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無功功率范文第1篇

關鍵詞：無功功率；功率因數；無功補償技術

中圖分類號：TM46文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0110-02

一、無功功率和功率因數的定義

（一）有功功率和無功功率

在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉換為機械能、光能、熱能等的電功率。無功功率比較抽象，它是用于電路內電場與磁場的交換，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外做功，但是只要有電磁線圈的電氣設備，就要消耗無功功率。

（二）功率因數

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，這個相位差（Φ）的余弦叫做功率因數，用符號cosΦ表示，在數值上功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。只有把電路中的無功功率降到最小，才能將視在功率大部分用來供給有功功率，改善供電效率。

二、無功功率的產生和作用

（一）無功功率的產生

在具有電感或電容的電路中，在每半個周期內，電感（或電容）把電源能量變成磁場（或電場）能量貯存起來，然后再把貯存的磁場（或電場）能量釋放返回給電源。這種情況下只是進行能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個交換的功率值稱為無功功率。正因為如此，無功功率比較抽象，它在電路中來回流動。盡管無功功率說明一個元件的平均功率為零，但它代表了在電感或電容中儲存及釋放磁場能量或電場能量所需要的真實功率。電力網中，在電源、電感元件和電容元件之間發生能量的交換。與無功功率相關的能量是儲存的電感性及電容性能量之和。

（二）無功功率的作用

無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場，使轉子轉動，從而帶動機械運動，電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產生磁場，在二次線圈感應出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。

三、無功功率的危害

盡管無功功率說明一個元件的平均功率為零，但它代表了在電感或電容中儲存及釋放磁場能量或電場能量所需要的真實功率。電力系統中某些點之間由于無功功率不斷來回地交換引起發電、輸電及供配電設備上的電壓損耗及功率損失。由于電力系統的效率及電壓調整十分重要，因此無功功率在電力系統的傳輸是頭等重要的。

無功功率的增加，會導致電流增大和視在功率增加，從而使發電機、變壓器及其他電氣設備容量和導線容量增加，也降低了發電機的有功功率的輸出，降低了輸變電設備的供電能力。無功功率的增加，使總電流增大，因而使設備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。無功功率的增加，使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負載，還會使電壓產生劇烈波動，使供電質量嚴重降低。

無功功率還造成了低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發揮。所以我們要盡量減小無功功率的影響：（1）大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率；（2）變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態；（3）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，所以應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

當然，上述這些措施只是從一定程度上減小了無功功率的危害，如果要從根本上減小無功功率的影響，改善功率因數的話，我們需要引入無功功率補償技術。

四、無功功率補償

（一）無功功率的補償原理

設補償后無功功率為Qc,使電源輸送的無功功率減少為Q’=Q-Qc,功率因數由cosΦ提高到cosΦ’,視在功率S減少到S’,視在功率的減小可相應減小供電線路的截面和變壓器的容量，降低供用電設備的投資。

可知，采用無功補償措施后，因為通過電力網無功功率的減少，降低了電力網中的電壓損耗，提高了用戶的電壓質量。由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。

（二）無功補償的作用

1．提高電網及負載的功率因數，降低設備所需容量，減少不必要的損耗；

2．穩定電網電壓，提高電網質量，而在長距離輸電線路中安裝合適的無功補償裝置可提高系統的穩定性及輸電能力；

3．在三相負載不平衡的場合，可對三相視在功率起到平衡作用。

（三）低壓網無功補償的一般方法

低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點：

1．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、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償磁無功為主，此種方式可較好地限制農網無功峰荷。

隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等特點。

2．隨器補償。隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網同價。

隨器補償的優點是：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

3．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。

跟蹤補償的優點是：運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

五、結論

本文簡單討論了無功功率的定義、產生，分析了無功功率的作用及危害，并從原理上分析了無功補償技術，探討了幾種低壓無功補償技術的優缺點。本文對于了解無功功率以及進行無功補償具有一定的指導意義。

參考文獻

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[2]吳捷，等．交流異步電動機無功功率補償的技術探討[J]．云南電力技術，2007，35（4）．

無功功率范文第2篇

關鍵詞：無功功率平衡 優化補償

電壓是電能質量的重要指標之一，電壓質量對電網穩定及電力設備安全運行、線路損失、工農業安全生產、產品質量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無功電力是影響電壓質量的一個重要因素，電壓質量與無功是密不可分的，電壓問題本質上就是一個無功問題。解決好無功補償問題，具有十分重要的意義。

1 無功功率平衡

1.1 補償容量不足時的無功功率平衡

進行系統無功功率平衡的前提是保持系統的電壓水平正常，否則，系統的電壓質量就得不到保證。在圖1所示的系統無功功率負荷的靜態電壓特性曲線中，在正常情況下，系統無功功率電源所提供的無功功率QGCN，由無功功率平衡的條件QGCN - QLD - QL = 0決定的電壓為Un，設此電壓對應于系統正常的電壓水平。但假如系統無功功率電源提供的無功功率僅為QGC(QGC

1.2 系統無功功率電源充足時的無功功率平衡

在正常情況下(系統電壓為額定電壓)，如圖2所示。系統無功電源Q同電壓U的關系為曲線1，負荷的無功電壓特性為曲線2，兩者的交點a確定了負荷節點的電壓Ua。

當負荷增加時，如曲線2’所示，如果系統的無功電源沒有相應增加，電源的無功特性仍然是曲線1，這時曲線1和曲線2’的交點a’就代表了新的無功功率平衡點，并由此決定了負荷點的電壓為Ua’，顯然Ua’

2 配電網無功優化補償

由于電網的線損主要是線路損耗與變壓器損耗，所以配電網的降損節能，也就是對電網中所有的電力線路和變壓器進行優化。無功優化的目的是通過調整無功潮流的分布降低網絡的有功功率損耗，并保持最好的電壓水平。無功優化補償一般有變電所無功負荷的最優補償、配電線路最優補償以及配電變壓器低壓側最優補償，而配電變壓器低壓側最優補償是配電網無功優化的重點之一。

配電變壓器一般實行隨器補償，是將低壓補償電容器直接安裝在配電變壓器低壓側，與配電變壓器同投同切，用以補償配電變壓器自身勵磁無功功率損耗和感性用電設備的無功功率損耗。采用傳統的無載配電變壓器結合低壓側并聯電容器裝置，在實際運行中因配電變壓器不能自動調檔，出口端電壓一般在110％～115％之間，并聯的電容器裝置受出口端電壓影響電容投運率較低，配電網中大量的感性負荷得不到補償，用電高峰時壓降達30～40 V左右，直接影響著電力企業供電質量及經濟效益。

解決這一問題，可采用有載配電變壓器自動調壓和合理的無功自動補償，能保證配電網供電電壓質量，改善功率因數，達到無功就地平衡的目的，提高電力系統的供電能力，使配電網系統在經濟合理、穩定安全的狀態下運行。

2.1 自動調壓補償控制原理

在實際運行中，使用無功自動補償裝置進行就地補償，可以在實現減少線損的同時，對電壓質量起到一定的改善作用。但是，實踐證明由于公用配變負荷變化大，帶來電壓波動也大，往往單純依靠無功補償并不能很好地解決電壓質量問題，因此采取以無功和電壓作為二元的控制變量，以“九區圖”作為基本的控制算法，進行自動跟蹤補償和自動調壓相配合的措施，可實現進一步改善電能質量的目的。

為了使電壓U與無功Q達到所需的值，通過改變有載配電變壓器分接開關檔位和投切電容器組來改變配電系統的U和Q。有載配電變壓器分接頭檔位的變化不僅對U有影響，而且對Q也有一定影響，同樣，電容器組投切對Q影響的同時，也對U有一定的影響。

運行控制區域見圖1， 每個指向正常區域的箭頭代表一種調節方案，共有9種方案。（具體內容以前有過詳細介紹，這里不再贅述）

2.2 配變自動調壓補償系統工作原理方框圖（如圖2所示）

2.3配變自動調壓補償系統一次接線圖（如圖3所示）

3 配網無功補償的效果

3.1 提高功率因數和設備的供電能力

在電網運行中，由于大量非線性負載的運行，除要消耗有功功率外，還要消耗一定的無功功率。負荷電流在通過線路、變壓器時將會產生電能損耗。由電能損耗公式可知，當線路或變壓器輸送的有功功率和電壓不變時，線損與功率因數的平方成反比。功率因數越低電網所需無功就越多，線損就越大。因此，在受電端安裝無功補償裝置，可減少負荷的無功功率損耗，提高功率因數，提高電氣設備的有功出力。

3.2 降低電網中的功率損耗和電能損失

由公式I = P/(3Ucosφ)可知當有功功率P為定值時，負荷電流I與cosφ成反比，安裝無功補償裝置后，功率因數提高，使線路中的電流減小，從而使功率損耗降低：P = I2R降低電網中的功率損耗是安裝無功補償設備的主要目的。我省某市供電公司在實施配網無功優化方案后，同比降低網損率0.05個百分點，節電590 MWh/y，取得了明顯的降損節能效益。

3.3 改善電壓質量

在線路中電壓損失DU的計算公式如下

U = (PR ＋QXL)/Ue

式中 U——線路中的電壓損失（kV）；

P——有功功率（MW）；

Q——無功功率（Mvar）；

Ue——額定電壓（kV）；

R——線路總電阻（W）；

XL——線路感抗（W）。

無功功率范文第3篇

關鍵詞：諧波電壓檢測；瞬時無功功率；電子線路

中圖分類號：TM935 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0077-02

隨著科學的發展，變頻器、變流器、開關電源和電抗器等電力設備應用與日俱增，電力電子技術得到空前的發展。諧波電壓檢測是諧波檢測的一個重要內容，是解決諧波檢測其他內容的基礎。本文主要介紹以瞬時無功功率理論為基礎的諧波電壓檢測的方法。

1 瞬時無功功率理論

1.1 瞬時無功功率的發展及定義

瞬時無功功率的提出最早始于1983年，由電力電子學會主席赤木泰文等眾多科學家共同提出的三相瞬時電流，將電流分為有功電流和無功電流，在此基礎上瞬時無功功率應運而生。

瞬時無功功率理論認為：三相電路瞬時有功功率為各項瞬時有功功率之和，同時也是瞬時功率之和，反映出三相電路整體由電源向負載傳遞的功率；而瞬時無功功率只是在三相電路之間進行傳遞，不是三相電路系統瞬時值的簡單疊加，而是各項瞬時無功功率之和恒等于零的一種特殊情況。

1.2 瞬時無功功率理論應用

隨著科技的不斷發展，瞬時無功功率理論的應用越來越廣泛，尤其是在電力系統中功率、電流、電壓的瞬時檢測，以及諧波動態的跟蹤中都有重要的應用。但是，這種瞬時值的引入并不是三相電路系統瞬時值的簡單疊加，而是反映某一時刻，將三相電路作為一個整體，由電源向三相電路傳送的有功功率及無功功率在電流中相互傳輸的情況。

諧波抑制主要采用有源電力濾波器，利用電流的畸變比電壓畸變嚴重，對電流進行諧波動態跟蹤補償，從而對頻率和幅值進行動態補償。諧波動態跟蹤補償技術不受電網阻抗的影響，緊隨脈沖寬度調節來調節其補償范圍。基于瞬時無功功率理論的檢測方法有：測試瞬時有功功率的p-q法、測試無功功率的p-q法和測試瞬時有功電流的Ip-Iq法以及測試無功電流的Ip-Iq法。

瞬時無功功率理論延伸出的瞬時有功功率和無功功率的變化反應出功率的有效值和相位的瞬時變化，本質上就是利用瞬時值代替了傳統的有效分析三相電力系統，符合現今社會電力系統的發展需求和對電壓的諧波檢測。

在電流電壓均為對稱的正弦波形時瞬時功率的表達式和傳統功率的表達式是一致的，即在此情況下的瞬時功率等于傳統功率；如果電流電壓中存在畸變或者是不對稱的情況時，瞬時無功功率會分為直流分量和交流分量兩部分。其中瞬時功率的直流分量與三相系統中基波分量相互對應，而瞬時功率產生交流分量與諧波分量相對應，此時瞬時功率理論是傳統功率理論的的一種擴展，即瞬時功率只是傳統功率的一種特殊情況。

2 濾波器的工作原理

采用電力有源濾波器有效的補償電網諧波已經成為當今電力科技領域發展的一大趨勢。當今社會，電力電子裝置大都采用串聯型電力有源濾波器（SAPF）來抑制因大量諧波電流注入電網而帶來的嚴重諧波污染。SAPF的主電路是由電力半導體組成的帶有直流電容的三項橋式脈沖寬度調制逆變器，利用微處理器的數字對模擬電路進行控制，相當于受控電壓源串聯在電壓與負載

之間。

SAPF的工作原理主要是：利用瞬時無功功率理論計算SPAF的瞬時畸變量，再由脈沖寬度調制逆變器產生脈沖寬度調制波，使變壓器副邊得到與電網畸變電壓等值反向的電壓，抵消因SPAF瞬時畸變產生的諧波污染，以控制單元檢測電網供電。

由SPAF的工作原理可知，為了保證電網諧波能有良好的補充，SAPF中有源濾波器檢測電路時一般要采用窄帶濾波器選頻法和傅里葉變換采樣數字化的計算法進行快速的檢測諧波電壓。但是由于兩種方法在使用時都存在一定的弊端，其原因是：（1）窄帶濾波器選頻法，由于相位和選擇性要求較大，造成電路參數使用選擇困難、相位延時使用和頻率變化較大等后果，使檢測結果不精確；（2）基于快速傅里葉變換的采樣數字化計算法，由于需要高精度的數模轉換器，檢測速度過慢，與有源濾波器的要求不符。

3 瞬時無功功率的和諧波電壓的檢測法

基于窄帶濾波器選頻法和快速傅里葉變換的采樣數字化計算法兩種算法在補充電網諧波時產生的不足，在瞬時無功功率理論的指導下提出了諧波電壓檢測法。該方法在檢測中加有標準電流信號，可以不影響使電網中因電流畸變產生的電壓畸變的精簡速度，檢測結果也可以及時反映頻率偏移的變化。

諧波是由波形畸變產生的，因此諧波波形不滿足標準的正弦表達式，同時與三相系統中基波波形不對稱，還可能使波形的幅值、相角在不同的周期內出現躍變。這樣，以平均值為基礎的正弦物理量就不能反映系統的真實情況。因此，為了加快動態響應速度，提高諧波電壓檢測和補償效果，需要利用矩陣實驗室進行仿真驗證，用以對反饋補償模型進行更加詳細的討論。

3.1 n次諧波電壓實時檢測方法

當n次諧波電壓進行檢測時，需另外取三相電流作為n次諧波電流的對稱，其表達式為：

（1）

需要檢測的三相負載策相電壓為：

（2）

通過表達（1）、（2）可求出瞬時有功功率和瞬時無功功率，同時驗證只有當m=n時，瞬時有功功率和瞬時無功功率才有直流分量，并可求出直流分量為：

（3）

通過以上表達式求出原負載相電壓中n次諧波電壓的值，同理n取值為任意整數的諧波電壓都可求出。從上述的推導過程可以看出，作為三相電流信號而另加的n次正弦信號和余弦信號，其幅值和相角對最后諧波電壓值的計算結果并無影響，因此電壓檢測精度不會因三相電路中電流的畸變而改變。

3.2 頻率偏移對諧波電壓的影響

由上面論述可知：三相電流信號對另加的n次正弦信號和余弦信號，其幅值和相角對最后諧波電壓值的計算結果無影響。因此，在頻率偏移對諧波電壓的影響實驗中正、余弦電流信號可設為固定頻率的信號。

電網中電壓頻率的波動范圍一般在50Hz左右變動，因此可在不影響結果的情況下，假定檢測基波固定為50Hz。如果某時刻經過基波檢測后的的頻率變為48.5Hz，由于另加的電流信號為50Hz，可知此時所得的直流分量實際上是頻率為1.5Hz的波動量，較高于低通濾波器的截止頻率，所以此時的頻率波動可以完全保留；同時，根據固定基波50Hz減去頻率波動量可得到頻率為48.5的基波，諧波檢查不影響最終的檢測結果。同理，其他數值的諧波檢測結果是一樣的。

4 結語

本文通過對瞬時無功功率理論和有源濾波器工作原理的分析，提出了基于瞬時無功功率原理的諧波電壓檢測方法，彌補了窄帶濾波器選頻和快速傅里葉變換的采樣數字化計算兩種算法的不足。證明了諧波電壓瞬時檢測方法能快速、準確地檢測出非線性負載輸入電壓中的諧波電壓分量，證實了方法的正確性和可行性。

參考文獻

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APF仿真設計[J].價值工程，2013，（26）.

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無功功率范文第4篇

[關鍵詞]電壓質量無功功率減少損耗

前言

新興縣位于廣東省中部偏西、珠江三角洲西北端、云浮市東南部的山區縣。全縣面積1520.7平方公里。縣內有110KV電站3座、35KV電站7座。小火電裝機容量為12.7MW、小水電裝機容量約為30MW。由于歷史原因縣網特點是：電網結構不合理、供電可靠性不高；輸電線路分支多且長、殘舊、多小水電沒有裝設繼電保護裝置上網。因此每年電網就會出現這樣的情況：枯水期時，電網電壓過低；豐水期時，電網電壓過高，帶有小水電的邊遠山區有時會出現燒壞電器的現象。針對這些現象我對保證電壓質量、提高經濟效益、減少電網損耗有一些看法。

1、電壓與無功功率的重要作用

電力系統的經濟、安全、穩定運行，與控制電壓技術及調節無功功率分不開的。電壓是電能質量的重要標志。供給用戶的電壓與額定電壓值的偏移不超過規定的數值，是電力系統運行調整的基本任務之一。各種用電設備是按照額定電壓來設計制造的，只有在額定電壓下運行才能取得最佳的工作效率。電壓質量對電力系統本身有影響。當電壓過高時：會對負荷的運行帶來不良影響；影響產品的質量和產量，損壞設備；各種電氣設備絕緣會損壞，在超高壓輸電線路中還將增加電暈損耗；甚至會引起電力系統電壓崩潰，造成大面積停電。電壓降低時：會使電網中的有功功率損耗和能量損耗增加，過低還會危及電力系統運行的穩定性。無論是作為負荷用電設備還是電力系統本身，都要求能在一定的額定電壓水平下工作。從技術和經濟上綜合考慮，規定各類用戶的允許電壓偏移是完全必要的。我國規定在正常運行情況下各類用戶允許電壓偏移為：

35KV及以上電壓供電的負荷±5％

10KV及以下電壓供電的負荷±7％

低壓照明負荷＋5％－10％

農村電網（正常）＋7.5％－10％

（事故）＋10％－15％

電力系統中無功功率平衡是保證電力系統電壓質量的基本前提。對于運行中的所有設備，要求系統無功功率電源所發出的無功功率(∑QG)與無功功率負荷(∑QD)及無功功率損耗(∑QL)相平衡，即

∑QG=∑QD+∑QL

而無功功率電源在電力系統中的合理分布是充分利用無功電源、改善電壓質量和減少網絡有功損耗的重要條件。無功功率的產生基本上是不消耗能源的，但無功功率沿輸電線路上傳送卻要引起無功功率的損耗和電壓的損耗。無功功率電源的最優控制目的在于控制各無功電源之間的分配，合理的配置無功功率補償設備和容量以改變電力網絡中的無功功率分布，可以減少網絡中的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善負荷用戶的電壓質量。

2、電力系統的無功功率電源有：

2.1、同步發電機

同步發電機目前是電力系統唯一的有功功率電源，它又是基本的無功功率電源。它只有在額定電壓、額定電流、額定功率因數下運行時，視在功率才能到達額定值，發電機容量才能得到最充分的利用。當電力系統中有一定備用有功電源時，可以將離負荷中心近的發電機低于額定功率因數運行，適當降低有功功率輸出而多發一些無功功率，這樣有利于提高電力系統電壓水平。

2、同步調相機及同步電動機

同步調相機是特殊運行狀態下的同步電動機，可視為不帶有功負荷的同步發電機或是不帶機械負荷的同步電動機。因此充分利用用戶所擁有的同步電動機的作用，使其過激運行，對提高電力系統的電壓水平也是有利的。

2.3、靜電電容器

靜電電容器從電力系統吸收容性的無功功率，也就是說可以向電力系統提供感性的無功功率，因此可視為無功功率電源。電容器的容量可大可小，既可集中使用，又可分散使用，并且可以分相補償，隨時投入、切除部分或全部電容器組，運行靈活。電容器的有功損耗小（約占額定容量的0.3％～0.5％），投資也節省。

2.4、靜止無功功率補償器

靜止無功功率補償器是一種發展很快的無功功率補償裝置。它可以根據負荷的變化，自動調整所吸收的電流，使端電壓維持不變，并能快速、平滑的調節無功功率的大小和方向，以滿足動態無功功率補償要求，尤其對沖擊性適應性較好。與同步調相機相比較，運行維護簡單，功率損耗較小，能夠做到分相補償以適應不平衡的負荷變化。其缺點是最大無功補償量正比于端電壓的平方，在電壓很低時，無功補償量將大大降低。

3、電力系統電壓控制的方式

在電力系統無功功率平衡中，為了保證系統有較高的電壓水平，必須要有充足的無功功率電源。但是要使所有用戶處的電壓質量都符合要求，還必須采用各種調壓控制手段。

3.1、發電機控制調壓

控制發電機的勵磁電流，可以改變發電機的端電壓。發電機允許在端電壓偏移額定值不超過±5%的范圍內運行。對于由發電機直接供電的小系統，供電線路不長，輸電線路上的電壓損耗不大時，可以采用發電機直接控制電壓方式，以滿足負荷電壓要求。它不需要增加額外的設備，因此是最經濟合理的控制電壓措施，應優先考慮。但是輸電線路較長、多電壓等級的網絡并且有地方負荷的情況下，僅僅依靠發電機控制調壓已不能滿足負荷電壓質量的要求，且在大型電力系統中僅僅作為一種輔的控制措施。

3.2、控制變壓器變比調壓

一般電力變壓器都有可以控制調整的分接抽頭，調整分接抽頭的位置可以控制變壓器的變比。在高壓電網中，各個節點的電壓與無功功率的分布有著密切的關系，通過控制變壓器變化來改變負荷節點電壓，實質上是改變了無功功率的分布。變壓器本身并不是無功功率電源，因此，從整個電力系統來看，控制變壓器變比調壓是以全電力系統無功功率電源充足為基本條件的，當電力系統無功功率電源不足時，僅僅依靠改變變壓器變比是不能到達控制電壓效果的。

3.3、利用無功功率補償設備調壓

并聯補償設備有調相機、靜止補償器、電容器，它們的作用都是在重負荷時發出感性無功功率，補償負荷的需要，減少由于輸送這些感性無功功率而在輸電線路上產生的電壓降落，提高負荷端的輸出電壓

3.4、利用串聯電容器控制調壓

一般用于供電電壓為35KV或10KV、負荷波動大而頻繁、功率因數又很低的輸配電線路。它是在輸電線路上串聯接入電容器，利用電容器上容抗補償輸電線路中的感抗，使電壓損耗后的分量減少，從而提高輸電線路末端的電壓。如圖：

無功功率負荷增大時所抬高的末端電壓將增大，無功功率負荷減小時所抬高的末端電壓將減小。而無功功率負荷增大將導致末端電壓下降，此時也正是需要升高末端電壓。但是對于負荷功率因數高或者輸電線路導線截面小的線路，線路電抗對電壓損耗影響較小，故串聯電容補償控制調壓效果小。因此利用串聯電容補償調壓一般用于供電電壓為35KV或10KV，負荷波動大而頻繁，功率因數又很低的輸配電線路。

無功功率范文第5篇

關鍵詞:無功功率;功率因數;動態補償;投切方式

中圖分類號:TM761文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374 (2010)24-0109-03

無功功率補償裝置在電力供電系統中承擔著提高電網的功率因數、降低損耗、提高效率、改善供電環境的重要作用,我國的電力浪費是很驚人的。有些地區電網質量嚴重超標,要改善這一狀況,從電力設計部門到供電部門,再到用戶都要認真對待,對于所處的供電系統,它所提供的電網質量如何?電損多少?這個系統的負載對電網造成什么樣的影響等,掌握了這些就可以做到合理的設計或改造這個供電系統。其中重要的一環就是選擇無功功率補償裝置。合理選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少網絡損耗,使電網質量提高。若選擇或使用不當,則可能造成供電系統電壓波動,諧波增大等。下面僅就低壓無功補償裝置的特點及其使用注意事項做一些描述。

1按投切方式分類

1.1延時投切方式

延時投切方式即人們熟稱的”靜態”補償方式。這種投切依靠于傳統接觸器的動作,當然用于投切電容的接觸器專用的,它具有抑制電容的涌流作用,如CJ-19、CJX-2C等,延時投切的目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時,電容器造成損壞,更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振蕩,這很危險。當電網的負荷呈感性時,如電動機、電焊機等負載,這時電網的電流滯后電壓一個角度,當負荷呈容性時,如過量的補償裝置的控制器,這時電網的電流超前于電壓的一個角度,即功率因數超前或滯后,是指電流與電壓的相位關系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量,來決定電容器的投切,這個物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率。下面就以功率因數型舉例說明。當這個物理量滿足要求時,如cosΦ超前且>0.98,滯后且>0.95,在這個范圍內,此時控制器沒有控制信號發出,這時已投入的電容器組不退出,沒投入的電容器組也不投入;當檢測到cosΦ不滿足要求時,如cosΦ滯后且

1.2瞬時投切方式

瞬時投切方式即人們熟稱的“動態”補償方式,應該說它是半導體電力器件與數字技術綜合的技術結晶,實際就是一套快速隨動系統,控制器一般能在半個周波至1個周波內完成采樣、計算,在2個周期到來時,控制器已經發出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導通,投切電容器組大約20～30毫秒內就完成一個全部動作,這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現的。動態補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應用前景。現在很多開關行業廠都試圖生產、制造這類裝置且有的生產廠已經生產出很不錯的裝置。當然與國外同類產品相比從性能上、元器件的質量、產品結構上還有一定的差距。

動態補償的線路方式:

(1)LC串接法原理如圖1所示,這種方式采用電感與電容的串聯接法,調節電抗以達到補償無功損耗的目的。從原理上分析,這種方式響應速度快,閉環使用時,可做到無差調節,使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說,根據補償量選擇1組電容器即可,不需要再分成多路。

這應該是非常理想的補償裝置。但由于要求選用的電感量值大,要在很大的動態范圍內調節,所以體積也相對較大,價格也要高一些,再加一些技術的原因,這項技術到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。

(2)采用電力半導體器件作為電容器組的投切開關,較常采用的接線方式如圖2。圖中BK為半導體器件,C1為電容器組。這種接線方式采用2組開關,另一相直接接電網省去一組開關,有很多優越性。

作為補償裝置所采用的半導體器件一般都采用晶閘管,優點是選材方便,電路成熟又很經濟;不足之處是元件本身不能快速關斷,在意外情況下容易燒毀,所以保護措施要完善。當解決了保護問題,作為電容器組投切開關應該是較理想的器件。

動態補償的應用范圍前面已做了簡單介紹,但就其實際的補償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態響應時間,準確的投切功率,還要有較高的自識別能力,這樣才能達到最佳的補償效果。

當控制器采集到需要補償的信號發出一個指令(投入一組或多組電容器的指令),此時由觸發脈沖去觸發晶閘管導通,相應的電容器組就并入線路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零,以避免涌流造成元件的損壞,半導體器件應該是無涌流投切。當控制指令撤消時,觸發脈沖隨即消失,晶閘管零電流自然關斷。關斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值,必須由放電電阻盡快放電,以備電容器再次投入。

1.3混合投切方式

它是靜態與動態補償的混合,一部分電容器組使用接觸器投切,而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優勢互補,但就其控制技術,目前還見到完善的控制軟件,該方式用于通常的網絡如工礦、小區、域網改造,比起單一的投切方式拓寬了應用范圍,節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組,這種方式補償效果更加細致,更為理想。還可采用分相補償方式,可以解決由于線路三相不平行造成的損失。

在無功功率補償裝置的應用方面,選擇那一種補償方式,還要依電網的狀況而定,首先對所補償的線路要有所了解,對于負荷較大且變化較快的工況,電焊機、電動機的線路采用動態補償,節能效果明顯。對于負荷相對平穩的線路應采用靜態補償方式,也可使用動態補償裝置。對于一些特殊的工作環境就要慎重選擇補償方式,尤其線路中含有瞬變高電壓、大電流沖擊的場合是不能采用動態補償的。一般電焊工作時間均在幾秒鐘以上,電動機啟動也在幾秒鐘以上,而動態補償的響應時間在幾十毫秒,按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘之內是一個相對的穩態過程,動態補償裝置能完成這個過程。如果線路中沒有出現這么一段相對的穩態過程并能量又有較大的變化,我們把它稱為瞬變或閃變,采用動態補償就要出問題并可能引發事故。

2無功功率補償控制器

無功功率補償控制器有三種采樣方式:功率因數型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實際上就是對無功功率補償控制器的選擇。控制器是無功補償裝置的指揮系統,采樣、運算、發出投切信號,參數設定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。

2.1功率因數型控制器

功率因數用cosΦ表示,它表示有功功率在線路中所占的比例。當cosΦ=1時,線路中沒有無功損耗。提高功率因數以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統的方式,采樣、控制也都較容易實現。

“延時”整定,投切的延時時間,應在10～120s范圍內調節“靈敏度”整定,電流靈敏度,不大于0～2A。

投入及切除門限整定,其功率因數應能在0.85(滯后)～0.95(超前)范圍內整定。過壓保護設量、顯示設置、循環投切等功能。

這種采樣方式在運行中既要保證線路系統穩定、無振蕩現象出現,又要兼顧補償效果,這是一對矛盾,只能在現場視具體情況將參數整定在較好的狀態下工作。即使調整的較好,也無法禰補這種方式本身的缺陷,尤其是在線路重負荷時。舉例說明:設定投入門限;cosΦ=0.95(滯后),此時線路重載荷,即使此時的無功損耗已很大,再投電容器組也不會出現過補償,但cosΦ只要不小于0.95,控制器就不會再有補償指令,也就不會有電容器組投入,所以這種控制方式建議不作為推薦的方式。

2.2無功功率(無功電流)型控制器

無功功率(無功電流)型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷。一個設計良好的無功型控制器是智能化的,有很強的適應能力,能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果,并能對補償裝置進行完善的保護及檢測,這類控制器一般都具有以下功能:四象限操作、自動、手動切換、自識別各路電容器組的功率、根據負載自動調節切換時間、諧波過壓報警及保護、線路諧振報警、過電壓保護、線路低電流報警、電壓、電流畸變率測量、顯示電容器功率、顯示cosΦ、U、I、S、P、Q及頻率。

由以上功能就可以看出其控制功能的完備,由于是無功型的控制器,也就將補償裝置的效果發揮得淋漓盡致。如線路在重負荷時,即使cosΦ已達到0.99(滯后),只要再投一組電容器不發生過補,也還會再投入一組電容器,使補償效果達到最佳的狀態。采用DSP芯片的控制器,運算速度大幅度提高,使得傅里葉變換得到實現。當然,不是所有的無功型控制器都有這么完備的功能。國內的產品相對于國外的產品還存在一定的差距。

2.3用于動態補償的控制器

對于這種控制器要求就更高了,一般是與觸發脈沖形成電路一并考慮的,要求控制器抗干擾能力強,運算速度快,更重要的是有很好的完成動態補償功能。由于這類控制器也都基于無功型,所以它具備靜態無功型的特點。

3結論