時間：2022-10-26 09:14:45
序論：在您撰寫無功補償技術(shù)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，電力系統(tǒng)無功補償所采取的方法類型眾多，主要包括同步發(fā)電機、同步電動機、并聯(lián)電容器、靜止無功補償裝置以及靜止無功發(fā)生器等。其中同步發(fā)電機、同步電動機已經(jīng)逐步被電容器以及新型靜止無功發(fā)生器所取代，而新型靜止無功發(fā)生器以其獨特的應(yīng)用優(yōu)勢與發(fā)展速度在無功補償領(lǐng)域中受到了越來越廣泛的重視。在以上多種無功補償技術(shù)當(dāng)中，以同步發(fā)電機模式為最早應(yīng)用的補償設(shè)備之一，這種補償方式的運行效率低下，已逐步被淘汰。在此之后，并聯(lián)電容器在無功補償中得到了應(yīng)用，它是通過降低電壓相量與電流相量相位差的方式，提高回路功率因數(shù)，但由于存在諧波干擾的問題，同樣較少使用。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，靜止無功補償裝置得到了整個行業(yè)的關(guān)注與重視。1967年，英國首先制成了第一批自飽和電抗器下的靜止無功補償裝置，被嘗試應(yīng)用于115kV電網(wǎng)系統(tǒng)中，取得了滿意的無功補償效果。當(dāng)前，靜止無功補償裝置的具體結(jié)構(gòu)有兩種類型：第一是基于半導(dǎo)體控制投切電容的靜止無功補償裝置。這種無功補償裝置的主回路上有多臺電容器保持并聯(lián)關(guān)系，根據(jù)系統(tǒng)所需的無功電流大小來決定補償電流的水平以及電容的投入數(shù)量；第二是基于可抗電抗器的靜止無功補償裝置，它的主回路上通過控制雙向晶閘管導(dǎo)通角的方式發(fā)揮對電抗器電流的控制目的。當(dāng)然，在具體工作中，以上兩種結(jié)構(gòu)的靜止無功補償裝置可以混合使用，一方面解決因單獨使用半導(dǎo)體控制投切電容可能出現(xiàn)的電流無法持續(xù)補償問題，另一方面可以解決因單獨使用可抗電抗器可能出現(xiàn)的大容量補償體積過大問題。在靜止無功補償裝置的基礎(chǔ)之上，新型靜止無功發(fā)生器的應(yīng)用同樣得到了各方人員的關(guān)注與重視。這種無功補償裝置的主要通過電抗器或采取直接的方式將自換相橋式電路與電網(wǎng)并聯(lián)，對交流側(cè)輸出電壓相位以及電壓幅值進行調(diào)整的方式，讓電路實現(xiàn)吸收或發(fā)出所需無功電流的目的。相對于靜止無功補償裝置而言，這種無功發(fā)生器的優(yōu)勢在于調(diào)節(jié)速度快、運行范圍廣、諧波干擾小。
二無功補償技術(shù)的發(fā)展
根據(jù)以上分析來看，無功補償技術(shù)在近年來取得了非常顯著的發(fā)展成效，在無功補償效能方面也有一定的完善。然而在當(dāng)前的無功補償技術(shù)方案中，還存在一定的不足，未來在無功補償技術(shù)上還需要向著以下三個方向做進一步的發(fā)展：第一，合理應(yīng)用新型信息檢測技術(shù)以及信號處理技術(shù)，當(dāng)前大量的理論與實踐研究已經(jīng)證實——廣義瞬時無功功率檢測方法即便是在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)畸變或不對稱問題的情況下，仍然能夠?qū)ㄕ蛩矔r無功電流以及不對稱（高次諧波）瞬時無功電流進行準確的分離。在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)分離得到的不同類型的瞬時無功電流，在無功補償時有選擇性地進行部分補償或完全補償，整體運行效能好，未來需要進一步探索將這種信息檢測技術(shù)與無功補償裝置的融合方法。除此以外，考慮到電力系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、數(shù)據(jù)質(zhì)量整體水平較低以及數(shù)據(jù)量大等方面的特點，同時系統(tǒng)要求相關(guān)裝置能夠根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)快速、高效地做出反應(yīng)，因此，在無功補償裝置方面，還需要探索將其與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及粗糙集技術(shù)的融合方法，以提高無功補償裝置在處理龐大數(shù)據(jù)以及獲取重要信息方面的能力。第二，促進控制理論、控制方法的發(fā)展。在現(xiàn)代計算機技術(shù)快速發(fā)展的背景之下，無功補償裝置中現(xiàn)代化的控制器、控制方法以及控制理論得到了非常深刻的體現(xiàn)。在無功補償裝置系統(tǒng)設(shè)置中，通過引入新型的數(shù)字化處理器，不但能夠使數(shù)據(jù)采集的工作效率得到提高，還對處理的精度、實時性有重要影響，通過對控制方法的完善達到提高無功補償裝置運行效能的目的。第三，提高電力電子器件性能。在整個電力系統(tǒng)當(dāng)中，所使用電子器件的具體性能將對整個無功補償裝置的運行效率產(chǎn)生直接性的影響。因此，為了提高無功補償裝置的運行效能，可以嘗試從材料、技術(shù)、工藝等多個方面入手，提高基于半控制或全控制電力電子期間的性能。特別是在國內(nèi)當(dāng)前技術(shù)水平比較薄弱的全控型電子期間中苦下功夫，能夠為無功補償技術(shù)的應(yīng)用帶來非常深遠的影響。
三結(jié)語
論文關(guān)鍵詞:無功補償技術(shù);作用;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
無功功率補償裝置的主要作用是:提高負載和系統(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,平衡三相負載的有功和無功功率等。
一、無功功率補償?shù)淖饔?/p>
1、改善功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費
根據(jù)國家水電部,物價局頒布的“功率因數(shù)調(diào)整電費辦法”規(guī)定三種功率因數(shù)標(biāo)準值,相應(yīng)減少電費:
(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,ΔP1為原線路損耗,ΔP2為功率因數(shù)提高后線路損耗,則線損減少
ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)
比原來損失減少的百分數(shù)為
(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)
式中,I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)補償后,由于功率因數(shù)提高,U2>U1,為分析方便,可認為U2≈U1,則
θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)
當(dāng)功率因數(shù)從0.8提高至0.9時,通過上式計算,可求得有功損耗降低21%左右。在輸送功率P=3UIcosφ不變情況下,cosφ提高,I相對降低,設(shè)I1為補償前變壓器的電流,I2為補償后變壓器的電流,銅耗分別為ΔP1,ΔP2;銅耗與電流的平方成正比,即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2,認為U2≈U1時,即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
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%。
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),有利于大電機起動。
二、我國電力系統(tǒng)無功補償?shù)默F(xiàn)狀
近年來,隨著國民經(jīng)濟的跨越式發(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)無功功率補償主要采用以下幾種方式:
1.同步調(diào)相機:同步調(diào)相機屬于早期無功補償裝置的典型代表,它雖能進行動態(tài)補償,但響應(yīng)慢,運行維護復(fù)雜,多為高壓側(cè)集中補償,目前很少使用。
2.并補裝置:并聯(lián)電容器是無功補償領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的無功補償裝置,但電容補償只能補償固定的無功,盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應(yīng)負載無功的動態(tài)變化,但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調(diào)節(jié),不能實現(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)容性負荷外,用以抑制過電壓。
以上幾種補償方式在運行中取得一定的效果,但在實際的無功補償工作中也存在一些問題:
1.補償方式問題:目前很多電力部門對無功補償?shù)某霭l(fā)點就地補償,不向系統(tǒng)倒送無功,即只注意補償功率因素,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)方式的補償設(shè)備帶來的問題:有些無功補償設(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)無功過補或欠補。
三、無功功率補償技術(shù)的發(fā)展趨勢
根據(jù)上述我國無功功率補償?shù)那闆r及出現(xiàn)的問題,今后我國的無功功率補償?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)補償無功功率成為可能。基于智能控制策略的TSC補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,進而控制無觸點開關(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補償裝置操作無涌流,跟蹤響應(yīng)快,并具有各種保護功能,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,進行無功補償,若控制方法得當(dāng),SVG在補償無功功率的同時還可以對諧波電流進行補償。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,是新一代無功補償裝置的代表,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進行“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施動態(tài)補償,并且其補償特性受電網(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。目前實用的裝置90%以上為電壓型。從與補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)型占實用裝置的大多數(shù)。
4.綜合潮流控制器
為了滿足電力網(wǎng)和負荷端的電壓水平，保證電網(wǎng)的順利運行，無功補償技術(shù)應(yīng)運而生，被廣泛應(yīng)用于高壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)中，對維系電網(wǎng)的穩(wěn)定性有重要的意義。利用無功補償技術(shù)，會在一定程度上降低電力網(wǎng)中的損耗，從而減少電能運輸過程中的損耗，提高電能的使用效率；利用無功補償技術(shù)，能有效提升電網(wǎng)中供電設(shè)備的容量，有效控制配電系統(tǒng)的電壓損耗。為了保證無功補償技術(shù)的運行效果，在電力網(wǎng)和負荷端應(yīng)該設(shè)置電容器、調(diào)相機等相應(yīng)的無功電源。在電力系統(tǒng)中，無功功率最多的電氣設(shè)備當(dāng)屬異步電動機和變壓器等電感性負荷，它們占80%.在實際操作中，供電企業(yè)可以采用靜態(tài)或動態(tài)無功補償方式，以保證各項設(shè)備的正常運行。
2電力無功補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)
在電氣自動化工程中，電力無功補償?shù)碾娏ω摵晒β室驍?shù)是重要的技術(shù)指標(biāo)。在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)越大越好，功率因素越大，無功功率的傳輸就會大大減少，從而減少有功功率的損耗。因此，在電氣自動化工程中，應(yīng)該適當(dāng)提高電力負荷的功率因數(shù)，有效改善電壓質(zhì)量。另外，并聯(lián)電容器補償無功功率也是電力無功補償?shù)闹匾P(guān)鍵技術(shù)。用電容器的無功補償能夠有效降低電網(wǎng)線損，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電壓。其中，在電容器投入和切除的過程中，無功補償電壓會發(fā)生變化。
3具體應(yīng)用
3.1設(shè)計真空斷路器
在電氣自動化中，利用無功補償設(shè)計能夠有效節(jié)約成本，被廣泛應(yīng)用于實際工作中。借助于無功補償技術(shù)，將固定濾波器與合閘管調(diào)節(jié)電抗器有機結(jié)合起來，從而形成新的無功補償裝置。在實際使用過程中，有效保證了濾波器的電流平衡，最大限度地滿足電氣自動化系統(tǒng)的功率因數(shù)需求，在短時間內(nèi)實現(xiàn)對系統(tǒng)的無功補償，從而在降低能耗方面發(fā)揮重要的作用。
3.2對用電客戶進行無功補償
在對用電客戶進行無功補償?shù)倪^程中，主要的實現(xiàn)途徑有2種：①利用無功補償使用戶的實際電力功率因數(shù)與國家預(yù)期的電力功率因素相符，逐漸增多電費補償，增強群眾的節(jié)能意識，對用戶實現(xiàn)無功補償；②將無功補償技術(shù)應(yīng)用于用戶內(nèi)部配網(wǎng)中，有效降低無功消耗，減輕能源壓力。通過這2種途徑可以有效降低能耗，減輕用戶的經(jīng)濟壓力。
3.3對回路電流進行無功補償
在對電流回路進行無功補償?shù)墓こ讨?，主要手段是借助固定濾波器來實現(xiàn)。借助固定濾波器調(diào)節(jié)飽和電感器，改變其內(nèi)部的磁能飽和程度，從而改變感性電流，最終實現(xiàn)對回路電流進行無功補償?shù)男Ч?。在這個過程中，回路中的感性電流與固定濾波器中的多余電容性相互抵消，從而保證了電流的平衡性。然后，用串聯(lián)的方法將濾波器和電抗器連接在一起，實現(xiàn)兩者的電壓串聯(lián)，調(diào)節(jié)降壓按鈕就可以實現(xiàn)對電壓的調(diào)控，降低電網(wǎng)中的電壓，最終實現(xiàn)無功補償?shù)男Ч?/p>
3.4應(yīng)用實例——以某變電站為例
在實際生活中，該變電站是一個供電中心，承擔(dān)著整個區(qū)域的供電任務(wù)。由于區(qū)域內(nèi)用戶的需求不同，所以，其供電的電壓等級也分為好多不同的類型。在配電過程中，按照“分級補償、就地平衡”的原則，在配電過程中普遍采用了無功補償技術(shù)，平衡了配電線路和電力用戶的無功功率，使變電站無需再單獨承擔(dān)無功電力。在該變電站的配電過程中，容性無功補償裝置得到了廣泛的應(yīng)用，在該區(qū)域的電力配網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用，極大地降低了電力輸送過程中的能量損耗，并且對負荷兩側(cè)的無功補償也起到了兼顧的作用。在使用過程中，容性無功補償裝置的相關(guān)性質(zhì)是根據(jù)主變壓器容量來確定的，一般確定為主變壓器容量的10%～30%.在變電站的實際操作過程中，如果主變壓器的最大負荷為35～110kV，則必須保證高壓側(cè)功率因數(shù)要大于0.95.如果主變壓器的單臺容量大于40MVA，則應(yīng)該為每臺主變壓器配置2組以上的容性無功補償裝置，以確保無功補償技術(shù)能夠正常運轉(zhuǎn)，保證技術(shù)的使用效果，實現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。在該變電站的實踐過程中，應(yīng)該以自身的無功損耗補償為主。為了確定最佳的補償容量，在實踐中應(yīng)該遵循以下3個原則：①保證無功補償技術(shù)的主要應(yīng)用場所是主變壓器的無功損耗，空載狀態(tài)和負載狀態(tài)下的無功損耗都包含于其中；②如果主變壓器長期處于輕負荷狀態(tài)，則補償容量可以直接選取最小值補償；③對于負荷重的主變壓器，應(yīng)該先提高電壓幅度，根據(jù)電壓幅度的具體狀態(tài)選擇補償容量。
4結(jié)束語
穩(wěn)態(tài)補償和迅速跟蹤補償相結(jié)合的方式，是目前電力系統(tǒng)無功補償?shù)囊粋€新趨勢，它對于一些大型的重工鋼鐵企業(yè)等用電量較大的工業(yè)用電有著很好的節(jié)能降耗作用，特別是在這種工業(yè)設(shè)備用電量大、負載變化頻率快、波動的幅度大的情況下，其能夠及時的進行跟蹤無功補償，具有較好補償效果。這種無功補償?shù)姆椒ú粌H給企業(yè)降低了能耗和成本，而且能夠很好的擴充設(shè)備的容量，提高其功率效率，從而提高其生產(chǎn)產(chǎn)量。
2改進電力系統(tǒng)無功補償?shù)耐肚蟹绞?/p>
智能復(fù)合投切開關(guān)智能復(fù)合投切開關(guān)，其是結(jié)合了固態(tài)繼電器與交流接觸器的優(yōu)點，并通過并聯(lián)的方式連接，其很大程度上降低了能耗，還能夠快速的進行投切。機電一體智能真空投切開關(guān)機電一體智能真空投切開關(guān)，其是采用低壓真空消弧空室和永磁的操作機構(gòu)，其能夠很好的適應(yīng)電容器串聯(lián)電抗回路的投切，且其具有使用壽命長，高可靠性的特點。過發(fā)觸發(fā)固態(tài)繼電器投切開關(guān)過零觸發(fā)固態(tài)繼電器投切開關(guān)，其在投切過程中對電網(wǎng)無沖擊、動態(tài)響應(yīng)快、且無涌流出現(xiàn)，其使用壽命一般也比較長，但其有一定的功耗。
3采用智能無功控制策略
采用智能無功控制策略的意義對于目前的新的技術(shù)環(huán)境來說，其具較強的復(fù)雜性與變化性的特點，這對電網(wǎng)技術(shù)的升級與改造來說，是一個新的挑戰(zhàn)與機遇。采用智能無功控制策略，對于目前的電網(wǎng)負載來說，是一個新的升級改造的技術(shù)革新的過程，它必定會對我國的電網(wǎng)電力系統(tǒng)的發(fā)展貢獻出新的力量。
4無功補償技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用
無功補償技術(shù)在電力自動化技術(shù)中的應(yīng)用有著重要的作用，其對電力系統(tǒng)中無功負荷的補償，很大程度上降低了電力系統(tǒng)的電能損耗，有利于節(jié)約能源。隨著電力系統(tǒng)自動化智能化建設(shè)的加快，無功補償技術(shù)也必將迎來新的技術(shù)發(fā)展。首先對于傳統(tǒng)的老舊元器件來說，由于其有著一定的功耗，而且效率低，所以其必將會被新的技術(shù)所淘汰。新時期下，淘汰落后無功補償技術(shù)與設(shè)備，推廣最新的無功補償技術(shù)新思想，實現(xiàn)新的電力系統(tǒng)的無功布局，以消除傳統(tǒng)無功補償技術(shù)的低效能、高功耗的問題是電力系統(tǒng)無功補償技術(shù)發(fā)展的新趨勢。無功補償技術(shù)作為一種降低電網(wǎng)能耗的技術(shù)手段，其效能的發(fā)揮對于電網(wǎng)在運行中的損耗值的大小起著關(guān)鍵性的作用。所以要加快對電力系統(tǒng)智能化無功補償技術(shù)的布局和引入，對智能化無功補償技術(shù)的布局，要從思想上對其有一個全新的認識，其就是對電網(wǎng)元功平衡要做到實時、實地、零傳輸?shù)囊蟆ｋ娋W(wǎng)無功補償?shù)牧愎β势胶馐侵?，在任何一個地方，任何一個瞬間，無功功率都可以自動調(diào)節(jié)平衡，從而保證輸變電站線路及電壓層級之間的元功率傳輸為零，這樣才能真正做到無功功率的真正的平衡。在電網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用中，要提升電網(wǎng)的運行效率，就要不斷對電網(wǎng)的無功補償技術(shù)進行改進和更新。對電網(wǎng)無功補償技術(shù)的改進和更新，要從整個電網(wǎng)的整體布局與運行進行設(shè)計與控制，同時還要引入現(xiàn)有的自動化智能化控制系統(tǒng)，從整體上根據(jù)電網(wǎng)中各種物理數(shù)據(jù)之間的動態(tài)變化與關(guān)系，通過自動化智能化控制系統(tǒng)進行調(diào)控補償，真正使得電力系統(tǒng)的無功補償做到實時實效的功能特點。
5結(jié)語
技改項目完成，對其中1個變電站無功自動補償器投切前后的數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場測試。采用無功功率補償后，主要技術(shù)經(jīng)濟效益如下。
（1）減少了線路電壓降，使線路穩(wěn)態(tài)電壓升高，提高了供電質(zhì)量。測試數(shù)據(jù)見表2，補償后，終端電壓提高，設(shè)備效率和功率因數(shù)均得到提高，共節(jié)約有功功率81.4kW。1年工作時間按8000h、負載率按0.7計算，全年節(jié)電455840kW•h，公司采用峰谷電價，平均電價為1元/kW•h，全年節(jié)省電費455840元。
（2）降低變壓器銅損耗。降低的變壓器銅損耗由10kV/0.4kV變壓器和110kV/10kV變壓器減少的銅損耗組成。由于110kV/10kV變壓器受高壓測量設(shè)備的限制，無法測量，故僅計算10kV/0.4kV變壓器節(jié)約的銅損耗，相關(guān)測試數(shù)據(jù)見表3。合計降低變壓器銅損耗1764W，全年電9878kW•h，全年節(jié)省電費9878元。
（3）減少線損。減少線損主要組成：
①從補償器到10kV/0.4kV變壓器供電線路減少的線損；
②從10kV/0.4kV變壓器到110kV/10kV變壓器供電線路減少的線損。為衡量無功功率補償?shù)慕?jīng)濟效益，在無功功率補償領(lǐng)域引入“無功功率經(jīng)濟當(dāng)量”概念，其含義是指每補償1kvar無功功率在整個電力系統(tǒng)中減少的有功功率損耗，用符號k表示，單位kW/kvar。k值與負荷點到電源的“電氣距離”、電能成本和負荷運行狀況等因素有關(guān)。為簡化計算，國家標(biāo)準GB/T12497—2006《三相異步電動機經(jīng)濟運行》規(guī)定了不同供電方式的無功功率經(jīng)濟當(dāng)量估算值。前文已測算了從兩臺補償器向下到終端設(shè)備及10kV/0.4kV變壓器節(jié)能情況，對于高壓變壓器110kV/10kV節(jié)約的銅損及輸電線路減少的線損，因受高壓測量設(shè)備制約，故采用無功功率經(jīng)濟當(dāng)量估算的方法。從補償器向上節(jié)能情況，無功功率經(jīng)濟當(dāng)量按最保守的0.03kW/kvar計算，兩臺補償器無功功率合計減少318.1kvar，則可折算節(jié)省有功功率9.54kW，全年節(jié)電76320kW•h，全年節(jié)省電費76320元。
（4）增加電功率（擴容）。增加的電功率，合計增加視在功率80kV•A。
（5）其他效益?？蓽p輕電器、開關(guān)和供電線路負荷，減少維修量，延長使用壽命，提高安全可靠性。
2.結(jié)束語
關(guān)鍵詞：無功功率，諧波，有源濾波，DSP
0.前言
隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,電網(wǎng)中的諧波污染也日益嚴重。另外,許多電力電子裝置的功率因數(shù)很低,給電網(wǎng)帶來額外負擔(dān)并影響供電質(zhì)量?？梢娤C波污染并提高功率因數(shù),已成為電力電子技術(shù)中的一個重要的研究領(lǐng)域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數(shù)問題的基本思路有兩條: (1)裝設(shè)補償裝置,以補償其諧波和無功功率; (2)對電力電子裝置本身進行改進,使其不產(chǎn)生諧波,且不消耗無功功率,或根據(jù)需要對其功率因數(shù)進行控制。
1.無功與諧波自動補償裝置的原理
1.1有源電力濾波器的原理
電力濾波器主要包括有源濾波器和無源濾波器,或兩者的混合,即混合濾波器。
有源電力濾波器(APF)根據(jù)其與補償對象連接的方式不同,分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種,而并聯(lián)型濾波器在實際中應(yīng)用較廣。下面以并聯(lián)型有源濾波器為例,介紹其工作原理。論文參考。HPF(High Pass Filter)是由無源元件RLC組成的高通濾波器,其主要作用是濾除逆變器高頻開關(guān)動作和非線性負載所產(chǎn)生的高頻分量;負載為諧波源,它產(chǎn)生諧波并消耗無功功率。有源電力濾波器主要由兩部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路(PWM信號發(fā)生電路、驅(qū)動電路和逆變主電路)。指令電流運算電路的作用是檢測出被補償對象中的諧波和無功電流分量,補償電流發(fā)生電路的作用是根據(jù)指令電流發(fā)出補償電流的指令信號,控制逆變主電路發(fā)出補償電流。
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。為了維持直流側(cè)電壓基本恒定,需要從電網(wǎng)吸收有功電流,對直流側(cè)電容充電時,此時作為整流器工作。它既可以工作在逆變狀態(tài),又可以工作在整流狀態(tài),而這兩種狀態(tài)無法嚴格區(qū)分。
有源濾波器的基本工作原理是:通過電壓和電流傳感器檢測補償對象(非線性負載)的電壓和電流信號,然后經(jīng)指令電流運算單元計算出補償電流的指令信號,再經(jīng)PWM控制信號單元將其轉(zhuǎn)換為PWM指令,控制逆變器輸出與負載中所產(chǎn)生的諧波或無功電流大小相等、相位相反的補償電流,最終得到期望的電源電流。
1.2無功與諧波自動補償裝置的原理
為適應(yīng)濾波器要求容量大這一特點,我們采用了有源電力濾波器與無源LC濾波器并聯(lián)使用的方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔(dān)有源電力濾波器的部分補償任務(wù)。由于LC濾波器與有源電力濾波器相比,其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)且成本低,而有源電力濾波器的優(yōu)點是補償性能好。兩者結(jié)合同時使用,既可克服有源電力濾波器成本高的缺點,又可使整個系統(tǒng)獲得良好的濾波效果。
在這種方式中,LC濾波器包括多組單調(diào)諧濾波器和高通濾波器,承擔(dān)了補償大部分諧波和無功的任務(wù),而有源濾波器的作用是改善濾波系統(tǒng)的整體性能,所需要的容量與單獨使用方式相比可大幅度降低。
從理論上講,凡使用LC濾波器均存在與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的可能,因此在有源電力濾波器與LC濾波器并聯(lián)使用方式中,需對有源電力濾波器進行有效控制,以抑制無源濾波器與系統(tǒng)阻抗之間發(fā)生諧振。論文參考。
2.無功與諧波自動補償裝置控制系統(tǒng)設(shè)計
2.1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
(1)適用電源電壓等級: 220 V(AC) , 380V(AC)
(2)有源濾波器補償容量: 50kVA(基波無功);150A(最大瞬時補償電流)
(3)可以控制的無源補償網(wǎng)絡(luò)的功率等級: 500kVA。
(4)在無源補償網(wǎng)絡(luò)容量范圍內(nèi),補償后的電源電流:功率因數(shù)高于0. 9,總諧波畸變系數(shù)(THD) <5%,三相負載電流的不對稱系數(shù)<3%。
(5)可適用的運行環(huán)境:室內(nèi);溫度-20~
55℃;相對濕度<90%。
2.2有源濾波器控制系統(tǒng)的設(shè)計
雙DSP芯片分別采用浮點芯片TMS320VC33和定點芯片TMS320LF2407,以下簡稱為VC33和F2407。對VC33來講,其運算能力很強,主頻最高為75MHz,但片內(nèi)資源和對外I/O端口較少,邏輯處理能力也較弱,主要用于浮點計算和數(shù)據(jù)處理;而F2407正好相反,其片外接口資源豐富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于數(shù)據(jù)采集和過程控制。
中央控制器由F2407實現(xiàn),主要用于①主電路電壓、電流的采集;②四象限變流器的控制;③無源補償控制指令的;④顯示、按鍵控制;⑤與上位機的通訊。兩個DSP芯片通過雙端口RAM完成數(shù)據(jù)交換。通過這兩個DSP芯片的互補結(jié)合,可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點,使控制系統(tǒng)達到最佳組合。各相無源補償網(wǎng)絡(luò)的控制及電流檢測由各自的控制器完成。各控制器通過光電隔離的RS-485通訊總線與F2407相連。
3.結(jié)論
3.1提出了一種新的電力系統(tǒng)諧波與無功功率的綜合動態(tài)補償方式,對無功與諧波自動補償裝置主電路和控制系統(tǒng)工作原理進行了分析。
3.2由于電源系統(tǒng)的諧波對應(yīng)于一個連續(xù)的頻譜,投入有源濾波器可以大大改善濾波性能,并能抑制LC電路與電網(wǎng)之間的諧振。有源濾波器的控制系統(tǒng)采用了基于雙DSP結(jié)構(gòu)的全數(shù)字化控制平臺。論文參考。
3.3在此項目的實踐中,電力系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到0.9以上,完全符合此項目合同的技術(shù)性能指標(biāo)。同時使供電網(wǎng)的諧波得到了有效抑制。通過儀器檢測5次、7次等諧波電流幾乎為零值。
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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)濟效益和社會效益。
參考文獻
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