差。

其中線路需要補償容性無功的計算公式為

式中：

為線路需補償?shù)娜菪詿o功（kvar）； 為線路無功損耗（kvar）； 為線路充電功率（kvar）；為線路額定功率（MW）； 為線路額定線電壓（kV）；os 為功率因數(shù)，取值0.98；x 為導(dǎo)線單位長度電抗（？/km）； 線路長度（km）；為線路頻率（Hz），取值50 Hz；c 為單位長度導(dǎo)線對地電容（μF/km）。

升壓變無功損耗計算公式為

式中：

Q為升壓變損耗（kvar）；n為升壓變臺數(shù)； 為變壓器短路電壓百分值； 為變壓器空載電流百分值； 為變壓器功率因數(shù)為0.9的情況下的視在功率（kVA）； 為變壓器額定容量（kW）。

經(jīng)計算在系統(tǒng)電壓為35kV、33.95kV時（額定電壓的97%）光伏電站所需補償?shù)娜菪詿o功值分別為2236.42kvar、2647.72kvar。表2為光伏電站所需的容性無功容量構(gòu)成。（見表2）

4 潮流計算

4.1 計算工具及邊界條件

本研究項目應(yīng)用了中國電科院電力系統(tǒng)計算分析軟件包PSD-BPA。發(fā)電機采用暫態(tài)電勢恒定模型，負(fù)荷采用40%的恒定阻抗、60%的馬達(dá)模型構(gòu)成的綜合負(fù)荷模型。

4.2 計算結(jié)果

方式一：系統(tǒng)正常運行，逆變器功率因數(shù)為1的情況下，當(dāng)光伏電站開閉站容性無功補償容量為3Mvar時，通過潮流計算，送出線路傳輸功率為（28500+j1500）kVA，光伏電站開閉站電壓為36.0kV，各匯流分支柜電壓、匯流線路端電壓在36.0 kV～36.1kV之間，電壓合格。

方式二：希望變35kV側(cè)電壓運行在33.95kV，逆變器功率因數(shù)為1的情況下，當(dāng)光伏電站開閉站容性無功補償容量為3.0Mvar時，通過潮流計算，送出線路傳輸功率為（28500+j1000）kVA，光伏電站開閉站電壓為34.3kV，各匯流分支柜電壓、匯流線路端電壓在34.3kV～34.4kV之間，電壓合格。

潮流計算結(jié)果表明，考慮線路充電功率，3.0Mvar容性無功補償容量可以對光伏電站及送出線路無功損耗進(jìn)行完全補償。

結(jié)語

本論文以29MWp光伏電站為研究對象，改電站用升壓變升壓至35kV，通過匯集線路匯集至35kV開閉站，以單回線路接入110kV變35 kV側(cè)，通過理論計算光伏電站需補償容性無功容量分別為2647.72kvar。經(jīng)仿真程序校驗計算結(jié)果滿足運行要求。

經(jīng)本文計算及檢驗，因光伏電站變壓器等參數(shù)基本為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，所以當(dāng)送出線路很短時（低于3公里），且光伏電站為一次升壓（即0.27/35kV），可認(rèn)為補償電站裝機容量10%的容性無功時，即可滿足要求。

參考文獻(xiàn)

第4篇：無功補償技術(shù)論文范文

【Abstract】In the three-phase power supply， the number of single-phase power supply is more and more serious， which leads to the unbalance of three-phase power supply and increases the difficulties of reactive power compensation. In this paper， the problem of unbalanced three-phase reactive power compensation is analyzed， which is based on the method of three-phase compensation and single-phase independent compensation. It can avoid the overcompensation and under compensated phenomenon in the process of three-phase reactive power compensation， ensure the high efficiency， reliability and economy of reactive power compensation.

【P鍵詞】無功補償；三相不平衡；電容器

【Keywords】 reactive power compensation； three-phase unbalance； capacitor

【中圖分類號】TM714 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0149-02

1 問題的提出

目前，在用電設(shè)備中大多數(shù)為感性負(fù)載，消耗有功功率的同時，還產(chǎn)生大量無功功率，導(dǎo)致功率因數(shù)（cosφ）偏低。功率因數(shù)低造成有功功率一定時線路電流和變壓器容量增加，電力系統(tǒng)無法得到充分利用，降低了電能質(zhì)量、電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。我國供電企業(yè)每有向用戶收取電費，如平均功率因數(shù)低于規(guī)定值時，則要收取額外費用，以鼓勵用戶提高功率因數(shù)。100kV?A及以上高壓供電用戶功率因數(shù)為0.9以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)0.85以上[1]。

在工廠中三相交流電動機、變壓器等三相對稱負(fù)載給三相電源每一相引起的無功功率是相同的，也就是說三相電源每一相的功率因數(shù)相同。但是在供配電系統(tǒng)中存在有大量的單相負(fù)荷，例如家電、辦公設(shè)備、手持電動工具、小功率電焊機、照明燈等，這類負(fù)荷的使用沒有規(guī)律，呈現(xiàn)出明顯的隨機性，因此電網(wǎng)三相不平衡問題非常普遍，并且電網(wǎng)中三相電源每一相的功率因數(shù)也有明顯差別。如何對三相不平衡電力系統(tǒng)的進(jìn)行有效的無功補償，減小電能損耗，改善電網(wǎng)的運行是當(dāng)前許多電力用戶面臨的問題。

2 并聯(lián)電容無功補償?shù)姆N類

在工程技術(shù)中主要采用并聯(lián)電容的方法實現(xiàn)無功補償，感性電路的無功功率可和與電容電路的無功功率相互補償，從而減小與交流電源進(jìn)行交換的無功功率，提高線路功率因數(shù)。

2.1 高壓集中補償

高壓集中補償一般是將高壓電容安裝在10kV電壓以上的母線上。這種方式可以補償高壓母線上的無功功率，對于用戶在母線以后和低壓則的無功功率作用不大，更無法有效解決三相不平衡時的功率補償。但是高壓集中補償投資少，維護(hù)方便，可以滿足單相設(shè)備容量少（單相容量小于總?cè)萘康?5%）的大中型工廠的總功率因數(shù)要求。

2.2 低壓集中補償

低壓集中補償主要用于380V母線上，針對低壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的補償，成本低、效果好。采用低壓電容組，按Δ聯(lián)結(jié)，通常是取B相的功率因數(shù)后，對三相同時補償，三相平衡配電系統(tǒng)中表現(xiàn)優(yōu)異。但是在解決三相不平衡時的無功功率補償問題上表現(xiàn)出其先天不足。因為補償后的三相功率因數(shù)不同，以B相為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補償可以達(dá)到良好的效果，而A相、C相就有可能出現(xiàn)欠補償或者過補償?shù)那闆r，不能從根本上解決問題。

2.3 單相補償

單相補償是對低壓三相負(fù)荷的功率因數(shù)進(jìn)行分別計算，算出每一相所需要補償?shù)碾娙萘窟M(jìn)行自動補償，完全避免低壓集中補償中出現(xiàn)的欠補償和過補償?shù)那闆r。這種方式對三相不平衡系統(tǒng)可以獲得理想的補償效果，能從根本上解決問題。單相補償中注意電容器容量要與線路容量相匹配，大容量電容補償小容量線路會導(dǎo)致精度降低；小容量電容補償大容量線路會出現(xiàn)切換頻繁。為了提高補償?shù)木龋瑢蝹€補償電容器的容量減小，總組數(shù)增加。由于每組電容器的投切都需要一只開關(guān)器件控制，更多的分組意味著開關(guān)器件使用量的增加，這將引起成本的上升[2]。

2.4 混合補償

混合補償是將低壓集中補償和單相補償相結(jié)合的方式，先用低壓電容組對三相負(fù)載中對稱分量進(jìn)行集中補償，再采用單相電容器對三相負(fù)載的不對稱分量進(jìn)行補償。混合補償能吸取優(yōu)點，在滿足技術(shù)要求的前提下實現(xiàn)對成本的控制。混合補償可廣泛應(yīng)用于居民小區(qū)、大型綜合建筑、單相設(shè)備比重大的企業(yè)等。

3 混合補償?shù)膽?yīng)用

3.1 混合補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)

用JKGFF-3G3F型智能混合無功補償控制器實現(xiàn)某用戶的無功補償，如圖1所示。其中前3路為三相共補回路，后9路為分別為A單相補償回路、B單相補償回路、C單相補償回路。該控制器先執(zhí)行三相共同補償，再通過分析計算，對每一相的無功功率進(jìn)行單相補償，實現(xiàn)混合補償。在圖1中因篇幅限制未繪制出放電燈、保護(hù)裝置和端子等內(nèi)容。

JKGFF-3G3F型智能混合無功補償控制器與電流互感器、電壓互感器相互配合，獲取三相線路上的電流、電壓、功率因數(shù)參數(shù)，按用戶預(yù)先設(shè)定的工作模式進(jìn)行無功補償。JKGFF-3G3F的主要端子分配如表1。

3.2 補償電容器的保護(hù)

電容器對電壓較為敏感，對于電容器所受電壓不超過額定電壓的10%。在電容器應(yīng)用的線路中如果易出現(xiàn)電壓波動要加入過電壓保護(hù)裝置，否則有可能導(dǎo)致補償電容器過壓擊穿。

在現(xiàn)在供配電系統(tǒng)中存在有大量的非線性負(fù)荷，使得電網(wǎng)中的諧波含量常常很高。在線路中變壓器電抗、電網(wǎng)電感和電容器形成一個振蕩回路。當(dāng)該同路的固有頻率與電流諧波的頻率相互重合時，振蕩回路勵磁而產(chǎn)生很高的過電流，造成供電回路過載，甚至引起電容器的燒毀[2]。有必要在電容器支路中串聯(lián)一個電感用于防止產(chǎn)生諧振和吸收高次諧波電流。

4 結(jié)語

現(xiàn)代電網(wǎng)中負(fù)荷出現(xiàn)的多樣性、復(fù)雜性，電網(wǎng)的三相不平衡和無功功率補償?shù)葐栴}日益突出，是供電系統(tǒng)中一個重要的研究方向。電網(wǎng)的三相不平衡的綜合治理措施及智能換相GUI技術(shù)研究也得到發(fā)展，今后有希望從技術(shù)上解決一定范圍內(nèi)的三相不平衡問題。新型的靜止無功補償裝置（SVC）、靜止無功發(fā)生器（SVG）等的研究與運用，會使得無功補償技術(shù)更加完善與智能。

【參考文獻(xiàn)】

第5篇：無功補償技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：電氣工程；安全供電；節(jié)能降耗

中圖分類號：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著世界能源的大規(guī)模使用及其不合理的浪費，能源的短缺越來越引起發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家的普遍關(guān)注。其中，電力能源的耗費和電力設(shè)計也引起了人們的高度重視。人們在追求智能樓宇、博物館建筑、住宅樓和校園建筑的舒適、安逸、安全和人性化的同時，也開始注重電氣自動化工程的節(jié)能設(shè)計，既要做到合理、達(dá)到用戶使用需求，又要兼顧到節(jié)能設(shè)計。

1電氣工程設(shè)計原則

1.1優(yōu)化供配電設(shè)計。促進(jìn)電能合理利用

在做電氣工程設(shè)計時首先考慮的是適用性，就是要能為電氣設(shè)備的運行提供必要的動力：為在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好的人工環(huán)境提供必要的能源；應(yīng)該滿足用電設(shè)備對于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性的要求；應(yīng)能保證電氣設(shè)備對于控制方式的要求，從而使電氣設(shè)備的使用功能得到充分的發(fā)揮。做到供電系統(tǒng)高效、靈活、穩(wěn)定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性，電氣線路應(yīng)有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定的裕度；確保供電、配電與用電設(shè)各的安全運行：有可靠的防雷裝置：防雷擊技術(shù)措施；在特殊功能的場合下還應(yīng)有防靜電、防浪涌的技術(shù)措施；按建筑物的重要性與火災(zāi)潛在危險程度設(shè)置相應(yīng)必要的技術(shù)措施。在滿足電氣工程的實用性和安全性的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的技術(shù)，優(yōu)化供配電設(shè)計。促進(jìn)電能合理利用。

1.2提高設(shè)備運行效率。減少電能的直接或間接損耗

在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設(shè)投資，最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護(hù)費用，提高電源的綜合利用率，提高設(shè)備運行效率、減少電能的間接或直接損耗。

1.3合理調(diào)整負(fù)荷。

選取合理的設(shè)計系數(shù)，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，設(shè)計時盡可能提高電能質(zhì)量、合理調(diào)整負(fù)荷、選取合理的設(shè)計系數(shù)、在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率節(jié)約電能。

2電氣自動化節(jié)能技術(shù)

在進(jìn)行電氣自動化的技能設(shè)計時，主要就是希望能夠通過一些可靠的新技術(shù)和新思路來保證設(shè)備的安全運行和成本的有效控制。在實際的設(shè)計與施工過程中，可以從多個角度多個方面來實現(xiàn)，下文中分類簡述之。

2.1減少電能傳輸?shù)膿p耗

電路線路上必然會存在電阻，因此只要有電流通過線路就會產(chǎn)生有功功率能耗，對于這樣一種形式的能量損失，我們就需要根據(jù)其能耗的機理來進(jìn)行設(shè)計處理，考慮到線路上的電流是不允許改變的，因此就只能夠在線路的電阻上做文章，也就是說，只要能夠在不影響線路正常運行的狀況下減小線路上的電阻，就能夠有效的起到節(jié)能的作用。我們更進(jìn)一步的來探討，與線路電阻有關(guān)的是線路自身的電導(dǎo)、線路截面和線路的長度，相應(yīng)的節(jié)能方式也就可以分為三個大類：一是選用電導(dǎo)率比較小的金屬材質(zhì)來作為線路的輸電導(dǎo)線；二是盡可能的減少線路的長度，這一點可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實現(xiàn)；三是適當(dāng)?shù)脑龃髮?dǎo)線截面的面積。

2.2無功補償

在電氣自動化系統(tǒng)中，無功功率占有供配電設(shè)備的很大一部分容量，因此增大了線路的損耗，從而造成電網(wǎng)的電壓下降，從而大幅度影響到電能質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行。因此，為了實現(xiàn)無功就地平衡，減少損耗，可以選用恰當(dāng)?shù)臒o功補償設(shè)備，這樣也能夠有效提高社會和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。具體而言，對無功補償設(shè)備有以下幾點要求：一是在使用電容器補償時，電容器容量的確定應(yīng)該根據(jù)具體參數(shù)，如目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓的容量、負(fù)荷等等，通過對這些參數(shù)的計算來確定；二是為了達(dá)到良好的補償效果，應(yīng)該采用集調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等優(yōu)點為一體的模糊投切方式，因為以前的補償電容組中電容器的分擔(dān)方式、投切開關(guān)的方式、按編碼配置的方式、按比例分配的方式等，都不能達(dá)到現(xiàn)在我們想要的補償效果；三是最好選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量，以有效防止投切振蕩、無功倒送等情況的發(fā)生。此外，無功補償裝置最好就地安裝，實行就地補償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3使用有源濾波器

為了有效避免與電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備的誤動作，就必須消除諧波，而消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。誤動作主要是由于電氣設(shè)備數(shù)量的增加，產(chǎn)生的諧波越來越多，又由于這些諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的電壓與基波電壓重疊，就會引起電壓的畸變，從而造成電氣設(shè)備產(chǎn)生誤動作。概括起來，有源濾波器主要以下特性：具有優(yōu)異的動態(tài)性能；反應(yīng)快；能使功率范圍更寬大等，能使無功補償達(dá)到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產(chǎn)生的諧波進(jìn)行過濾，在電氣設(shè)備誤操作之前就能夠?qū)⑵渥柚?，使電氣設(shè)備的運行更加有效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.4選擇電壓等級

電壓等級的合理配置同樣能夠起到較好的節(jié)能效果，一方面是處理好高壓和低壓配電的電壓等級選擇，另一方面就是在進(jìn)行供電電壓的確定時，需要綜合性的考慮多方面的影響因素來進(jìn)行，包括用電設(shè)備的性質(zhì)、設(shè)計的前景規(guī)劃、電網(wǎng)的發(fā)展計劃以及供電回路的數(shù)量等。

2.5供配電系統(tǒng)的設(shè)計

通過供配電系統(tǒng)的合理設(shè)計來實現(xiàn)節(jié)能無疑是最為直接也最為有效的方式之一，具體來說可以從以下三個方面來著手進(jìn)行：一是盡可能的減少配電的級別，這樣能夠有效的提高供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；二是要要結(jié)合實際的用電狀況來對供配電的狀況進(jìn)行確定，盡可能的保證變壓器處于負(fù)荷的中心位置，這樣就能夠最大程度的降低供電半徑，從而實現(xiàn)電力節(jié)能，并且，這樣一種節(jié)能方式還能夠一定程度上提高供電的質(zhì)量。

2.6提高自然功率因數(shù)

自然功率因數(shù)就是在沒有配備無功補償裝置的供配電系統(tǒng)中有功功率與無功功率的比值。用電設(shè)備根據(jù)其性質(zhì)可以分為直流、電感和電容三大類，而在實際的應(yīng)用中通常這三種性質(zhì)的電器都會同時存在，這時候系統(tǒng)中就會因為感性和容性電器的存在而產(chǎn)生一部分無功功率，我們所需要做的就是通過系統(tǒng)自身超前的無功引入將其抵消掉。從這樣一種狀況中我們就可以看到，提高功率因數(shù)的好處就在于能夠在保證負(fù)荷有功功率不發(fā)生任何變化的情況下降低無功功率來實現(xiàn)線損降低的目的。在實際的設(shè)計過程中，實現(xiàn)功率因數(shù)降低的方式有兩種：一是直接采用功率因數(shù)較高的同步電動機，二是采用電容器來實現(xiàn)補償。

2.7照明節(jié)能

在電氣自動化的節(jié)能設(shè)計中，還可以通過照明節(jié)能來實現(xiàn)，具體來說同樣是有兩種方式，一種就是直接利用高效光源，傳統(tǒng)的白熾燈雖然簡單便宜，但是其發(fā)光的效率比較低；另一種就是充分的利用自然光，這就需要對構(gòu)筑物的門窗進(jìn)行擴(kuò)大，或者是對建筑物或者是構(gòu)筑物選擇一個較好的朝向。

3結(jié)束語

社會還在不斷的發(fā)展，電氣系統(tǒng)也隨著社會的發(fā)展在不斷的進(jìn)步，而對于電氣自動化中的節(jié)能技術(shù)而占也正處于發(fā)展階段?，F(xiàn)在的節(jié)能技術(shù)能夠達(dá)到節(jié)能的效果，而今后研究的節(jié)能技術(shù)將會朝著更好的方向發(fā)展。而現(xiàn)在要做好電氣自動化的節(jié)能設(shè)計則應(yīng)該從導(dǎo)線的選擇到最后安裝的完成都應(yīng)該做到最好，并且還要讓節(jié)能技術(shù)在電氣系統(tǒng)中發(fā)揮到最好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]永恒，綠色自動化改變生活——施耐德電氣自動化暨M(jìn)odicon40周年現(xiàn)場報道[期刊論文]-自動化博覽2008，25（8）

第6篇：無功補償技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：DSP；CPLD；磁控電抗器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.126

0 引言

磁控電抗器控制器作為磁控電抗器調(diào)試、運行中的一個必要部件，在項目開發(fā)對前其安全可靠性做全面的考慮，結(jié)合電網(wǎng)運行的實際情況，分析得到應(yīng)輸入輸出的信號信息包括：（1）采集電網(wǎng)電壓、電流，計算電網(wǎng)有功功率、無功功率和功率因數(shù)及相關(guān)開關(guān)信息；（2）根據(jù)參數(shù)設(shè)定和實際檢測值自動閉環(huán)調(diào)節(jié)磁控電抗器移相觸發(fā)脈沖信號；（3）手動、開環(huán)調(diào)節(jié)磁控電抗器移相觸發(fā)脈沖信號；（4）控制液晶觸摸屏，實現(xiàn)人機界面；（5）與變電站綜保設(shè)備通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

1 控制系統(tǒng)原理

基于磁控電抗器的無功電壓綜合補償控制器原理，采集電壓、電流信號，計算系統(tǒng)的有功功率及無功功率，快速跟蹤電壓及無功功率的變化，動態(tài)地調(diào)節(jié)投入的補償電抗器容量，平衡無功及電壓。也就是說，控制器能自動檢測系統(tǒng)的電流、電壓，并能根據(jù)檢測量自動調(diào)整晶閘管移相觸發(fā)角的大小，進(jìn)而改變磁控電抗器輸出的感性容量。這樣，磁控電抗器就可以根據(jù)電壓和所需的無功，自動調(diào)節(jié)投入的補償電抗?？刂葡到y(tǒng)原理圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計

控制器硬件部分由8個獨立模塊組成，模塊間由母板連接。控制器前部為液晶觸摸屏，后部為各模塊的輸入輸出接口。控制器硬件框圖如圖2所示：

（1）電量采集模塊1、2。電量采集模塊功能是將輸入的電壓、電流信號變換為-5～+5V正弦波信號、0～+12V方波信號。

（2）CPU模塊。A/D轉(zhuǎn)換部分是將-5～+5V正弦波信號變換為-2.5～+2.5V正弦波信號，送入AD轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再送入DSP芯片；輸入輸出部分是將CPLD芯片發(fā)出的觸發(fā)信號進(jìn)行隔離、功率放大，將輸入的開關(guān)信號進(jìn)行隔離再送入CPLD芯片；通信部分將DSP芯片收發(fā)的串行通信信號進(jìn)行隔離和電平變換，連接至輸出RS232端口與上位機通訊、與液晶屏通信端口通訊。

（3）光纖輸出模塊。光纖輸出模塊功能是將晶閘管移相觸發(fā)脈沖信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出。

（4）開關(guān)量輸入輸出模塊。開關(guān)量輸入模塊是將輸入開關(guān)量通過繼電器隔離后，轉(zhuǎn)換為0～3.3V信號；開關(guān)量輸出模塊是將輸出開關(guān)量通過繼電器隔離后，轉(zhuǎn)換為機械觸點信號。

（5）工作電源模塊。工作電源模塊是將輸入的AC 220V電源（含地線）轉(zhuǎn)換為+5V、±12V、+24V工作電源。

（6）觸摸式液晶屏。觸摸式液晶屏可顯示和觸控，完成系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示和控制參數(shù)修改任務(wù)。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng) 的程序分為DSP軟件程 序和CPLD硬件程序兩部分，這兩部分程序結(jié)合起來共同完成了MCR控制 器的控制功能。

系統(tǒng)設(shè)計的 思路是DSP完成采樣、計算、控制、人機交互的工作，CPLD實現(xiàn)邏輯和時 序電路。圖3為程 序系統(tǒng)設(shè) 計示意圖。其控制過程為：（1）交流采樣 的系統(tǒng) 參數(shù)接入DSP中，判斷系統(tǒng)支行狀態(tài)，由CPLD發(fā)出相應(yīng)的觸發(fā)信號；（2）通過 計算得出 每相MCR的控制角；

（3）DSP通過 總線發(fā)送控 制角到CPLD；（4）CPLD根據(jù)同步電壓信號，生成六路晶 閘管觸發(fā)信號；（5）DSP實現(xiàn)了通信、時鐘、鍵盤、顯示等功能；CPLD實現(xiàn)了鎖相 倍頻、鍵盤處理、開關(guān)量處理 等功能。

這里的數(shù)據(jù)采集、處理、控制算法等程序功能都在相應(yīng)的中斷處理程序得到實現(xiàn)。所以主程序主要是用來進(jìn)行系統(tǒng)初始化和非實時事務(wù)的處理，具體包括以下幾個功能：進(jìn)行系統(tǒng)初始化、完成通訊報文處理、完成人機交互數(shù)據(jù)處理。

3.1 控制原理及主要控制算法

本次設(shè)計的控制器采取了電壓無功綜合考慮的控制策略，即用戶可以只調(diào)無功或只調(diào)電壓，也可以電壓無功綜合調(diào)節(jié)。其交流采樣算法流程如圖4所示。

同步倍頻信號輸入到AD模塊的ADSOC控制口時，通過軟件設(shè)置，使同步倍頻信號每一次上升沿觸發(fā)一次AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后自動觸發(fā)AD中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序的流程圖如圖5所示。每采集一個周期的數(shù)據(jù)，執(zhí)行一次瞬時無功計算程序，計算出電網(wǎng)的電流、電壓、無功功率、有功功率、功率因數(shù)、視在功率，再取平均值，與設(shè)定值比較，其差值來控制觸發(fā)角，使檢測到的無功逼近設(shè)定值。程序里使用的一些子程序，如定點數(shù)正弦運算、定點數(shù)開平方、定點數(shù)余弦運算等，可以在DSP定點函數(shù)庫中得到。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本次設(shè)計中主要的數(shù)據(jù)采集、處理、控制算法等程序功能都在相應(yīng)的中斷處理程序完成，主程序主要是用來進(jìn)行系統(tǒng)初始化和非實時事務(wù)的處理，即完成系統(tǒng)初始化、通訊、人機交互數(shù)據(jù)處理等功能。

控制器開機后，主程序首先進(jìn)行DSP的初始化，然后進(jìn)入程序主循環(huán)，在主循環(huán)里，主要完成液晶屏顯示、鍵盤操作、通信等任務(wù)。

DSP主程序流程如圖6所示。

4 結(jié)語

本文通過對磁控電抗器的硬件與軟件設(shè)計的闡述，可以實現(xiàn)對磁控電抗器感性容量的平滑調(diào)節(jié)，達(dá)到無功補償?shù)哪康?。本系統(tǒng)采用DSP與CPLD相結(jié)合的控制方式，大大提高了運行效率，保證了設(shè)備運行速度，可以全自動在系統(tǒng)中運行，有效控制觸發(fā)導(dǎo)通角，進(jìn)而輸出系統(tǒng)所需的無功補償量。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓琳.基于可控電抗器的無功電壓綜合補償[D]. 武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文.

[2]高元楷.電力系統(tǒng)無功電壓調(diào)整與控制[M]. 電力工程師手冊 電氣卷（上）. 中國電力出版社.

[3]胡銘，陳珩.有源濾波技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)自動化.

[4]張皎，趙剛，湯廣福.超高壓大容量靜止無功補償器（SVC）裝置研制[J].四川電力技術(shù).

[5]彭軍.靜止無功補償器研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].四川電力技術(shù).

[6]四銘興，勵慶孚.磁飽和式和變壓器式可控并聯(lián)電抗器[J].高電壓技術(shù).

[7]王兆安，楊君，劉進(jìn)軍.諧波抑制和無功功率補償[M].機械工業(yè)出版社.

[8]司棟森.基于雙DSP的高壓無功補償裝置設(shè)計與實現(xiàn)[J].微計算機信息.

第7篇：無功補償技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】廠區(qū)供電；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用分析

0. 引言

目前，不少高耗能企業(yè)的裝機容量已經(jīng)達(dá)到了上萬kVA，在一個裝機容量10000kVA的高耗能企業(yè)中，只要實現(xiàn)一個百分點的節(jié)能降耗，每小時就可以實現(xiàn)100kVAh的電能，這可以給企業(yè)帶來較直接的經(jīng)濟(jì)效益。本文要設(shè)計的是一個綜合自動化感抗補償系統(tǒng)，通過適當(dāng)調(diào)整容性增壓和抗性增壓的方式，實現(xiàn)廠區(qū)供電節(jié)能的補償。

1. 現(xiàn)狀及需求分析

某生產(chǎn)企業(yè)安裝3000V150kW電動機35臺，1140V75kW電動機72臺，680V11.4kW電動機211臺，380V小型電動機122臺。電動機總裝機容量13787.4kVA，運行在3000V、1140V、680V、380V四個電壓等級上。工廠采用35kV進(jìn)線，直接在廠區(qū)內(nèi)布置中央變電所，采用三臺10000kVA變壓器并列運行，形成35kV進(jìn)線母線、3000V離場母線、1140V離場母線、380V自備母線。680V和380V用電變壓器由分布在廠區(qū)內(nèi)的12個3000kVA變壓器執(zhí)行變配電工作。廠區(qū)低壓網(wǎng)絡(luò)雖然分別由12個并列變壓器提供電源，但是680V網(wǎng)絡(luò)和380V網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)了互聯(lián)。

因為廠區(qū)內(nèi)的大功率設(shè)備以抗性設(shè)備為主，所以，設(shè)備運行過程中會引起抗性增壓的現(xiàn)象?？剐栽鰤簳苯釉斐上到y(tǒng)中的視在功率增加，引起不必要的功率損耗。如果采用每電動機逐一補償?shù)姆绞?，雖然可以平衡大部分抗性增壓，但因為電動機和變壓器的容性漏電功率難以確定，所以，本文采用集中補償?shù)姆绞綕M足廠區(qū)供電的無功補償。

2. 模糊算法分析

在臨界取值上，電壓臨界默認(rèn)整定為U±0.05U，電壓上下限值整定為U±0.10U。無功功率的正常值范圍默認(rèn)整定為±0.03P。

3. 硬件實現(xiàn)

本文采用4個自動化補償柜實現(xiàn)以上20級自動投切功能。根據(jù)表1設(shè)計，1#柜安裝60臺20kVA電感器，每3臺并聯(lián)為一組，共20組，同時安裝60臺8kVA電容器，每3臺并聯(lián)為一組，共20組。2#柜布置的電容器和電容器結(jié)構(gòu)與1#柜一致。3#柜部署60臺10kVA電感器，每3臺并聯(lián)為一組，共20組，同時安裝60臺3kVA電容器，每3臺并聯(lián)為一組，共20組。4#柜部署60臺5kVA電感器，每3臺并聯(lián)為一組，共20組，同時部署60臺2kVA電容器，每3臺并聯(lián)為一組，共20組。四個柜子分別負(fù)責(zé)3000V、1140V、680V、380V電壓等級的自動化無功補償工作?？刂品椒ㄉ?，采用MTC MTX MTK 300A系列可控硅完成投切操作，通過微電腦重動控制，每柜子共需要MTC MTX MTK 300A系列可控硅120臺。

主機選型方面，本文系統(tǒng)計劃采用全志A20處理器，該處理器采用了兩個ARM7核心并列運行，提供512MB運行RAM和1GBROM。120個可控硅的控制端前置120個光電耦合器，用以隔離12V控制鏈路和5V計算回路。在50Hz工頻工作模式下，采用半波重動的方式，合閘間隙應(yīng)控制在10ms以內(nèi)。此間隙要求下，大部分光電耦合器均可以滿足要求，本文選擇夏普電子生產(chǎn)的，SOP-4 PC817B PC817C光電耦合器作為控制執(zhí)行部件。光電耦合器前置的鎖存器同樣選擇夏普公司生產(chǎn)的74HC595D SOP-16。地址控制使用的32位與門芯片選用夏普公司生產(chǎn)的TSSOP-14 SN74LV32APWR。

控制原理上，采用A20的PD接口構(gòu)成32位數(shù)據(jù)總線，采用A20的PA接口構(gòu)建32為地址總線。使用A20的PC接口構(gòu)成16位顯示總線，連接到顯示控制器。在PD和PA構(gòu)成的64位總線上，引出不少于30個外部模擬量輸入或開關(guān)量輸出接口。每個接口前置采用2個TSSOP-14 SN74LV32APWR32位與門計算器，首先根據(jù)跳線挑出的地址與地址總線上的地址進(jìn)行與計算，得到的值與數(shù)據(jù)總線形成二次與計算。計算結(jié)果寫入74HC595D SOP-16鎖存器中，鎖存器輸出端直接連接光電耦合器。反向數(shù)據(jù)通過夏普公司的SOP14 LM339 LM339DR 電壓比較器進(jìn)行數(shù)字化，同時與兩個TSSOP-14 SN74LV32APWR32位與門計算器連連接。與門計算器通過地址總線上的數(shù)據(jù)與跳線地址進(jìn)行與計算，計算結(jié)果與電壓比較器輸出結(jié)果合并寫入數(shù)據(jù)總線。

因為A20是運行在1GHz的主頻上的，且其搭載了安卓2.2操作系統(tǒng)，可以充分利用兩個ARM7處理器的計算資源。所以，本文系統(tǒng)的響應(yīng)時間遠(yuǎn)小于10ms，其投切開關(guān)重動執(zhí)行時間也遠(yuǎn)小于10ms。

4. 結(jié)束語

通過本文系統(tǒng)的部署，可以實現(xiàn)4個電壓等級上的20級無功補償自動投切，通過全志A20工業(yè)控制計算機的支持，可以始終確保廠區(qū)電壓控制在U±0.05U級別上，在降低了無功增壓效應(yīng)帶來的視在功率增加的基礎(chǔ)上，也提高了廠區(qū)供電的純凈性，使得因為電壓波動帶來的設(shè)備損壞比率大幅度下降。本文系統(tǒng)的不足是使用了較多的電容器和電抗器以及可控硅控制器，使得本文系統(tǒng)體積較大，散熱壓力也較大。隨著后續(xù)研究的進(jìn)行，相信本文系統(tǒng)可以更加完美。

參考文獻(xiàn)：

[1]王思宇.組合式無功補償控制策略研究.[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文，2013年.

第8篇：無功補償技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】提高；母線電壓；合格率；措施

The effective measures to improve the 220kV bus voltage qualification rate

WEIHuiqin,FANXinjian,DUJuan

（Henan province electric power company Sanmenxia power supply company, Sanmenxia City, Xiaoshan Road West 472000）

Abstract：The voltage quality and power factor are important technical indexes of power supply enterprise, Reactive power balance and compensation are the base to ensure the voltage quality of electric power system. The management of reactive power and voltage is an important work for Electric power dispatching system, and it is also the base of other works. The qualified rate of 220kV bus voltage is an important index of benchmarking in electric power system. According to the status of an electric power system, this paper analyses the influence of the qualified rate of 220kV bus voltage, introduces some effective measures to solve these problems, and hopes to help the relevant companies。

Key words: Improve, bus voltage, qualified rate, measures。

中圖分類號：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它與電力網(wǎng)的穩(wěn)定及設(shè)備的安全運行有著重大的關(guān)系，電壓質(zhì)量和功率因數(shù)是供電企業(yè)的重要技術(shù)指標(biāo)。電壓不合格造成的危害廣泛,不但直接影響電氣設(shè)備的性能,還將給系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行帶來隱患,甚至引起系統(tǒng)電壓崩潰,造成大面積停電。因此，有效的電壓控制分析和合理的無功補償，不僅能保證電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

提高電網(wǎng)電壓合格率有很多手段，但無功補償是常用和比較重要的措施，對無功補償?shù)难芯勘容^多，但如何結(jié)合供電區(qū)電網(wǎng)的特點，采取最合理的措施，是運行管理人員需要不斷研究探討的課題。本文通過調(diào)查和分析影響某地區(qū)電網(wǎng)220kV母線電壓合格率的原因，找到了解決問題的有效措施。

2 影響220kV母線電壓合格率的原因

某地區(qū)電網(wǎng)地理布局為東西狹長分布，電源主要偏重于西部，負(fù)荷偏重于中東部，220kV變電站電壓大致呈“西高東低”的趨勢。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要以500kV某變電站為中心，變電站分層分區(qū)分布發(fā)展,這樣靠“一點”統(tǒng)一均衡調(diào)節(jié)電壓，難以同時滿足電網(wǎng)東、西兩端的電壓高低要求，形成“翹翹板式”調(diào)節(jié)難題。220kV電壓合格率的難點主要在于：一是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、地理布局限制。二是地調(diào)可調(diào)節(jié)的有效手段受限。220kV及以上設(shè)備屬省（網(wǎng)）調(diào)調(diào)度，地調(diào)主要調(diào)度范圍在220kV以下設(shè)備，所以對于220kV電壓的重大調(diào)節(jié)需求不能直接、及時實施，只能采取間接匯報、申請、建議等手段，往往效力不大，或錯過有利時機。經(jīng)過長期以來對無功電壓的管理，我認(rèn)為影響地區(qū)電網(wǎng)220kV母線電壓合格率的原因有9個方面。

2.1 無功補償設(shè)備配置規(guī)劃設(shè)計不科學(xué)

規(guī)劃設(shè)計時沒有注重?zé)o功配置，在傳統(tǒng)管理模式中，地區(qū)電網(wǎng)主要側(cè)重于電能質(zhì)量和線損的管理與控制，主變高壓側(cè)的受電力率未引起足夠的重視。所以在電容器的配置、主變分接開關(guān)的選擇上，往往只考慮電壓要求，未充分考慮力率的因素，不能在源頭上對無功補償設(shè)備進(jìn)行科學(xué)配置。實際配置容量不足，無法實現(xiàn)就地補償[1]。

2.2 電網(wǎng)運行方式、負(fù)荷變化，引起電壓在某一時段內(nèi)的偏移。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平提高，家用電器進(jìn)入千家萬戶，加劇了峰谷負(fù)荷的懸殊，造成負(fù)荷畸變，引起峰段電壓偏低[2]。

2.3 無功補償設(shè)備操作時間長

通過對區(qū)內(nèi)的無功補償設(shè)備運行情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)部分無功補償設(shè)備不具備遙控操作條件，造成無功補償設(shè)備操作時間長。導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)遲緩、滯后，常常錯過電壓調(diào)節(jié)的最佳時機。調(diào)度員從發(fā)現(xiàn)220kV母線電壓越限，到采取措施，再到變電站人員投切無功補償裝置時，需要相應(yīng)的時間，不能把越限時間控制在5分鐘內(nèi)，嚴(yán)重影響了220kV母線電壓合格率。

2.4 不能及時監(jiān)控220kV母線電壓臨近越限情況

調(diào)度員雖然加強了監(jiān)視，但只能在母線電壓越限后才被發(fā)現(xiàn)。錯過了指揮電容器投切的最佳時機。

2.5 無功補償設(shè)備檢修導(dǎo)致電壓越限

本人調(diào)查了2011年1-12月無功補償設(shè)備檢修情況，對電壓越限情況進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)因無功補償設(shè)備檢修造成的電壓越限點,占越限點總數(shù)的2%。

2.6 系統(tǒng)電壓波動引起電壓越限

電網(wǎng)220kV母線電壓受主系統(tǒng)電壓影響比較大，但220kV及以上設(shè)備屬?。ňW(wǎng)）調(diào)調(diào)度，地調(diào)的調(diào)度范圍在220kV以下設(shè)備，所以對于220kV電壓的重大調(diào)節(jié)需求不能直接及時地實施，只能采取間接地匯報、申請、建議等手段，往往效力不大，或錯過有利時機。

2.7 地方電廠最大、最小方式對系統(tǒng)電壓的影響

通過對2011年無功出力及系統(tǒng)電壓對比曲線的調(diào)查，某電廠最大、最小方式對系統(tǒng)電壓有一定影響，例如，當(dāng)某電廠最大方式下，系統(tǒng)電壓為233.4kV，當(dāng)某電廠最小方式下，系統(tǒng)電壓為224kV。

2.8 大功率用戶負(fù)荷發(fā)生突變

通過對2011年某區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)查，區(qū)域內(nèi)主要工業(yè)用戶負(fù)荷變化，直接影響到系統(tǒng)電壓。負(fù)荷重，造成母線電壓偏低，負(fù)荷輕，造成母線電壓偏高。

2.9 節(jié)假日負(fù)荷變化大

通過對2011年9-11月節(jié)假日期間的某區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷變化和負(fù)荷預(yù)測情況進(jìn)行調(diào)查分析，因節(jié)假日造成的負(fù)荷變化在負(fù)荷臨時變化總量中所占比重較小，僅為3%。調(diào)度員具有一定節(jié)假日電壓調(diào)控經(jīng)驗，該因素對220kV電壓合格率影響較小。

3 提高220kV母線電壓合格率的有效措施

3.1一般常見措施

3.1.1 提前介入公司電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)

針對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的問題，地調(diào)應(yīng)積極提前介入電網(wǎng)規(guī)劃，對存在的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)問題不但在每年的年度方式中提出解決措施，還在公司每年的運行方式編制匯報會議、省調(diào)年度方式編制匯報會議時提出合理化建議，并針對具體問題做分析報告，從根本上保證母線電壓質(zhì)量合格[3]。

3.1.2 加大電網(wǎng)建設(shè)，改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

加強無功補償容量建設(shè)，配網(wǎng)線路及臺架合理配置補償裝置，提高用戶功率因數(shù)，減少線路輸送的無功功率[4]。新增用戶配變必須進(jìn)行合理無功補償，無功電力應(yīng)就地平衡。凡功率因數(shù)不能達(dá)到規(guī)定要求的電力用戶，供電企業(yè)可拒絕接電。該條對所有用戶的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都做出了規(guī)定。所以，對新增變壓器無論大小必須要求做好無功補償設(shè)計，并嚴(yán)格把好驗收關(guān)，保證用戶無功就地平衡[5]。

3.1.3 科學(xué)合理地配置電容器的容量

現(xiàn)在的電網(wǎng)中部分電容器組的容量很大，根據(jù)敏感性的分析結(jié)果，電容器在投切之后會出現(xiàn)無功缺失和無功過補的現(xiàn)象。這也是引起小容量電容器頻繁出現(xiàn)投切的一個重要原因。比如電容器都分組運行或者在總線上配置兩組不同容量的電容器。根據(jù)現(xiàn)場投入的電容器組的實際容量，進(jìn)行人工修改相關(guān)的容量參數(shù)，系統(tǒng)控制投切，將取得更好的成效。搞好無功電壓管理、降低線損的基礎(chǔ)是各變電所都應(yīng)按《導(dǎo)則》要求合理的配置無功補償設(shè)備，不能不配或少配電容器，還應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展需要，便于運行操作[6]。

3.1.4 嚴(yán)禁用戶向電網(wǎng)，下級電網(wǎng)向上級電網(wǎng)倒送無功。

地方電廠無功出力，大功率用戶的無功補償設(shè)備，接受地調(diào)、配調(diào)調(diào)度，應(yīng)按照負(fù)荷和電壓變動及時調(diào)整無功出力，嚴(yán)禁用戶向電網(wǎng)，下級電網(wǎng)向上級電網(wǎng)倒送無功[7]。

3.1.5 合理安排電網(wǎng)運行方式

要在確保安全、可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接線方式，優(yōu)先考慮電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性，了解電網(wǎng)運行動態(tài)調(diào)整，對易出現(xiàn)電壓質(zhì)量及損耗增加，不利于電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行的方式進(jìn)行及時調(diào)整和變更，將潮流計算分析作為調(diào)整運行方式和安排計劃檢修的依據(jù)，科學(xué)安排電網(wǎng)運行方式。

3.1.6 削峰填谷，提高負(fù)荷率。

地區(qū)負(fù)荷波動大是造成供電電壓合格率低的主要因素。目前，電力市場正逐漸由賣方市場變?yōu)橘I方市場.在一定程度上使負(fù)荷峰谷差有所加大，但是，為了用戶用電質(zhì)量的提高，也為了減小電網(wǎng)占用容量和降低電網(wǎng)損耗，我們還是應(yīng)該提倡大用戶避峰用電。

3.1.7 無功設(shè)備運行維護(hù)

由于無功設(shè)備的運行狀況與電網(wǎng)電壓調(diào)整息息相關(guān)，必須協(xié)調(diào)好無功設(shè)備管理和電壓管理。因此，無功設(shè)備管理部門與無功電壓管理單位需要密切配合。一方面，管理部門及時了解無功設(shè)備的健康狀況，并提出處理要求及應(yīng)急措施；另一方面，根據(jù)電壓運行情況合理安排無功設(shè)備的檢修，對于影響電壓質(zhì)量的設(shè)備缺陷優(yōu)先處理[8]。

3.1.8 利用各種手段，調(diào)整系統(tǒng)電壓。

加強對變電站無功、電壓的調(diào)整，保持變電站母線電壓質(zhì)量和補償裝置的即時投停：全部調(diào)壓手段用完后，變電站母線電壓質(zhì)量仍不能滿足要求時，及時匯報上級調(diào)度員協(xié)助調(diào)整[9]。

3.1.9 加強監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)越限，及時調(diào)控。

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控的母線電壓超過上下限值時，自動發(fā)出報警，由值班人員及時調(diào)整把功率因數(shù)控制在合格范圍內(nèi)。避免了無功電壓考核發(fā)生，有效地提高了無功電壓合格率[10]。

2011年10月16日值班人員發(fā)現(xiàn)某變電站220kV母線電壓為234.7kV，越上限運行，及時調(diào)整，把功率因數(shù)控制在合格范圍內(nèi)，避免了無功電壓考核發(fā)生。2011年6月11日值班人員發(fā)現(xiàn)某變電站220kV母線電壓為222.088 kV，越下限運行，及時調(diào)整，把功率因數(shù)控制在合格范圍內(nèi)，避免了無功電壓考核發(fā)生。

3.1.10防止電壓下降，導(dǎo)致電壓崩潰引起大面積停電事故。

在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，調(diào)度值班人員既要控制有功電力的輸送以防止聯(lián)絡(luò)線過負(fù)荷，同時又要防止由于無功電力的缺乏引起電壓下降，導(dǎo)致電壓崩潰引起大面積停電事故。

3.2 應(yīng)采用的有效措施

在多年的工作實踐中，本人感到僅采用常見的提高措施可以解決一些問題，但尋找更有效的措施需要不斷研究探索，以下措施供大家參考。

3.2.1 加強無功電壓全過程閉環(huán)管理

由于無功電壓涉及電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、生產(chǎn)、運行、維護(hù)等全部電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)，所以應(yīng)及時成立無功電壓管理領(lǐng)導(dǎo)小組，按照”統(tǒng)一調(diào)度,分級管理”的原則，實行全過程閉環(huán)管理。實行日、周、月分析制度，定期召開電網(wǎng)調(diào)度分析會議。對電網(wǎng)220kV無功電壓調(diào)整合格率情況進(jìn)行統(tǒng)計及分析，查找影響電壓質(zhì)量的主要原因，并針對性提出提高電壓質(zhì)量的具體措施。調(diào)度員加強監(jiān)視，密切關(guān)注系統(tǒng)電壓變化情況，發(fā)現(xiàn)異常，及時采取措施，并積極與上級調(diào)度溝通，說明情況，協(xié)助調(diào)整系統(tǒng)電壓，保證220kV母線電壓合格率。加強缺陷管理，保證無功補償裝置健康投入運行。

3.2.2 加強自動化技術(shù)手段應(yīng)用，設(shè)置220kV母線電壓臨近越限報警。

應(yīng)加強自動化技術(shù)手段應(yīng)用，通過SCADA系統(tǒng)設(shè)置220kV母線電壓臨近越限報警，在電壓越限前作出預(yù)警，為調(diào)度員調(diào)節(jié)無功設(shè)備預(yù)留下充足時間，把電壓控制在合格范圍內(nèi)，防止其越限。同時利用調(diào)控一體化系統(tǒng)實現(xiàn)無功設(shè)備遠(yuǎn)方操作，大大縮短了無功補償設(shè)備的操作時間，使電壓調(diào)節(jié)做到快速、準(zhǔn)確。

2011年5月7日值班人員發(fā)現(xiàn)某變電站220kV母線電壓為233.5kV，臨近上限運行，及時調(diào)整，將電壓控制在合格范圍內(nèi)，保證了220kV母線電壓合格率。2011年5月31日值班人員發(fā)現(xiàn)某變電站220kV母線電壓為223.4kV臨近下限運行，及時匯報上級調(diào)度，協(xié)助調(diào)整系統(tǒng)電壓，將電壓控制在合格范圍內(nèi)，保證了220kV母線電壓合格率。

3.2.3 加強負(fù)荷預(yù)測，及時調(diào)控電壓。

天氣異常、節(jié)假日影響負(fù)荷變化大，通過加強負(fù)荷預(yù)測，提前預(yù)知負(fù)荷的臨時變化會造成電壓的非正常變化，及時調(diào)控電壓。

3.2.4進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，提升掌控電網(wǎng)水平。

使調(diào)度員熟悉電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，掌握各供電區(qū)的無功補償裝置分布情況。以便統(tǒng)籌考慮電網(wǎng)運行情況，在保證220kV母線電壓合格的同時兼顧110kV、35kV、10kV各電壓等級電壓合格。

4 結(jié)論

通過一系列措施，影響某地區(qū)電網(wǎng)220kV母線電壓合格率的問題逐一得到了解決，提高了220kV母線電壓合格率，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行打下了基礎(chǔ)。結(jié)合各自供電區(qū)電網(wǎng)的特點，采取最合理的措施，是我們運行管理人員今后需要不斷研究探討的課題。

【參考文獻(xiàn)】

【1】呂翔.提高電網(wǎng)電壓及力率合格率的措施[A].第四屆(2010)全國電力系統(tǒng)無功/電壓技術(shù)交流研討會論文集[C].2010：550-553

【2】賀艷.如何采取有效措施提高供電電壓質(zhì)量[J].科技資訊,2010,(31)112

【3】童琴華 如何加強調(diào)度運行管理提高電壓質(zhì)量的措施及建議[J].科學(xué)時代，上半月2011（12）：111-112

【4】黎遠(yuǎn)忠.無功電壓分析及改進(jìn)措施淺談[J].科技致富向?qū)?2013,(3)57

【5】黃巖，徐強.電力調(diào)度無功電壓對網(wǎng)損減少的分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2010,(4) ：113

【6】孫凌雁.無功電壓管理存在的問題以及解決方案[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2013,(7)：110

【7】趙剛，徐紅云. 桐廬電網(wǎng)無功電壓管理探討[J].機電信息,2011,(36)：55

【8】楊丹.無功電壓全過程全方位管理探討[J].湖南電力,2011,31(z1)：136

【9】賀春茂，戴文.國內(nèi)電網(wǎng)無功電壓的優(yōu)化控制方案[J].科技傳播,2011,(23)137

【10】孟慶娥.電網(wǎng)無功電壓管理系統(tǒng)研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2013,(1)：34

作者1簡介:魏惠琴（1966－），女，漢族，河南省偃師縣，大專，工程師，河南省電力公司三門峽供電公司調(diào)控中心經(jīng)濟(jì)運行專責(zé)，主要從事電力系統(tǒng)無功電壓管理工作。

第9篇：無功補償技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】有源電力濾波器；諧波；補償；PWM變流器

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量的電力電子裝置廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域，給工業(yè)帶來了翻天覆地的變化，但大量電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，同時也給電力系統(tǒng)這個環(huán)境帶來了嚴(yán)重的“污染”，其根本原因就是電力電子裝置是非線性負(fù)荷，在系統(tǒng)中運行會產(chǎn)生諧波，造成十分嚴(yán)重的危害。治理諧波污染已成為當(dāng)今電工科學(xué)技術(shù)界所必須解決的問題，開發(fā)和研制高性能的諧波抑制裝置迫在眉睫。

有源電力濾波器（Active Power Filter）是目前研究比較深入的一種裝置，它是一種用于動態(tài)補償，既可抑制諧波，又可以補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補償，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點。

1.有源電力濾波器的基本原理

1）機理：通過一定的控制算法使有源電力濾波器發(fā)出與諧波源所產(chǎn)生的諧波的幅值相等，相位恰好相反的量，抵消諧波源中的諧波成分，使其剩下基波成分，其本質(zhì)就是一個諧波源。

2）基本原理：最基本的有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖1[4]：

圖1中表示交流電源，負(fù)載為諧波源，它產(chǎn)生諧波并消耗無功。有源電力濾波器系統(tǒng)大體上由兩大部分組成，即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路。其中指令運算電路的核心部分就是諧波和無功電流檢測電路，其主要作用就是檢測出需要補償對象電流中的諧波和無功等電流分量；補償電流發(fā)生電路由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動電路和主電路三部分組成。其作用是根據(jù)指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號，產(chǎn)生實際的補償電流，主電路多為橋式PWM變流器[1]。

圖1 并列型有源濾波器系統(tǒng)構(gòu)成說明圖

2.有源電力濾波器的基本特點

1）動態(tài)補償，可對頻率和大小都變化的諧波進(jìn)行補償，動態(tài)響應(yīng)快。

2）補償諧波時所需儲能元件容量較小。

3）即使補償對象電流過大，APF也不會發(fā)生過載，并能正常發(fā)揮補償作用。

4）受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振。

5）能跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，補償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響。

6）對較高次諧波濾除困難，需要與無源高通濾波器配合。

3.有源電力濾波器的設(shè)計

有源電力濾波器的設(shè)計大致可分為五個部分：

1）主電路設(shè)計

2）指令電流運算

3）電流跟蹤控制

4）直流電壓的控制

5）APF的控制方式

（1）主電路

作為主電路的PWM變流器，在產(chǎn)生補償電流時，主要作為逆變器工作，因此可稱為逆變器。但它不僅僅是單獨作為逆變器而工作的，當(dāng)在電網(wǎng)向有源電力濾波器直流側(cè)儲能元件充電時，它就作為整流器工作，即它既可以工作在逆變狀態(tài)，也可工作在整流狀態(tài)，所以多以變流器稱之[5]。

在應(yīng)用中主電路多以三相橋式變流器為主，三相橋式變流器又可分為電壓型和電流型兩種。而電壓型應(yīng)用較為廣泛。隨著電力電子器件技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的功率器件的應(yīng)用給主電路性能帶來了很大變化。

常用的PWM變流器多為電壓型變流器，單個電壓型PWM變流器基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖2 單個電壓型PWM變流器

基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

其中VT1～VT6表示電力電子功率器件，Udc表示直流側(cè)電壓。電壓型PWM變流器的基本特點是：

1）直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)有大電容，在正常工作時，其電壓基本保持不變，可看作電壓源。

2）對電壓型PWM變流器，為保持直流側(cè)電壓不變，需要對直流側(cè)電壓進(jìn)行控制。

3）電壓型PWM變流器的交流側(cè)輸出電壓為PWM波。

控制各個開關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，同時使另一個器件導(dǎo)通，就實現(xiàn)了兩個器件之間的換流，電路的環(huán)流方式分為180度導(dǎo)通型和120度導(dǎo)通型。

所謂180度導(dǎo)通型是指同一橋臂上、下兩管之間互相換流。而120度道通型是指在同一排不同橋臂的左、右兩管之間進(jìn)行的。但180度導(dǎo)通型應(yīng)該注意防止上、下橋臂的直通。

本設(shè)計中，主電路形式選擇為電壓型PWM型變流器，功率器件選擇為IGBT，直流側(cè)電壓選擇：一般選擇為直流電壓的大小等于交流線電壓峰值的1.5倍。對于380V等級系統(tǒng)，直流側(cè)電壓為選擇為800V。APF的容量為：

其中E為電網(wǎng)相電壓有效值，Ic為補償電流的有效值。該設(shè)計中給出的數(shù)據(jù)額定線電壓為380V，容量為10KVA 則可以計算出額定電流

。

連接電感的選擇：可按下式近似取值：

其中為補償電流指令信號的最大值。為載波周期，取為10KHz，括號里面的值取0.35，結(jié)合計算出來的計算得額定電流值，帶入上面公式計算得L=0.0067H。

（2）指令電流運算部分

實質(zhì)上就是諧波電流檢測部分，諧波檢測的方法很多，早期的模擬法，到后來的傅里葉分析法，還有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，瞬時無功功率理論等，但應(yīng)用較為廣泛的還是瞬時無功功率理論，該理論的產(chǎn)生為有源電力濾波器的發(fā)展注入了新鮮的活力。

現(xiàn)在依舊采用瞬時無功功率理論來檢測諧波電流?；谒矔r無功功率理論的檢測方法中的-變換法的檢測框圖如下圖3：

（3）電流跟蹤控制部分

該部分作用是：根據(jù)補償電流指令信號和實際補償電流之間的差別，得出控制補償電流發(fā)生電路中主電路各個器件通斷的PWM信號，控制的結(jié)果應(yīng)保證補償電流跟蹤其指令信號的變化——電流型功率放大器。

目前應(yīng)用較為廣泛的跟蹤型PWM控制方式有以下三種方式：滯環(huán)比較方式、定周期瞬時值比較方式和三角波比較方式。

這里還是選擇比較常用的三角波比較方式。其基本控制框圖如圖4：

圖4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中K多為PI調(diào)節(jié)器，其參數(shù)直接影響著逆變電路的電流跟蹤特性。三角波比較方式的基本特點是：

1)硬件電路較為復(fù)雜；

2)比例調(diào)節(jié)控制方式，電流響應(yīng)稍慢；

3)跟蹤誤差較大；

4)功率器件的開關(guān)頻率等于載波頻率；

5)輸出電流所含諧波少。

（4）直流電壓控制

基本思想：通過控制APF與交流電源的能量交換來調(diào)節(jié)直流電壓。

（5）APF控制方式

基本方式包括檢測電源側(cè)電流和檢測負(fù)載側(cè)電流，還有兩者結(jié)合的混合型控制方式。這里采用檢測電源側(cè)電流控制方式。其基本的控制框圖如圖5[3，4]：

圖5 檢測電源側(cè)電流控制方式原理圖

4.結(jié)束語

有源電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功功率的新型電力電子裝置，能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進(jìn)行補償。和傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有突出的優(yōu)點。本文分析了有源電力濾波器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，對其主電路的參數(shù)設(shè)計給出了理論上的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]王兆安,楊君,劉進(jìn)軍,王躍編著.諧波抑制和無功功率補償(第二版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

[2]王兆安,黃俊主編.電力電子技術(shù)(第四版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

[3]肖湘寧編著.電能質(zhì)量分析與控制[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

[4]陳仲.并聯(lián)有源電力濾波器實用關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].浙江大學(xué)工學(xué)博士論文,2005.

[5]姜齊榮,趙東元,陳建業(yè)編著.有源電力濾波器——結(jié)構(gòu).原理.控制[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

作者簡介：