時(shí)間：2023-05-29 18:02:32
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇?jiǎng)討B(tài)無功補(bǔ)償，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償;無功補(bǔ)償裝置;PWM技術(shù);調(diào)容裝置;并聯(lián)電容器
中圖分類號:TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0022-02
目前電力系統(tǒng)中常用的無功補(bǔ)償設(shè)備主要有機(jī)械投切電容器裝置(MSC)、晶閘管投切電容器裝置(TSC)、晶閘管控制電抗器與固定電容器(TCR+FC)以及新興的靜止無功發(fā)生器(SVG)。MSC和TSC分別采用機(jī)械斷路器和晶閘管分組投切電容器,調(diào)節(jié)電容有級差;TCR+FC通過調(diào)整晶閘管觸發(fā)角的大小,改變補(bǔ)償電抗器所吸收的無功分量來改變固定電容器組發(fā)出的無功,屬于間接調(diào)節(jié)電容,經(jīng)濟(jì)效益相對較差;SVG屬于有源方式,雖然被普遍認(rèn)為是目前無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的主要趨勢,但是它的控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜,成本昂貴,目前應(yīng)用很少。因此,并聯(lián)電容器連續(xù)調(diào)容更有利于電力系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償。
一、PWM技術(shù)原理
PWM連續(xù)調(diào)節(jié)電容的原理如圖1所示,其中電阻R和電感L是線路的電感和阻尼電阻,pulse1和pulse2是PWM發(fā)生器產(chǎn)生的二脈波PWM脈沖,控制k1和k2的開關(guān)來投切C1和C2。
圖1PWM連續(xù)調(diào)節(jié)電容原理
k1和k2互補(bǔ)動(dòng)作,pulse1的寬度為Δt1,pulse2的寬度為Δt2,Δt1與Δt2之和Δt保持恒定,Δt1與Δt的比值為pulse1的占空k。根據(jù)PWM控制面積等效原理,即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果即環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。在Δt1時(shí)間內(nèi)投入的電容C1與在Δt時(shí)間內(nèi)投入的等效電容C對整個(gè)電路的作用效果相同,在1個(gè)脈沖周期Δt1和Δt2時(shí)間內(nèi)分別投入C1和C2,與在Δt時(shí)間內(nèi)投入等效電容C對整個(gè)電路的作用效果相同。調(diào)節(jié)脈沖占空比k可調(diào)節(jié)投入電路的等效電容,理論推導(dǎo)如下:
當(dāng)Δt很小時(shí),由于電感L的存在使得流過電容C1和C2的瞬時(shí)電流與流過電感的瞬時(shí)電流值相等設(shè)為I,在Δt時(shí)間內(nèi)k1導(dǎo)通,根據(jù)等面積原理在Δt1內(nèi)流過C1的等效電流為I1=I?■;C1兩端電壓大小為U1=■;流過C2的等效電流為I2=I?■;C2兩端電壓大小為U2=■;則等效電容C兩端的電壓為U0=U1?■+U2?■。整理得C=■。其中以k為變量對C求導(dǎo),則當(dāng)k等于C1/(C1+C2)時(shí)C的最大值為C1+C2,即等效電容的值可在C1和C2之間連續(xù)變化。
二、PWM連續(xù)調(diào)容應(yīng)用特性
從理論上,占空比k可以在(0,1)之間連續(xù)變化,但實(shí)際應(yīng)用中開關(guān)器件多選用IGBT、POW-ERMOSFET、GTO等電力電子器件,其開關(guān)頻率及耐沖擊電壓受到限制,此外綜合考慮電路中電感、電容的耐壓能力,應(yīng)合理控制k的變化,選擇適當(dāng)?shù)腃1與C2的比值。電路電感L、開關(guān)k1、k2、C1、C2所承受的最大電壓與占空比k的數(shù)學(xué)關(guān)系分析如下:
(一)電容兩端的電壓與k之間的關(guān)系
流過電感的連續(xù)電流為I=U/Z;其中Z=■;將C=■代入可得:
(1)
接著代入C1兩端電壓U1,可得表達(dá)式:
(2)
同理,代入C2兩端電壓U2,可得表達(dá)式:
(3)
(二)開關(guān)與電感電壓之間的關(guān)系
開關(guān)k1、k2及電感L兩端的電壓開關(guān)k1、k2導(dǎo)通在開通關(guān)斷瞬間承受的沖擊電壓為作用在兩電容間的電壓差即:Uk=U2-U1。整理可得:
(4)
將UL1、UL2表達(dá)式整理可得:
(5)
(6)
三、應(yīng)用MATLAB建模仿真分析
用MATLAB建立的仿真模型如圖2所示:
圖2 MATLAB仿真模型
其中,理想交流電源u=Usinωt,ω=100π,U為141.4V,脈沖的周期Δt為0.01ms,即開關(guān)的頻率為100k,電阻R為0.1Ω,電感L為2.02mH,電容C1為100μF,C2為200μF。改變占空比k及C1、C2的值進(jìn)行計(jì)算,分別代入上面所述的表達(dá)式,可得等效電容理論值C為240.96μF。
各電壓值分別為U1=35.79V、U2=161.06V、Uk=125.27V、UL1=16.06V、UL2=19.73V。應(yīng)用MATLB中SimPowerSystems仿真分析得,穩(wěn)態(tài)時(shí)電流波形如圖3所示,電容C1兩端電壓波形如圖4所示:
圖3 電流I波形示意圖
圖4 電容C1兩端電壓波形示意圖
測得電流I=10.86A,則測得電路中總阻抗Z=141.4/11.244,而等效電容和電路的總阻抗?jié)M足式(11),代入C1、C2、L可測得等效電容為240.957μF,各電壓最值分別為U1=35.83V、U2=161.05V、Uk=125.31V、UL1=105.90V、UL2=19.645V。
占空比k取不同值時(shí),理論計(jì)算值結(jié)果與仿真實(shí)測值比較見表1、表2:
表1各變量的理論計(jì)算值
表2各變量的仿真測量值
四、結(jié)語
仿真結(jié)果及理論計(jì)算表明,隨著k的增大電流I和等效電容C逐漸增大,當(dāng)k增加到C1/(C1+C2)時(shí),C有極大值,然后逐漸減小。U1逐漸增大,U2先增大后減小,Uk、UL1、UL2與C變化趨勢相同。本文采用PWM技術(shù)控制兩組電容器的投切使其在一個(gè)周期內(nèi)投入系統(tǒng)的電容連續(xù)變化,從而減小補(bǔ)償電容器組的級差及補(bǔ)償電容器的數(shù)量,使投入電路中的等效電容連續(xù)變化。該方法克服了目前無功補(bǔ)償裝置中分組投切電容器時(shí)電容有級差的缺點(diǎn),同時(shí)減少了補(bǔ)償所需電容器組的數(shù)量。
參考文獻(xiàn)
[1]黃志剛,張麟征.改進(jìn)靜止無功發(fā)生器系統(tǒng)的模型控制及仿真[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),1998,(3).
[2]王兆安,楊君,劉進(jìn)軍.諧波抑止和無功功率補(bǔ)償[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
論文關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置
中圖分類號： U224.3+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
一、配電系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置
無功功率補(bǔ)償，簡稱無功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起到提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)供電質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多不利于電網(wǎng)安全運(yùn)行的因素。無功補(bǔ)償分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方式。靜態(tài)無功補(bǔ)償是根據(jù)負(fù)載情況安裝固定容量的補(bǔ)償電容或補(bǔ)償電感，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是根據(jù)負(fù)載的感性或容性變化隨時(shí)的切換補(bǔ)償電容容量或電感量進(jìn)行補(bǔ)償。一般的補(bǔ)償是有級的,也就是常用的補(bǔ)償裝置如電容,是按組來進(jìn)行投切的,也就是用電系統(tǒng)里產(chǎn)生的無功不會是你補(bǔ)償?shù)囊粯佣?但是由于這種補(bǔ)償已經(jīng)將功率因數(shù)達(dá)到了例如0.95,已經(jīng)很好了。但是有的負(fù)載,其工作時(shí)無功的變化量非常大,且速度非常快,可以達(dá)到毫秒級，如電焊機(jī)，一個(gè)工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負(fù)荷及幾十秒的停頓，而無功在工作時(shí)也是不規(guī)則的快速改變著。象這樣的負(fù)載采用常用的無功補(bǔ)償裝置是無法實(shí)現(xiàn)的，只能用“動(dòng)態(tài)”補(bǔ)償。
所謂“動(dòng)態(tài)”即快速性、實(shí)時(shí)性，一是補(bǔ)償速度一定要快；二是用電負(fù)載需要多少無功，補(bǔ)償裝置就補(bǔ)償多少無功。這是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膬蓚€(gè)基本特征。但不是非得兩個(gè)都具備才是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，有的負(fù)載雖然無功變化快，但是無功量的改變是固定的，此時(shí)用速度快的無功補(bǔ)償也可以辦到，也就是說這個(gè)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償強(qiáng)調(diào)的單單是迅速。
動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置由高壓開關(guān)柜(包括高壓熔斷器、隔離開關(guān)、電流互感器、繼電保護(hù)、測量和指示部分等)、并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器、放電線圈(或者電壓互感器)、氧化鋅避雷器、支柱絕緣子、框架等構(gòu)成。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置根據(jù)改善和提高功率因數(shù)，降低線路損耗，充分發(fā)揮發(fā)電、供電設(shè)備的效率功能強(qiáng)大，液晶字段顯示，性能可靠穩(wěn)定，抗干擾能力極強(qiáng)。靠無功控制器根據(jù)線路力率情況自動(dòng)投、切補(bǔ)償量，以確保功率因數(shù)基本恒定于某一設(shè)定值附近；后者表示手動(dòng)投入固定值補(bǔ)償量，不隨線路力率情況改變補(bǔ)償量，此類方式除非補(bǔ)償量剛好合當(dāng)，功率因數(shù)才會達(dá)標(biāo)。
無功功率補(bǔ)償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型。功率因數(shù)型這種控制方式也是很傳統(tǒng)的方式，采樣、控制也都較容易實(shí)現(xiàn)。無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數(shù)型的缺陷，有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能兼顧線路的穩(wěn)定性及檢測及補(bǔ)償效果。用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破饕缶透吡耍话闶桥c觸發(fā)脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，更重要的是有很好的完成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能。
二、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)利用方法與原理功能
配電線路無功補(bǔ)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多，一般不采用分組投切控制；補(bǔ)償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)措施也要一切從簡，可采用熔斷器或者避雷器作為過流和過壓保護(hù)。線路補(bǔ)償方式這種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長線路。
在低壓三相四線制的城市居民和農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中：由于用電戶多為單相負(fù)荷或單相和三相負(fù)荷混用，并且負(fù)荷大小不同和用電時(shí)間的不同。所以，電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這種用電不平衡狀況無規(guī)律性，也無法事先預(yù)知。導(dǎo)致了低壓供電系統(tǒng)三相負(fù)載的長期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負(fù)荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。電網(wǎng)中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\(yùn)行，最終會造成三相電壓的不平衡。
調(diào)整不平衡電流無功補(bǔ)償裝置，有效地解決了這個(gè)難題，該裝置具有在補(bǔ)償線路無功的同時(shí)調(diào)整不平衡有功電流的作用。其理論結(jié)果可使三相功率因數(shù)均補(bǔ)償至1，三相電流調(diào)整至平衡。實(shí)際應(yīng)用表明，可使三相功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95以上，使不平衡電流調(diào)整到變壓器額定電流的10%以內(nèi)。
工作原理：無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置由控制器、過零觸發(fā)模塊、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、放電保護(hù)器件等組成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測量負(fù)荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機(jī)進(jìn)行分析，然后計(jì)算出無功功率并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，自動(dòng)選擇能達(dá)到最佳補(bǔ)償效果的補(bǔ)償容量并發(fā)出指令，由過零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)快速、無沖擊地投入并聯(lián)電容器組。
目前，國內(nèi)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破骱蛧獾耐惍a(chǎn)品相比還要有很大的差距，一方面是補(bǔ)償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統(tǒng)特性容易漂移，維護(hù)成本高；另一方面是在動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間上較慢，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間重復(fù)性不好。另外，相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)也還沒有達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，這方面落后于發(fā)展。但是運(yùn)算速度快，抗干擾能力強(qiáng)，最重要的是有很好的完成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能。
無功補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方式：把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。
動(dòng)態(tài)無功率補(bǔ)償裝置的主要功能：1、提高線路輸電穩(wěn)定性；2、維持受電端電壓，加強(qiáng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性；3、補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能損耗；4、抑制電壓波動(dòng)和閃變；5、抑制三相不平衡。
動(dòng)態(tài)無功率補(bǔ)償裝置的主要問題：1、電容器損壞頻繁。2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運(yùn)行中常發(fā)生熔斷。3、電容器組經(jīng)常投入使用率低。
三、在配電系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償與靜態(tài)補(bǔ)償區(qū)別
（一）前者表示靠無功控制器根據(jù)線路力率情況自動(dòng)投、切補(bǔ)償量，以確保功率因數(shù)基本恒定于某一設(shè)定值附近；后者表示手動(dòng)投入固定值補(bǔ)償量，不隨線路力率情況改變補(bǔ)償量，此類方式除非補(bǔ)償量剛好合當(dāng)，功率因數(shù)才會達(dá)標(biāo)，否則，不論補(bǔ)償量過小或過大，功率因數(shù)均偏小。
（二）動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)亩x是這種響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間小于1S，一般是通過可控硅投切電容組TSC、可控電抗器調(diào)節(jié)無功TCR型SVC或利用IGBT器件調(diào)節(jié)的靜止性無功發(fā)生裝置SVG等來實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)補(bǔ)償可以是固定的通過隔離開關(guān)或熔斷器斷電后進(jìn)行人工調(diào)節(jié)的裝置，也指響應(yīng)時(shí)間大于1S的自動(dòng)投切裝置，如接觸器投切電容組的方式。
四、應(yīng)用
（一）SLTF型低壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置：適用于交流50Hz、額定電壓在660V以下，負(fù)載功率變化較大，對電壓波動(dòng)和功率因數(shù)有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業(yè)。安裝環(huán)境：周圍介質(zhì)無爆炸及易燃危險(xiǎn)、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導(dǎo)電塵埃。無劇烈震動(dòng)和顛簸，安裝傾斜度
（二）SHFC型高壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置：適用于6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1~4組電容器，適應(yīng)變電站的各種運(yùn)行方式。技術(shù)特征：電壓優(yōu)先，按電壓質(zhì)量要求自動(dòng)投切電容器，使母線電壓始終處于規(guī)定范圍。
【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償 電容器 中性點(diǎn) 動(dòng)態(tài)
基于用戶與各個(gè)部門要求越來越高的用電質(zhì)量影響下，針對電網(wǎng)跟用戶而言，無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償顯得非常關(guān)鍵。借助無功補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)低壓電網(wǎng)功率因素的提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。下面，筆者分析了無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕痉绞健⒃怼?shí)現(xiàn)策略。
1 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)幕痉绞?/p>
動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備借助電容器組與感性元件實(shí)時(shí)地調(diào)整無功，其中改變的感性無功，即系統(tǒng)當(dāng)中提供或者是結(jié)合應(yīng)用場合的特征添加于無功補(bǔ)償系統(tǒng)由感性元件提供，而對于固定容量的容性無功而言，其是由電容器組提供的。幾組電容器以及感性元件一起實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，基本等容量跟電容器組分別是一個(gè)開關(guān)。這樣不但能夠?qū)敵龅娜萘窟M(jìn)行控制，也能夠投切進(jìn)行控制，電容器容量不可調(diào)，屬于固定投切的。容性無功被一系列的電容固定地進(jìn)行投入，這樣跟系統(tǒng)感性無功相比，剩余的容性無功形成，并且剩余無功可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)性地補(bǔ)償。主控制器結(jié)合系統(tǒng)電流以及系統(tǒng)電壓對實(shí)時(shí)無功進(jìn)行有效地計(jì)算，且結(jié)合大范圍無功投切電容與小范圍無功調(diào)節(jié)角度來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功。
2 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制的原理分析以及實(shí)現(xiàn)策略
動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式是結(jié)合系統(tǒng)的工作現(xiàn)狀與實(shí)時(shí)無功進(jìn)行。結(jié)合系統(tǒng)的無功，控制系統(tǒng)能夠?qū)σ幌盗械碾娙萁M進(jìn)行控制，從而使基本的目標(biāo)――恒定無功的控制對策實(shí)現(xiàn)。控制系統(tǒng)能夠結(jié)合面板的旋鈕開關(guān)各自處在異樣的狀態(tài)當(dāng)中。系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行兩種狀態(tài)，即所謂的自動(dòng)運(yùn)行以及手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。
作為一種半自動(dòng)狀態(tài)的手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)來講，控制器結(jié)合系統(tǒng)的無功功率，在自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整之后可以將無功功率有效地發(fā)出，然而，用戶能夠結(jié)合系統(tǒng)的無功對電容進(jìn)行自動(dòng)地投切。工作過程中可控硅可以導(dǎo)通的最小角度是min，而最大角度是max，其也體現(xiàn)了可以發(fā)出的最大感性無功以及最小感性無功。在母線欠壓或者是過壓的現(xiàn)狀之下，被看作故障且對脈沖進(jìn)行有效地封鎖。
在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)之下，控制器部件在進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整之后可以將無功發(fā)出，而且能夠投切電容組，從而投切電容組，最終使大范圍的無功調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。
倘若=min且Nc≥1，以及Qs-QtTc的時(shí)間，那么切下一組電容器，即Nc=Nc-1。
倘若=max且Nc≤Nmax以及Qs-Qt>-A%*Qc，且不間斷地保持t>Tc的時(shí)間，那么投入一組電容器，即Nc=Nc+1。
基于自動(dòng)化工作的現(xiàn)狀之下，倘若母線欠壓或者是過壓，也就是U>Ugy或U
可控硅導(dǎo)通角度是，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)無功是 Qs，工作過程中電容組的投入數(shù)目是Nc，也能夠設(shè)置其他一些參數(shù)，其具體含義如下所示：
給定的最大相角： max，即工作過程中可控硅不禁止的最大導(dǎo)通角度。
給定的最小相角： min，即工作過程中可控硅不禁止的最小導(dǎo)通角度。
欠壓門限值是Uqy以及過壓門限值是Ugy。
Qt：系y目標(biāo)的無功數(shù)值，其決定因素是最小無功與最大無功，要么是通過目標(biāo)無功進(jìn)行設(shè)置。
Qc：電容器組容量。
A：投切彈性系數(shù)。
Tc：投切去抖時(shí)間。
Nmax：最大電容器組數(shù)。
倘若場地開關(guān)跟一系列的電容器對應(yīng)一開關(guān)，那么這種情況下的電容器組屬于循環(huán)的投切，如此一來，能夠均勻地應(yīng)用一系列的電容器，從而使開關(guān)與電容器的應(yīng)用年限延長。能夠結(jié)合場地現(xiàn)狀（電容充放電時(shí)間）靈活地設(shè)置投切去抖時(shí)間，如此一來，能夠有效地防止電容開關(guān)頻繁地進(jìn)行動(dòng)作。
3 結(jié)語
總而言之，無功補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的大大優(yōu)化，從而提升電能應(yīng)用率與電壓質(zhì)量。為此，將無功補(bǔ)償應(yīng)用于配電網(wǎng)當(dāng)中，屬于一項(xiàng)建設(shè)意義的節(jié)能對策。針對各種無功功率來講，應(yīng)當(dāng)結(jié)合其具體的應(yīng)用原理，選用異樣的無功補(bǔ)償設(shè)備與方法，從而實(shí)現(xiàn)無功功率因數(shù)的提升，最終大大地降低用戶端、配電變壓器損耗的降低。
參考文獻(xiàn)
[1]王正風(fēng).無功功率與電力系統(tǒng)運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2009.
[2]申鳳琴.電工電子技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：52-61.
關(guān)鍵詞：晶閘管投切電容器 控制系統(tǒng) 檢測系統(tǒng)
中圖分類號：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-00-02
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，電能質(zhì)量問題日益得到重視，許多新技術(shù)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。目前，為了減少損耗以及調(diào)整電壓，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，在各級變電站里廣泛使用了新型電容器組進(jìn)行系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，這些電容器組的正常運(yùn)行對降低線損和提高電能質(zhì)量起著重要作用。晶閘管投切電容器就是其中的一種，于近年來得到了較大發(fā)展。晶閘管投切電容器具有無功功率補(bǔ)償性能的優(yōu)良動(dòng)態(tài)，適合經(jīng)常有波動(dòng)性負(fù)荷和沖擊性負(fù)荷的電網(wǎng)。與機(jī)械投切電容器相比，晶閘管作為電容器的投切開關(guān)克服了采用機(jī)械開關(guān)觸頭易受電弧作用而損壞的缺點(diǎn)，可頻繁投切，且投切時(shí)刻可精確控制。晶閘管投切電容器的上述優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，促使其近年發(fā)展迅猛，該文對該技術(shù)的現(xiàn)狀及最新發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行了介紹。
1 晶閘管投切電容器的分類
晶閘管投切電容器（thyristor switched capacitor，簡稱TSC）是利用晶閘管作為無觸點(diǎn)開關(guān)的無功補(bǔ)償裝置，它根據(jù)晶閘管具有精確的過程，迅速并平穩(wěn)的切割電容器，與機(jī)械投切電容器相比，晶閘管具有操作壽命長，開、關(guān)無觸點(diǎn)，抗機(jī)械應(yīng)力能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)開關(guān)特性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管的投切時(shí)刻可以精確控制，能迅速的將電容器接入電網(wǎng)，有力的減少了投切時(shí)的沖擊電流的優(yōu)點(diǎn)。TSC可按電壓等級或按應(yīng)用范圍劃分。按電壓等級劃分為：低壓補(bǔ)償方式和高壓補(bǔ)償方式。低壓補(bǔ)償方式適用于1 kV及以下電壓的補(bǔ)償，高壓補(bǔ)償方式（即補(bǔ)償系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)進(jìn)行高壓補(bǔ)償）則對6～35 kV電壓進(jìn)行補(bǔ)償。TSC按應(yīng)用范圍劃分為：負(fù)荷補(bǔ)償方式和集中補(bǔ)償方式。負(fù)補(bǔ)償方式是直接對某一負(fù)荷進(jìn)行針對性動(dòng)態(tài)補(bǔ)償以消除對電網(wǎng)的無功沖擊，集中補(bǔ)償方式是對電網(wǎng)供電采取系統(tǒng)的補(bǔ)償，以解決整個(gè)電網(wǎng)無功功率波動(dòng)的問題。
2 TSC的主電路
目前，TSC只有兩個(gè)工作狀態(tài)：投入和切除狀態(tài)。在投入狀態(tài)下，雙向晶閘管導(dǎo)通，電容器并入線路中，TSC向系統(tǒng)發(fā)出容性無功功率；切除狀態(tài)下，雙向晶閘管（或反向并聯(lián)晶閘管）阻斷，TSC的支路并不起到任何作用，不輸出無功功率。TSC主電路設(shè)計(jì)除了滿足分級快速補(bǔ)償要求外，還應(yīng)考慮限制并聯(lián)電容器組的合閘涌流和抑制高次諧波等問題。TSC的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證電流無沖擊，常見的接線方式有兩種：晶閘管與二極管反并聯(lián)接線方式和晶閘管反并聯(lián)接線方式。在TSC系統(tǒng)中，晶閘管反并聯(lián)方式是促使兩個(gè)晶閘管輪流觸發(fā)，接通和斷開補(bǔ)償回路。晶閘管反并聯(lián)方式的可靠性非常高，即使是某項(xiàng)損壞了一個(gè)晶閘管，也不會導(dǎo)致電容器投入失效或錯(cuò)誤。晶閘管和二極管反并聯(lián)方式與晶閘管反并聯(lián)方式相比之下，速率較差，但經(jīng)濟(jì)且操作簡便。晶閘管閥承受的最大反相電壓對于晶閘管反并聯(lián)方式是將電容器上的殘壓放掉時(shí)的電源電壓的峰值，晶閘管和二極管反并聯(lián)方式是電源電壓峰值的2倍。TSC系統(tǒng)中，為了限制因晶閘管誤觸發(fā)或事故情況下引起的合閘涌流，主電路中須安裝串聯(lián)電抗器，以抑制高次諧波和限制短路電流。而串聯(lián)電抗器后，電容器端的電壓會升高，所以額定電壓應(yīng)選擇電容器高于電網(wǎng)的。電抗器的類型有空芯電抗器和鐵芯電抗器兩種，其中，而鐵芯電抗器限流效果較差，但造價(jià)低，空芯電抗器的限流效果很好，但造價(jià)也很高。所以選擇時(shí)，應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面比較來確定。TSC主回路接線方式根據(jù)晶閘管閥和電容器的連接可分為三相控制的三角形接法、星形接法和其他組合接法。其中三角形與星形的組合接法既綜合了前兩種接法的優(yōu)勢，也可提升補(bǔ)償裝置的運(yùn)行質(zhì)量，因此更為常用。根據(jù)電容器電壓不能突變的特性，TSC系統(tǒng)投切當(dāng)電網(wǎng)電壓和電容器殘壓相差較大的時(shí)候，則很容易產(chǎn)生沖擊電流。當(dāng)沖擊電流與正常穩(wěn)定電流之比小于1.7倍時(shí)，可以認(rèn)為沖擊電流對晶閘管和電容器的使用無影響。投切停止后，電容器上有電網(wǎng)峰值電壓，晶閘管在電網(wǎng)電壓和電容器直流電壓的雙重作用下，存在過零電壓，過零點(diǎn)觸發(fā)晶閘管是理想狀態(tài)，不會產(chǎn)生沖擊電流。
3 TSC的檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)
TSC的檢測系統(tǒng)用于檢測電網(wǎng)與負(fù)載系統(tǒng)的相關(guān)變量，包括相位采樣部分、電壓與電流有效值測算部分、待補(bǔ)無功量與無功功率計(jì)算部分等。目前比較先進(jìn)的技術(shù)則是利用微機(jī)同步相位控制技術(shù)和自適應(yīng)晶閘管觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行檢測。當(dāng)檢測到電容器兩端電壓與電網(wǎng)電壓大小等同，極致一樣時(shí)，瞬時(shí)投入電容器，電流過零時(shí)晶閘管會自然斷開，無需對電容器預(yù)先充電，也無需加裝限流電抗器及專門的放電電阻，則可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)無投切電容器。依據(jù)電網(wǎng)與負(fù)載的不同功能和需求，TSC的控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制三種。控制物理變量包括電流、無功功率、電網(wǎng)電壓、全周期時(shí)間、功率因數(shù)角和相位差角等。根據(jù)電信號參數(shù)，對電信號變量分析處理，在電容組合方式中選出最接近且不會過補(bǔ)償?shù)慕M合方式，對無功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。由控制系統(tǒng)發(fā)出投切指令，當(dāng)補(bǔ)償系統(tǒng)所需容量不小于最小一組電容器容量時(shí)，可快速、平穩(wěn)、高效地對設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。
4 晶閘管投切電容器的研究動(dòng)向
目前，采用TSC裝置的缺點(diǎn)是：①補(bǔ)償電容器的投切可靠性低，容易引發(fā)諧振；②功率損耗過大；③電容器過電壓；④裝置的制造成本增加、復(fù)雜程度提高及故障率大等；⑤晶閘管投切具有誤觸發(fā)等問題。但由于TSC具有動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償?shù)膬?yōu)良性能，近年來該技術(shù)還是在低壓配電網(wǎng)中得到很好的廣泛應(yīng)用。而針對TSC使用中的問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相應(yīng)的研究，研究內(nèi)容主要針對以下方面：（1）尋找無功參量的快速檢測及控制新方法；（2）研制兼具補(bǔ)償無功和抑制諧波的多功能產(chǎn)品，控制振蕩問題；（3）探尋高壓系統(tǒng)中的TSC 技術(shù)；（4）提高TSC 產(chǎn)品可靠性，并降低其成本等。
5 結(jié)語
該文對TSC技術(shù)進(jìn)行了探討，重點(diǎn)對TSC系統(tǒng)的主電路和檢測及控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并對該技術(shù)的不足進(jìn)行了探討，指出了目前的研究動(dòng)向。TSC裝置具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償性能，特別適合于具有經(jīng)常沖擊性負(fù)荷和波動(dòng)性負(fù)荷的場所。隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，TSC 技術(shù)將會有更大的發(fā)展應(yīng)用空間。
參考文獻(xiàn)
[1] 鞏慶.晶閘管投切電容器動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，12（增2）.
[2] 牛飛.利用單相晶閘管投切電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償[D].中南大學(xué)，2010.
關(guān)鍵字 牽引變電所高次諧波 功率因數(shù)有級調(diào)壓高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償 諧波抑制APF
1、引言
隴海線天蘭線和諧（交直交）大功率系列機(jī)車的運(yùn)行，雖然顯著的改善了牽引供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量（機(jī)車本身功率因數(shù)的提高，系統(tǒng)網(wǎng)壓和諧波），但與傳統(tǒng)的電力機(jī)車（交直）相比最顯著的特征是諧波特性不同，對原有電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)在無功補(bǔ)償及諧波抑制方面產(chǎn)生了新的影響。
1.1存在問題舉例
(1) 2010年11月份以后天蘭線天水變電所靜態(tài)電容補(bǔ)償斷路器多次因過電壓、諧波過電流而頻繁跳閘。三陽川變電所、甘谷變電所靜態(tài)電容補(bǔ)償斷路器也因過電壓、諧波過電流而跳閘的次數(shù)有所增加。
（2）2010年11月份以后天蘭線天水變電所、三陽川變電所、甘谷變電所等所由于母線電壓的瞬間升高造成27.5KV所內(nèi)自用變二次輸出電壓的瞬間波動(dòng)致使所內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置模塊、充電機(jī)模塊多次燒損。
（3）2011年6月份后鑒于和諧大功率系列機(jī)車自身無功補(bǔ)償系統(tǒng)功率因數(shù)提高，三陽川變電所退出A相、B相電容補(bǔ)償、甘谷變電所退出A相電容補(bǔ)償，但致使靜態(tài)補(bǔ)償裝置濾波功能失去作用。
（4）為保證牽引變電所交直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行，2011年6月份后，天蘭線多座變電所退出了27.5KV自用變，投入了10KV自用變，但造成電力經(jīng)營成本核算的困難，當(dāng)電力10KV貫通線在檢修和出現(xiàn)故障時(shí)，所以只能投入27.5KV自用變。
1.2母線電壓波動(dòng)及交直流設(shè)備燒損的原因分析：
(1)和諧系列（交直交）大功率牽引機(jī)車的主回路的兩個(gè)特點(diǎn)對牽引供電系統(tǒng)影響較大， 一是高次諧波含量多（17-51次），低次諧波含量少。二是采用再生制動(dòng)方式。機(jī)車諧波源的幅值是隨著位置和時(shí)間變化的，并與機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)有較大的關(guān)系。原有韶山系列（交直）電鐵系統(tǒng)中，諧波的含量主要以3、5、7次諧波為主，原有靜態(tài)補(bǔ)償裝置的濾波裝置能有效地抑制3、5、7次諧波，尤其是3、5次諧波，但對高次諧波的抑制作用不明顯。當(dāng)接觸網(wǎng)阻抗參數(shù)同機(jī)車匹配造成諧波電流放大時(shí)，放大了諧波電流引起電壓畸變，畸變的電壓進(jìn)一步致使機(jī)車諧波電流增大，系統(tǒng)諧振過電壓幾率增大，當(dāng)形成諧振過電壓時(shí)，造成牽引變電所母線電壓異常波動(dòng)。
（2）和諧系列（交直交）大功率牽引機(jī)車自身無功補(bǔ)償裝置以使?fàn)恳╇娤到y(tǒng)功率因數(shù)大幅度提升，但固定補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償容量在補(bǔ)償過程中是不會發(fā)生變化的，極易因無功負(fù)荷小于補(bǔ)償容量而造成過補(bǔ)狀態(tài)，會造成無功累加電量增大，嚴(yán)重時(shí)會引起功率因數(shù)的大幅度跌落，造成牽引變電所母線電壓的異常波動(dòng)。
（3）目前天蘭線各變電所使用的交直流充電機(jī)的充電模塊對諧波電壓的抑制功能較差，整流模塊工作時(shí)自身也會產(chǎn)生較大的電流畸變，這個(gè)畸變的電流流經(jīng)電網(wǎng)時(shí)也會產(chǎn)生新的諧波電壓，同時(shí)和牽引網(wǎng)中高次諧波電壓直接疊加在交流屏交流元件上，形成過電壓狀態(tài)。
2、有級調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)
如果補(bǔ)償裝置能夠根據(jù)供電臂牽引負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)提供系統(tǒng)所需的無功補(bǔ)償容量，就會避免過補(bǔ)現(xiàn)象的發(fā)生。
2.1 調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是根據(jù)感性無功變化，及時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器發(fā)出的無功容量。改變無功總量有兩種方法：一是改變投入的等效電容量，另一個(gè)是改變電容兩端的電壓。傳統(tǒng)補(bǔ)償方式采用的是改變投入的等效電容量的方法，調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)采用的是第二種方法。
（1）
因(Xc-Xl)為固定阻抗，所以補(bǔ)償容量Qc與U2為平方關(guān)系，如果我們調(diào)節(jié)電容器兩端的工作電壓，就可以調(diào)節(jié)電容器發(fā)出的無功總量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。
補(bǔ)償系統(tǒng)采用特殊設(shè)計(jì)的深度調(diào)壓變壓器，實(shí)現(xiàn)大范圍動(dòng)態(tài)調(diào)壓。調(diào)壓裝置在高壓無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置的控制下根據(jù)系統(tǒng)感性無功的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓，通過特種調(diào)壓變壓器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功的饋送。由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的高壓無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置，通過實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的電壓、電流、功率因數(shù)，分析負(fù)荷的變化趨勢、系統(tǒng)無功功率、系統(tǒng)諧波含量、電壓波動(dòng)情況等，利用模糊控制技術(shù)調(diào)節(jié)有載分接開關(guān)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化補(bǔ)償，并達(dá)到無功補(bǔ)償容量隨系統(tǒng)負(fù)荷無功容量的變化自動(dòng)跟蹤的目的。
2.2 調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要由五部分組成：深度調(diào)壓無功補(bǔ)償變壓器、真空有載調(diào)壓開關(guān)、補(bǔ)償電容器組、保護(hù)系統(tǒng)、測控系統(tǒng)。
2.1系統(tǒng)示意圖
2.3 調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
有級調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，屬高壓電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備，主要特征是設(shè)有特種自耦調(diào)壓變壓器與有載調(diào)壓分接開關(guān)配合，受控于高壓無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置，根據(jù)被補(bǔ)償系統(tǒng)感性無功功率的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器的工作電壓實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。它具有可靠性高、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍寬、容量大、系統(tǒng)附加損耗小、對電容沒有沖擊且能延長電容使用壽命、補(bǔ)償電容量的調(diào)節(jié)不改變諧波吸收比等優(yōu)點(diǎn)。
2011年1月份，天蘭線天水變電所對原有靜態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了更換改造，采用調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)，自2011年2月-11月，無功補(bǔ)償穩(wěn)定，功率因數(shù)均值達(dá)0.97以上，有效改善了供電質(zhì)量。但是，其對高次諧波抑制方面效果不明顯。
3、調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在諧波抑制存在的問題
雖然調(diào)壓式高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，對濾波補(bǔ)償系統(tǒng)濾波的影響，可忽略不計(jì)，但在設(shè)計(jì)理念上主要是進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，兼顧了3、5次諧波的濾波功能，它與傳統(tǒng)的靜態(tài)補(bǔ)償裝置相比只是僅僅增加了特種單項(xiàng)有載調(diào)壓變壓器，克服了欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償?shù)膯栴}， 但對牽引供電系統(tǒng)高次諧波抑制方面效果不強(qiáng)。
4、高次諧波的抑制措施
4.1對高次諧波引起網(wǎng)壓異常波動(dòng)的治理措施，一方面是降低機(jī)車本身的高次諧波電流值，即在機(jī)車上加裝RC高通濾波器等方法。二是在牽引供電系統(tǒng)變電所增加濾波裝置。
圖4.1 電氣化鐵道諧波、無功治理方案
4.2 有源電力濾波器在牽引供電系統(tǒng)的應(yīng)用
采用有源電力濾波器（Active Power Filter,簡稱APF）是牽引供電系統(tǒng)諧波抑制的一個(gè)重要發(fā)展的趨勢。APF是一種新型諧波和無功補(bǔ)償裝置，在補(bǔ)償無功的同時(shí)有源濾波器能對諧波進(jìn)行有效治理。其基本原理是：通過電流互感器檢測負(fù)載電流，并通過內(nèi)部DSP計(jì)算，提取出負(fù)載電流中的諧波成分，然后通過PWM信號發(fā)送給內(nèi)部IGBT,控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到濾波的目的。按照與補(bǔ)償對象的連接方式，APF可分為串聯(lián)型和并聯(lián)型。串聯(lián)型APF不能進(jìn)行無功補(bǔ)償，且絕緣困難，維修不變，因此，它的實(shí)用性受到限制。
大容量的有源濾波器造價(jià)高、功耗大，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。為了獲得較好的濾波特性且降低造價(jià)，人們提出了有源與無源混合濾波器方案。在混合濾波系統(tǒng)中，對于負(fù)載側(cè)的諧波電流源，有源濾波器被控制為一個(gè)等效諧波阻抗，它使無源和有源濾波器總的串聯(lián)諧波阻抗對各次諧波都為零，從而使所有的負(fù)載諧波電流全部流入無源濾波器支路，達(dá)到提高無源濾波器濾波效果的目的，此時(shí)有源濾波器的輸出補(bǔ)償電壓為所有負(fù)載諧波電流流過無源濾波器時(shí)產(chǎn)生的電壓。這樣充分發(fā)揮LC無源濾波器和APF各自的優(yōu)勢，盡量減小APF的容量，解決了絕緣和最佳投資的問題。
5、 結(jié)束語
隨著既有線電力機(jī)車的不斷更新，牽引變電所現(xiàn)有補(bǔ)償裝置在高次諧波抑制方面效果差的缺點(diǎn)的顯現(xiàn)，對牽引供電設(shè)備運(yùn)行安全造成了嚴(yán)重影響。所以，如何更好的實(shí)現(xiàn)鐵牽引變電所無功補(bǔ)償，諧波治理，更好的實(shí)現(xiàn)環(huán)保運(yùn)輸節(jié)約能源消耗是當(dāng)今需要考慮的關(guān)鍵問題。
參考文獻(xiàn)
[1] 袁文海：高次諧波的探討與治理方法[J]，新疆電力，2006，（1）：22-23。
[2] 王勇：補(bǔ)償電容回路中加設(shè)電抗器的分析及研究[J]，建筑電氣，2001，（7）：63-68。
[3] 李魯華：電氣化鐵路供電系統(tǒng)[M]，中國鐵道出版社，2008:21-38。
[4] 呂潤徐：電氣化鐵路電力牽引機(jī)車牽引負(fù)荷的諧波分析[J]。山西電力技術(shù)，1985:4-5。
[5] 賀威俊、李群湛、劉學(xué)軍：牽引變電站綜合自動(dòng)化與專家系統(tǒng)運(yùn)用研究 ，[期刊論文] -鐵道學(xué)報(bào)，1996(02)。
[6] 曹東白、丁樹奎、楊建國：高速鐵路牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及國際合作，1995。
【關(guān)鍵詞】 電能質(zhì)量 濾波 無功補(bǔ)償 應(yīng)用
隨著現(xiàn)代化礦井的日益發(fā)展，越來越多的大功率先進(jìn)設(shè)備投入到煤礦的生產(chǎn)中，這些先進(jìn)的大功率設(shè)備的應(yīng)用，為煤礦的現(xiàn)代化的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，但是這些的設(shè)備的應(yīng)用也增加了大量的諧波，使電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)，這些諧波對電網(wǎng)質(zhì)量造成了不良的影響。這些設(shè)備在保證了高效生產(chǎn)的同時(shí)也會對電力系統(tǒng)的設(shè)備造成損耗，比如電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常、線圈過熱甚至燒毀、照明系統(tǒng)無法正常照明等情況。而且由于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致電子元件或線路過熱，造成電子元件損壞或線路老化，導(dǎo)致電氣設(shè)備無法正常工作，甚至導(dǎo)致線路或設(shè)備短路，不但會對生產(chǎn)造成不良影響，可能造成生產(chǎn)事故。在煤礦生產(chǎn)事故中，很多都是由電能質(zhì)量較差的原因?qū)е碌模梢钥闯鲭娔苜|(zhì)量在提高生產(chǎn)效率和保證生產(chǎn)安全等方面占有非常重要的地位。所以，我國煤礦企業(yè)應(yīng)該采取切實(shí)有效的方法，改善和提高電能質(zhì)量。
1 改善和提高煤礦電能質(zhì)量方法
在煤礦供配電系統(tǒng)中，諧波抑制以及補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率是通過將電容器并聯(lián)接入高壓母線上，對系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行集中補(bǔ)償，通常使用無源濾波器進(jìn)行諧波治理，以改善和提高電能質(zhì)量。目前煤礦電網(wǎng)中，改善電能質(zhì)量的主要方法是進(jìn)行諧波治理，并對電壓偏差、波動(dòng)和閃變等情況進(jìn)行控制，諧波治理方法主要包括：加裝濾波裝置、加裝靜止型無功補(bǔ)償裝置、加裝串聯(lián)電抗器等。因此，需要采用“靜止型動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置”統(tǒng)一解決電壓波動(dòng)、高次諧波和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}。并可改善煤礦中的電能質(zhì)量，大大降低電網(wǎng)的諧波量，降低功耗，提高設(shè)備和其它電器組件的可靠性，還具備無功功率補(bǔ)償功能。
2 無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)
2.1 提高負(fù)荷的功率因數(shù)
由于補(bǔ)償裝置提供了負(fù)荷所需要的大部分無功功率，是負(fù)荷不再從電源處吸收更多無功，這樣可提高負(fù)載線段的功率因數(shù)。
2.2 減少線路損耗
當(dāng)線路通過電流時(shí)，其有功損耗在線路輸送的有功功率相同的情況下，功率因數(shù)越大，線路損耗越小。
3 幾類常用的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置以及濾波裝置
3.1 自動(dòng)投切電容器+濾波裝置
這種裝置往往是由以下三部分組成的：
3.1.1 控制器部分
控制器一般具有檢測的功能，其檢測對象主要是某些電參數(shù)，比如母線的電壓、電流等，結(jié)合母線的電功率因數(shù)，處理相關(guān)計(jì)算工作，而后通過分析，可以得出該系統(tǒng)的無功功率的容量，接著就會自動(dòng)進(jìn)行投切工作，這一工作是通過控制真空斷路器而完成的，從而達(dá)到調(diào)整和控制補(bǔ)償容量的目的。
3.1.2 自動(dòng)投切電容器組部分
結(jié)合現(xiàn)實(shí)的需求情況，往往把自動(dòng)投切電容器組分為好幾組，在這中情況下，真空斷路器起著統(tǒng)一控制的作用，通過控制器的某些部位可以發(fā)送相關(guān)指令，從而可以完成至少一組投切動(dòng)作。此外，還有必要以串聯(lián)的方式安裝一定的電抗器，這一工作必須在電容器組的工作回路中完成，以盡可能地減少合閘涌流，此外，還可以有效減少諧波。
3.1.3 固定電容器組部分
這一部分具有非常重要的作用，其作用往往有下面兩個(gè)：第一，可以很好地處理電網(wǎng)系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償工作，這一工作一般是由固定電容器組和自動(dòng)投切電容器組協(xié)調(diào)完成的；第二，可以很好地分析出現(xiàn)在電網(wǎng)中的諧波電流，而后可以形成一種濾波通道，從而可以更好地治理諧波。
3.2 晶閘管投切電容器裝置+濾波裝置
據(jù)相關(guān)資料可知，在無功功率補(bǔ)償以及濾波裝置的工作方式方面，自動(dòng)投切電容器和濾波裝置和此種裝置基本上沒有什么區(qū)別，只是有一點(diǎn)，那就是在結(jié)構(gòu)上，這種裝置采用的是晶閘管技術(shù)，從而達(dá)到控制投切電容器的目的。
3.3 相控電抗器+濾波裝置
該裝置一般是由三部分組成的，即為以下三個(gè)方面：
3.3.1 相控電抗器部分
實(shí)際上，組成這一部分的元件僅僅有三只電抗器，其中，該線路的主回路和高壓母線是直接聯(lián)接在一起的，使用的是晶閘管，以達(dá)到控制電流的目的，此時(shí)，電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償容量也就是其容量。此外，還能夠結(jié)合具體情況，調(diào)節(jié)這種補(bǔ)償?shù)娜萘俊?/p>
3.3.2 固定電容器組補(bǔ)償部分
組成這一部分的原件一般有兩個(gè)：第一，電控器；第二，電容器組。所有的無功功率補(bǔ)償容量也不如這種裝置的無功功率補(bǔ)償容量大。其作用一般體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，處理對電網(wǎng)的分析工作，還可以分析諧波電流，而后結(jié)合結(jié)果情況，做一些無功功率補(bǔ)償工作，從而使得諧波得到治理；第二，同相控電抗器一起承擔(dān)電網(wǎng)和整個(gè)系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償工作。
3.3.3 閥控部分
組成這一部分的元件往往有兩部分：第一，晶閘管元件；第二，控制器等一系列元件。控制器承擔(dān)著一定的分析和檢測工作，其檢測的對象為高壓母線，而后再處理相關(guān)計(jì)算工作，并對導(dǎo)通角加以調(diào)整，以較好地控制電抗器，從而也就可以控制滯后無功功率，并在此基礎(chǔ)上，達(dá)到監(jiān)測和補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率的目的。
4 結(jié)語
總之，靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了巨大的作用，靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置主要適用于礦井提升機(jī)、絞車、通風(fēng)機(jī)等環(huán)境。該裝置具有動(dòng)態(tài)快速跟隨負(fù)荷變化的特性，能有效提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量、功率因數(shù)和節(jié)約電能，同時(shí)具有極高的可靠性，維護(hù)工作量小，給礦井帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]任元會，卞鎧生，姚家袢，等.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.
[2]王兆安，楊君.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
[3]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[M].北京：中國電力出版社，2006.
[4]吳竟昌，孫樹勤，宋文南，等.電力系統(tǒng)諧波[M].北京：水利電力出版社，2006.
關(guān)鍵詞：光伏；SVG；無功補(bǔ)償
中圖分類號：TM917 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0045-02
引言
與常規(guī)的能源發(fā)電區(qū)分開來，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的功率存在不穩(wěn)定的問題，容易受到有無光照、溫度變化等環(huán)境因素的影響，通過對系統(tǒng)無功功率的調(diào)整可以使并網(wǎng)運(yùn)行中的點(diǎn)電壓實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)夜晚沒有光照時(shí)，有功出力為零，SVG可作為線路無功補(bǔ)償裝置來加強(qiáng)線路的輸電能力[2]。
1 靜止型無功發(fā)生器SVG
SVG（靜止型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器）是一種IGBT全控式有源型無功發(fā)生器，將電抗器連接橋式變流器上，可以發(fā)出或吸收無功功率，從而使SVG調(diào)節(jié)的電壓更平穩(wěn)的柔性電壓來達(dá)到動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)囊骩3]。SVG是由功率模塊、啟動(dòng)和控制部分組成的。它的基本電路構(gòu)造如圖1所示。
2 光伏電站中SVG的作用
2.1無功補(bǔ)償能力強(qiáng)
光伏電站大多選用電纜接線，電纜自身相當(dāng)于圓柱體的電容器裝置。當(dāng)光伏電站處于光伏滿發(fā)和停發(fā)兩種狀況下需要無功補(bǔ)償，無功補(bǔ)償分別為容性和感性的，SVG可以使這兩種無功補(bǔ)償更高效更持續(xù)平穩(wěn)。如果選型適當(dāng)，功率因數(shù)可趨于1.0。
2.2 抑制C波能力強(qiáng)
SVG通過運(yùn)用橋式電路的PWM技術(shù)能夠消除逆變器產(chǎn)生的低次諧波。高次諧波隨不能夠被完全消除，但也可以相應(yīng)程度的降低，這樣就不需要在光伏電站中再配置其他的消除諧波的裝置[4]。
3 光伏電站中SVG選型依據(jù)
3.1線路產(chǎn)生的感性無功功率
3.2 計(jì)算線路產(chǎn)生的容性充電功率
式中，QC和Q'C為電纜和架空線路產(chǎn)生的容性充電功率；B為電納。
3.3 計(jì)算變壓器無功損耗
式中，QF和QN分別為變壓器空載和短路無功損耗，單位為kvar；US%為電壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。I0%為空載電流百分?jǐn)?shù)。
4 某光伏電站工程實(shí)例分析
就某安裝總?cè)萘繛?0MWp的光伏電站設(shè)計(jì)來講，該電站有30個(gè)1MWp的光伏發(fā)電模塊單元，每兩臺500kW的逆變器接入一臺100kvA的升壓變壓器，將輸出電壓由315v升壓到35kV，從而構(gòu)成1MWP的光伏發(fā)電單元。5個(gè)光伏發(fā)電模塊單元會連接成一個(gè)集電線路。分別將6回35kV集電線路接入35kV開關(guān)站的母線，通過5.7km（LGJ-3*240）的架空線專線接人上級變電站。35kV匯集線ZR-YJV22-26/35-3*70電纜長度共5.115km。ZR-YJV22-26/35-3*95電纜長度5.55 km，I0%為0.4，US%為6.5[5]。線路參數(shù)見表1。
4.1 計(jì)算光伏電站感性充電無功功率
光伏電站感性無功功率總和：
4.2計(jì)算光伏電站容性充電無功功率
光伏電站總的容性充電功率：
國家電網(wǎng)對光伏電站并入電網(wǎng)作出了相關(guān)規(guī)定，根據(jù)光伏電站總光伏裝機(jī)容量的30%的裕度要求，同時(shí)要求狀態(tài)響應(yīng)過程不超過30ms。要想確保無功功率有一定調(diào)節(jié)容量，要求光伏電站在無功功率補(bǔ)償配置方面既要補(bǔ)償自身無功損耗，還要給系統(tǒng)留有無功備用[6]，建議在光伏升壓站每段35kV母線上配置1組9Mvar的SVG。調(diào)節(jié)范圍限定在負(fù)9Mvar（感性）到正9Mvar（容性之間），SVG根據(jù)電壓或功率因數(shù)兩種模式調(diào)節(jié)。
參考文獻(xiàn)：
[1]孟慶天，李莉美.光伏電站無功補(bǔ)償容量分析[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2012，33（6）：53-5.
[2]國家電網(wǎng)公司促進(jìn)新能源發(fā)展白皮書（2016）[S].國家電網(wǎng)公司，2016.
[3]李廣磊，李筍，孫樹敏，等.基于STATCOM和LCC――MTDC技術(shù)的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（5）：32-39.
[4]莊文柳，張秀娟，劉文華.靜止無功發(fā)生器SVG原理及工程應(yīng)用的若干問題[J].華東電力，2009，8（37）：1295-1299.
關(guān)鍵詞 SVG；特點(diǎn)；風(fēng)力發(fā)電；應(yīng)用
中圖分類號TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）111-0137-02
隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和人們社會生活水平的不斷提高，對能源的需求量也日漸增大，為了滿足日益增長的能源需求，近年來國家大力提倡開發(fā)清潔能源和可再生能源，風(fēng)力發(fā)電是目前最具有發(fā)展前途的清潔能源和可再生能源之一。
為了風(fēng)能資源的充分利用，提高風(fēng)力發(fā)電的效率，必需要考慮采取措施改善風(fēng)電場運(yùn)行性能。在風(fēng)力發(fā)電場裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置就是提高風(fēng)力發(fā)電效率的手段之一。
靜止無功發(fā)生器（SVG）和靜止無功補(bǔ)償器（SVC）同屬交流輸電范疇的兩種無功功率電源，靜止無功補(bǔ)償器（SVC）有磁控飽和電抗器（MCR）型SVC、晶閘管控制電抗器（TCR）型SVC。由于靜止無功發(fā)生器（SVG）與靜止無功補(bǔ)償器（SVC）相比較有較大優(yōu)點(diǎn)，在近幾年的風(fēng)電場工程中靜止無功發(fā)生器SVG型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置得到了廣泛的應(yīng)用。
1 SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)
SVG是基于靜止無功發(fā)生器SVG（Static Var Generator）的綜合補(bǔ)償裝置，是目前最先進(jìn)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)。
SVG無運(yùn)動(dòng)元件，能夠跟蹤系統(tǒng)要求，連續(xù)發(fā)出所需容性和感性無功功率，其輸出可獨(dú)立于交流系統(tǒng)電壓的裝置。
SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）SVG能耗小，相同調(diào)節(jié)范圍下，SVG的損耗約只有磁控電抗器類動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置的1/4，晶閘管控制電抗器類的1/3，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性更佳；
2）SVG以半導(dǎo)體的逆變器為核心，使用直流電容器儲能，無SVC中濾波之路和電抗器，SVG的占地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于等容量的晶閘管控制電抗器，也比同容量的磁控電抗器略小，有利于電氣總平面的布置和工程改造的實(shí)施；
3）SVG自身不產(chǎn)生諧波，同時(shí)還能濾除諧波，保證運(yùn)行安全性，同時(shí)，不需要額外的濾波裝置，可大大節(jié)省工程占地；
4）SVG的響應(yīng)速度更快，整體裝置的動(dòng)態(tài)無功響應(yīng)速度可達(dá)到10ms以內(nèi)，因而對快速的沖擊負(fù)荷具有更好的補(bǔ)償效果，對閃有更好的抑制作用，比SVC更快、更穩(wěn)定；
5）SVG實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)，安裝、調(diào)試工作量小，基本免維護(hù)；
6） SVG具有電流源的特性，輸出容量受母線電壓影響很小，在電壓波動(dòng)較大的場合，SVG的補(bǔ)償效果更佳；
7） SVG具有高可靠性，SVG采用N+1冗余主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)鏈接單元損壞后認(rèn)可繼續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行，在系統(tǒng)短路故障條件下，SVG可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
基于以上SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)點(diǎn)，在近幾年的風(fēng)力發(fā)電工程中SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置得到了廣泛的應(yīng)用。
2 SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在風(fēng)力發(fā)電工程中的應(yīng)用
2.1 SVG型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的配置
電網(wǎng)公司對風(fēng)力發(fā)電場的要求既要補(bǔ)償容性無功又要補(bǔ)償感性無功，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置一般裝設(shè)于風(fēng)力發(fā)電廠升壓站低壓側(cè)。目前大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電場規(guī)模一般為100MW、200MW、300MW，以規(guī)模為100MW的風(fēng)力發(fā)電場居多。以100MW風(fēng)力發(fā)電場為例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)償容性無功一般為25Mvar，補(bǔ)償感性無功要根據(jù)送出線路長度確定。如果感性無功補(bǔ)償容量與容性無功相差不多，采用SVG補(bǔ)償比較合適，如果感性無功補(bǔ)償容量與容性無功相差很大，則采用SVG+FC（固定電容器）的型式比較合適既采用SVG與并聯(lián)電容器成套裝置配合的方式，這樣既滿足了連續(xù)調(diào)節(jié)的要求，又可以降低造價(jià)。
由于大部分的風(fēng)力發(fā)電場容性無功與感性無功相差比較大，因此我院設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電場大多采用SVG+FC的型式，用兩臺斷路器分別來控制SVG回路和FC回路，在正常運(yùn)行時(shí)兩臺斷路器都處于合閘狀態(tài)，保證動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的連續(xù)調(diào)節(jié)。例如某一風(fēng)力發(fā)電場需要補(bǔ)償容性無功25Mvar，感性無功5Mvar，則需要配置15 Mvar SVG和10 Mvar FC ，分別由兩臺斷路器控制實(shí)現(xiàn)從感性5 Mvar到容性25Mvar連續(xù)可調(diào)。
2.2 SVG+FC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置中設(shè)備主要技術(shù)要求
SVG采用IGBT可關(guān)斷器件，模塊化設(shè)計(jì)，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，可以互換。
FC回路由電容器、串聯(lián)電抗器、放電線圈、避雷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)組成。
2.2.1電容器組
電容器應(yīng)計(jì)入串聯(lián)電抗器引起的電容器運(yùn)行電壓升高。
2.2.2串聯(lián)電抗器
在目前風(fēng)電工程中多數(shù)工程串聯(lián)電抗器選用干式串聯(lián)電抗器。
2.2.3放電線圈
放電線圈應(yīng)采用電容器組專用的放電線圈產(chǎn)品。
2.2.4隔離開關(guān)
SVG型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置電源進(jìn)線側(cè)應(yīng)配置三相聯(lián)動(dòng)隔離開關(guān)，并提供接“五防”的接線端子，保證檢修時(shí)有明顯的斷開點(diǎn)。
隔離開關(guān)必須是通過完善化技術(shù)審查的產(chǎn)品，并提供針對瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過熱、銹蝕等易發(fā)故障進(jìn)行的完善化技術(shù)措施證明。
接地開關(guān)的額定短時(shí)耐受電流和額定峰值耐受電流應(yīng)和主刀一致。
設(shè)備底座及傳動(dòng)構(gòu)件均要求熱鍍鋅。
隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)采用不銹鋼，不銹鋼厚度不小于2mm，防護(hù)等級為IP54。
隔離開關(guān)的支柱絕緣子應(yīng)選用防污型高強(qiáng)度的產(chǎn)品。
設(shè)備軸承座采用全密封結(jié)構(gòu)，軸銷采用不銹鋼或鋁青銅材料，有自措施，傳動(dòng)連桿采用裝配式結(jié)構(gòu)；機(jī)構(gòu)輸出軸與本體傳動(dòng)軸采用無級調(diào)節(jié)的連接方式。
隔離開關(guān)和接地開關(guān)的機(jī)械壽命在無需進(jìn)行機(jī)械調(diào)整、維修或更換部件情況下, 操作次數(shù)不小于5000次。
操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能防寒、防熱、防塵、防潮、防雨和防止異物等，并應(yīng)在操作機(jī)構(gòu)箱上設(shè)置供接地用的接地板，且提供機(jī)構(gòu)箱門與箱體跨接的軟連接，并配有兩個(gè)接地端子。
2.2.5接地開關(guān)
并聯(lián)電容器裝置在其電源側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)設(shè)置檢修接地開關(guān)。
2.2.6氧化鋅避雷器
并聯(lián)電容器裝置回路應(yīng)裝設(shè)氧化鋅避雷器防止操作過電壓，氧化鋅避雷器應(yīng)采用無間隙金屬氧化鋅避雷器。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 能量損耗 無功功率補(bǔ)償 MTSC裝置
為提高供電設(shè)備效率，減少供電線路電能損失，國內(nèi)外自上世紀(jì)50 年代初就開始進(jìn)行無功功率補(bǔ)償裝置的研究工作，其方法主要有兩種：一種是在電網(wǎng)上并聯(lián)電容器，通過提高電網(wǎng)的功率因數(shù)達(dá)到減少線路電壓損耗，提高供電設(shè)備利用率的目的;另外一種是在電網(wǎng)上并入同步電動(dòng)機(jī)，通過改變同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的方法來改變電路負(fù)載特性。其中前一種方法適用于居民、商業(yè)及小型工廠的低壓供電系統(tǒng)，而后一種方法適用于大型工廠中的無功功率補(bǔ)償。
在實(shí)際應(yīng)用中，由于電路特性是隨時(shí)變化的，為了達(dá)到較好的補(bǔ)償效果，就必須動(dòng)態(tài)跟蹤電路特性的變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測電路中U 與I 的相位差角，根據(jù)角的大小決定并聯(lián)電容器的值。基本的功率因數(shù)cosφ補(bǔ)償電路如圖1 所示。
電路中的K1～Kn在自動(dòng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置中可采用雙向可控硅，在電路工作時(shí)，一般保證cosφ< 0.95，避免電路出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，損壞電網(wǎng)供電設(shè)備和用電器。具體的方法是通過對電壓U和電流I的相位檢測來判斷是否并入補(bǔ)償電容器，并入幾個(gè)，這些都是通過控制裝置自動(dòng)完成的，這就是動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置的工作原理。
2 現(xiàn)有補(bǔ)償裝置存在的問題及解決方法
上面所述的方法只局限于某一段電路，并沒有從整個(gè)電力網(wǎng)的角度來分析。為了彌補(bǔ)這一缺陷，就有必要對整個(gè)供電系統(tǒng)中的各段電路功率因數(shù)補(bǔ)償裝置進(jìn)行集中調(diào)控，使整個(gè)系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)工作狀態(tài)。由于現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置還沒有實(shí)現(xiàn)整網(wǎng)連調(diào)，所以，有必要增加動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置的數(shù)據(jù)通訊功能，將其工作狀態(tài)及相關(guān)的電流、電壓、功率因數(shù)、工作溫度、環(huán)境狀態(tài)等參數(shù)發(fā)送到總調(diào)室，總調(diào)室中的主控微機(jī)則根據(jù)前端工作狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)達(dá)到整網(wǎng)均衡運(yùn)行的目的。
另外，在分析補(bǔ)償過程中所提到的電容器，是按理想電容器來分析計(jì)算的，實(shí)際的電容器可等效為電阻R與電容器C并聯(lián)電路，如圖2所示，電路的矢量圖如圖3所示。
由矢量圖可列
式中：tgδ———為介質(zhì)損耗系數(shù)；δ———為介質(zhì)損
耗角
由式可見：電阻R減小，電容器介質(zhì)損耗增加，電容器發(fā)熱，電解液易枯竭使電容量減小，補(bǔ)償不足。同時(shí)，電容器在密閉較嚴(yán)時(shí)易出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決這一問題，也應(yīng)對電容器的工作溫度、電容量等參數(shù)進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果及時(shí)發(fā)送給控制終端，便于及時(shí)維修更換，避免事故的發(fā)生。
對于功率因數(shù)補(bǔ)償問題，多年來，人們一直在變壓器輸出端或工廠電力入口等前端上進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，補(bǔ)償方案如圖4所示。
由圖可見，前端補(bǔ)償只補(bǔ)償了10 kV以上供電網(wǎng)的無功電流，400 V低壓輸電網(wǎng)下端的無功電流并沒有得到補(bǔ)償，而現(xiàn)今居民和商業(yè)用電戶，多采用節(jié)能型日光燈照明，電路功率因數(shù)低，且得不到補(bǔ)償圖5為了解決這一問題，有必要開發(fā)研制一種造價(jià)低、性能好的小型動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置(MTSC) 。將此裝置安裝于居民(或商業(yè)) 用戶的集中供電箱中，這樣就構(gòu)成了新的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制方案，如圖
由圖可見，采用這種方式后，對于變壓器至用戶集中配電箱這段電路的線路損失也得到了補(bǔ)償，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。
3 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置數(shù)據(jù)采集、傳輸控制方案的實(shí)現(xiàn)
3.1 采集傳輸參數(shù)
(1) 變壓器工作溫度T1 ～ T6
(2) 各相電源電壓 UA UB UC
(3) 各相電流 IA IB IC
(4) 功率因數(shù) cosφA cosφB cosφC
(5) 無功電流 I rA I rB I rC
(6) 負(fù)荷饋電處電壓 V a V b V c
(7) 切入補(bǔ)償通道號 Ac1～4 Bc1～4 Cc1～4
(8) 電力電容器工作溫度 t1 ～ t12
(9) 可控硅功率組件溫度 tk1 ～ t k12
(10) 有功功率 PA PA PA
(11) 無功功率 QA QB QC
(12) 視在功率 S A SB S C
(13) 臺區(qū)用戶電量 最多為30 個(gè)單元720戶
3.2 采集傳輸控制參數(shù)
(1) 電力電容投切保護(hù)控制 12 路開關(guān)量
(2) 可控硅過流保護(hù)控制 12 路開關(guān)量
(3) 可控硅過壓保護(hù)控制 12 路開關(guān)量
(4) 用戶竊電、欠費(fèi)停/ 供電控制 最多720個(gè)開關(guān)量
3.3 采集傳輸控制系統(tǒng)方塊圖及各部分的作用
采集傳輸控制系統(tǒng)方塊圖如圖6 所示。
3.3.1 傳感器部分
傳感器部分將現(xiàn)場的電流、電壓、溫度、功率等參數(shù)變成采集傳輸控制器所能識別的信號(一般為0～5 VDC輸入) ，以便采集傳輸控制器對其進(jìn)行分析、計(jì)算，根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果，發(fā)出相對應(yīng)的控制信息，控制系統(tǒng)正常工作。
3.3.2 電量采集控制器
電量采集控制器是集電量采集、傳輸、控制用戶停/供電以及防竊電功能為一體的前端設(shè)備，安裝于用戶各單元配電箱中，能實(shí)時(shí)采集用戶的用電信息，并具有防竊電功能，當(dāng)用電戶有竊電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，通過低壓電力線載波傳輸給采集傳輸集中控制器，采集傳輸集中控制器再將信息通過傳輸媒體發(fā)送給終端接收控制設(shè)備(或控制竊電戶停電) 。
3.3.3 采集傳輸集中控制器
采集傳輸集中控制器是裝于變壓器臺區(qū)內(nèi)的一臺主控機(jī)，它能同時(shí)采集64 路信號(模擬量或數(shù)字量) ，并能與30 臺電量采集傳輸控制器通訊，進(jìn)行電量計(jì)量、遠(yuǎn)程供/ 停電控制、竊電報(bào)警等操作。同時(shí)還能與現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置相配合，將該裝置的工作狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)通過傳輸媒體傳輸給終端計(jì)算機(jī)，達(dá)到全局網(wǎng)無功功率平衡補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>
3.3.4 動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器
動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器是根據(jù)電網(wǎng)電壓與電流的相位差來控制電力電容器組是否投切、投切極數(shù)的一種控制器，通過改變投切極數(shù)來改變無功電流大小而達(dá)到改變的目的。
3.3.5 電力電容器組及可控硅開關(guān)組件
電力電容器組及可控硅開關(guān)組件是與動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器相配合，完成動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)囊环N附屬組件，它能根據(jù)動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置所發(fā)出的控制信息完成相關(guān)的投切動(dòng)作。
以上簡述了系統(tǒng)組成及部分作用，其中，前端電量采集控制器是為今后推廣應(yīng)用遠(yuǎn)程電量管理而設(shè)置的，可根據(jù)實(shí)際情況決定取舍。
4 結(jié)論
通過以上闡述，不難看出在原有的無功功率補(bǔ)償產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，配置數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制系統(tǒng)，能使整個(gè)輸電網(wǎng)有效地聯(lián)調(diào)，并得到很好的無功功率補(bǔ)償效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 諸俊偉。電力系統(tǒng)分析[M] 。北京：水利電力出版社，1995。
【關(guān)鍵詞】電力 電網(wǎng)諧波 濾波 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償
1 油田電網(wǎng)濾波的必要性與可行性
電能作為一種與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的特殊商品，也有其特殊的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通常用頻率、電壓和電壓波形來衡量供電質(zhì)量。在理想狀況下，電壓波形應(yīng)是正弦波，但由于電力系統(tǒng)中存在有大量非線性阻抗特性的供用電設(shè)備，使得實(shí)際的電壓波形偏離正弦波，這種現(xiàn)象稱為電壓正弦波形畸變，通常用諧波來表征。
當(dāng)前電網(wǎng)的諧波源大體上可分為兩類：含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源，如硅整流或可控硅整流、逆變器、變頻調(diào)速器、調(diào)壓裝置等。含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源，如感應(yīng)爐、電弧爐、氣體放電燈、電抗器、變壓器以及電視機(jī)、微波爐等家用電器。諧波源電氣設(shè)備接入電網(wǎng)后，向電網(wǎng)注入諧波電流，諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓，諧波電壓疊加在電壓波形的50Hz電網(wǎng)上，并施加在所有接于該電網(wǎng)的電氣設(shè)備端，對這些設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響。
華北油田電網(wǎng)現(xiàn)有很多低谷大負(fù)荷用戶，他們大多是含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源、中頻電源設(shè)備和少量的交流電弧爐，其負(fù)荷向電網(wǎng)注入的諧波量已嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的正常運(yùn)行，已造成的危害主要表現(xiàn)在：
（1）局部區(qū)域用戶家用電器（電視機(jī)、冰箱及冰箱保護(hù)器、微機(jī)電源等）大量損壞。
（2）某些變電站無功補(bǔ)償電容器組的諧波電流放大和諧振，從而導(dǎo)致電容器因過負(fù)荷或過電壓而損壞，熔斷器大量燒毀，電容器組不能正常投入，致使功率因數(shù)很低。
（3）導(dǎo)線和電氣設(shè)備損耗增加，當(dāng)發(fā)生諧振或放大現(xiàn)象時(shí)，損耗更加嚴(yán)重。
（4）對繼電保護(hù)和自動(dòng)控制裝置產(chǎn)生干擾并造成誤動(dòng)或拒動(dòng)。
（5）對測量儀表和電能計(jì)量裝置產(chǎn)生影響，后果是諧波源負(fù)荷用戶少付電費(fèi)，而受害用戶反而多付電費(fèi)。
（6）開關(guān)設(shè)備的遮斷能力降低。
無論從保證油田電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行還是從保證用戶安全可靠用電的角度出發(fā)，對諧波污染所造成的危害加以限制是極為迫切的。功率電子技術(shù)的發(fā)展，使得半導(dǎo)體元件為抑制諧波和無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置提供了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能，使用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及濾波裝置可實(shí)現(xiàn)：吸收諧波電流，減少電壓畸變；提高功率因數(shù)并使之保持穩(wěn)定；平抑電壓波動(dòng)，提高供電電壓質(zhì)量。
2 主要技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)
2.1 主要技術(shù)內(nèi)容
經(jīng)實(shí)際調(diào)查核實(shí)，華北油田電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波源的站所有10多座，從監(jiān)測諧波的含量和類型來看，造成影響的低谷時(shí)段大負(fù)荷多為三相橋式整流裝置所產(chǎn)生的特征諧波，即六脈動(dòng)特征諧波，在其交流側(cè)產(chǎn)生的高次諧波為5、7、11、13、17…次諧波，諧波電流中5次和7次的含量分別占到20%和14%。平均電壓總諧波畸變率達(dá)到5.8%。
以任一變?yōu)槔我?5kV變電站是受諧波源污染嚴(yán)重的站所之一，所供負(fù)荷中，生活用電所占比例較大，若在任一35kV變電站實(shí)施電網(wǎng)濾波與動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)。則主要技術(shù)內(nèi)容有：
（1）在6kV母線上配置一套濾波裝置，吸收系統(tǒng)諧波源設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流，投入濾波設(shè)備后注入電網(wǎng)的諧波電流和電壓諧波畸變率應(yīng)滿足技術(shù)條件的要求，同時(shí)滿足國標(biāo)《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549-93）中的有關(guān)要求。
（2）提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，補(bǔ)償對象包括6kV系統(tǒng)的全部負(fù)荷，使6kV母線的平均功率因數(shù)由原來的0.89提高到0.95，達(dá)到節(jié)約電能，抑制電壓波動(dòng)的效果。
2.2 主要技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)國標(biāo)和相應(yīng)法規(guī)的規(guī)定，結(jié)合華北油田電網(wǎng)的實(shí)際情況，任一35kV變電站濾波器投入運(yùn)行后，達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)：
（1）6kV系統(tǒng)PCC點(diǎn)電壓總諧波畸變率：THDu
（2）6kV母線的平均功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。
（3）6kV母線電壓偏差不超過額定值的±5%。
3 實(shí)施方案建議
3.1 規(guī)模、地點(diǎn)及技術(shù)方案
根據(jù)任一35kV變電站6kV系統(tǒng)諧波電流測量結(jié)果和技術(shù)條件的要求，在6kV系統(tǒng)母線上安裝一套濾波設(shè)備，初步計(jì)劃設(shè)置5次和7次2個(gè)濾波回路，分別吸收250Hz和350Hz及以上頻率的諧波電流。根據(jù)單調(diào)諧串聯(lián)諧振濾波回路的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將串聯(lián)諧振點(diǎn)設(shè)定為特征諧波頻率的98%，即濾波回路的諧振點(diǎn)分別為245Hz和347Hz。以便平衡運(yùn)行電容器和電抗器參數(shù)的變化。各次濾波回路除吸收諧波源產(chǎn)生的特征次諧波電流外，還可以吸收旁頻諧波電流，同時(shí)考慮電網(wǎng)背景諧波，使濾波裝置具有足夠的濾波能力，保證設(shè)備安全運(yùn)行。
濾波裝置電容器安裝容量為2800kvar，其中，兩個(gè)支路的容量分別為1600 kvar和1200 kvar。電容器基波補(bǔ)償容量為3000 kvar。
每個(gè)濾波回路包括以下主要設(shè)備：濾波電容器、濾波電抗器、避雷器、電流互感器、逐式熔斷器、金屬支架及連接母排、監(jiān)測保護(hù)裝置、并聯(lián)電阻、放電裝置和真空接觸器。每個(gè)濾波支路設(shè)速斷保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、中性點(diǎn)不平衡電壓保護(hù)，采用BDP-6410微機(jī)綜合保護(hù)器，可同時(shí)滿足以上保護(hù)要求。
監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：電流、電壓、功率顯示記錄，功率因數(shù)測量及控制；根據(jù)給定值對各支路進(jìn)行自動(dòng)投切，防止在弱負(fù)荷期間過補(bǔ)償；三相對稱度監(jiān)測、諧波分析及記錄；諧波室溫度監(jiān)測及風(fēng)機(jī)控制；放電狀態(tài)顯示；投切順序閉鎖。電能質(zhì)量監(jiān)測裝置采用德國生產(chǎn)的EMM4在線監(jiān)測儀，對各次諧波進(jìn)行在線監(jiān)測。
2個(gè)濾波支路由1臺高壓開關(guān)柜控制，接于6kV母線，開關(guān)柜與濾波回路間由電纜連接。濾波裝置的運(yùn)行方式分為自動(dòng)投切和手動(dòng)投切兩種。
以上只是初步方案，待廠家測試后設(shè)計(jì)具體方案。
3.2 考核技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及驗(yàn)收規(guī)范
技術(shù)指標(biāo)：投入該裝置后6kV系統(tǒng)PCC點(diǎn)電壓總諧波畸變率THDu
驗(yàn)收規(guī)范：
（1）對于諧波：使用進(jìn)口高精度電力諧波分析儀，測量投入裝置后6kV系統(tǒng)PCC點(diǎn)的諧波電壓和諧波電流，共測量10次，并按技術(shù)要求進(jìn)行對照，測量結(jié)果應(yīng)能滿足前述的技術(shù)指標(biāo)。
（2）對于功率因數(shù)：根據(jù)6kV母線進(jìn)線側(cè)有功電能表和無功電能表一個(gè)月記錄的電量計(jì)算平均功率因數(shù)，其結(jié)果應(yīng)不小于0.95。
（3）6kV母線電壓表記錄的電壓值，在24小時(shí)內(nèi)，其偏差保持在額定值的±5%內(nèi)。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的表現(xiàn)方式有：
（1）減少輸配電網(wǎng)電氣設(shè)備和家用電器損壞而造成的損失；
（2）降低因諧波電流通過電氣設(shè)備而增加的有功損耗；（3）提高線路末端電壓，減少有功損耗；（4）提高功率因數(shù)，減少線路和主變壓器的有功損耗；
（5）提高供電可靠性，提高開拓供電市場的能力，增加供電量。
參考文獻(xiàn)
[1] 林海雪，孫樹勤.電力網(wǎng)中的諧波.中國電力出版社，2000
【關(guān)鍵詞】城市配電網(wǎng) 無功補(bǔ)償技術(shù) 方法 策略 研究
在社會主義經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，為了滿足城市日益增長的用電需求，我國城市配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，而為了確保供電的安全性與可靠性，進(jìn)而避免供電事故的發(fā)生，并提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，則就需要經(jīng)濟(jì)的將電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行完善應(yīng)用。借助這一技術(shù)，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化并提高供電的穩(wěn)定性與電能質(zhì)量，滿足城市生產(chǎn)與居民生活的用電需求。
1電網(wǎng)無功補(bǔ)償原理與技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢
這一技術(shù)的基本原理則是借助具有容性與感性功率負(fù)荷裝置并聯(lián)于同一電路之中，進(jìn)而促使能量在這兩種負(fù)荷間實(shí)現(xiàn)交換，借助容性負(fù)荷所輸出的無功功率來補(bǔ)償感性負(fù)荷所需要的無功功率。在缺少電容器來實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償?shù)那闆r下，供電線路中的無功功率會因此而被消耗，相應(yīng)的線路變壓器容量加大，而當(dāng)用戶側(cè)無功補(bǔ)償能量缺乏時(shí)，線路的整體能耗量加大，相應(yīng)設(shè)備的使用效率隨之降低，進(jìn)而降低了線路供電的穩(wěn)定性，并使得相應(yīng)供電效益隨之大打折扣。而以無功功率來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償后，則能夠避免無功倒送情況的發(fā)生，這樣不僅能夠提升電能的質(zhì)量，同時(shí)還能夠降低供電損耗，為提升供電企業(yè)的綜合效益奠定基礎(chǔ)。
2五種電網(wǎng)無功補(bǔ)償策略的優(yōu)劣勢分析
2.1同步調(diào)相法
這一無功補(bǔ)償技術(shù)誕生較早，能夠同時(shí)滿足靜態(tài)與動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償之需，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)脑硎墙柚鄳?yīng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過對電壓的監(jiān)測，利用勵(lì)磁控制來實(shí)現(xiàn)無功的發(fā)出，同時(shí)以電壓調(diào)節(jié)器與相應(yīng)監(jiān)控反饋裝置，實(shí)現(xiàn)對無功功率的優(yōu)化，進(jìn)而確保供電線路兩端電壓能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)，以確保供電的穩(wěn)定性。而這一無功補(bǔ)償技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，逐漸呈現(xiàn)出了一系列不足之處，主要表現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，其自身的損耗大，同時(shí)所產(chǎn)生的噪音也相對較大，并且相應(yīng)維護(hù)工作較為復(fù)雜；此外，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償時(shí)，其反應(yīng)的速度偏慢，因此，在當(dāng)前的配電網(wǎng)系統(tǒng)中其現(xiàn)有的功能難以滿足實(shí)際使用之需。
2.2電容器
電容器主要提供的是靜態(tài)無功補(bǔ)償，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，一般是在母線上以并聯(lián)或是串聯(lián)的方式來安置電容器，并輔以電抗器，這樣在變電站就能夠?qū)崿F(xiàn)集中補(bǔ)償。通過實(shí)踐應(yīng)用表明，使用電容器來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)闹饕獌?yōu)勢是能夠提供的無功容量較大，且在實(shí)際落實(shí)運(yùn)維管理工作時(shí)相對較為簡單，并且可以滿足大功率且遠(yuǎn)距離輸電形式下對無功補(bǔ)償所提出的要求。而所存在的不足之處在于：無法滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)男枨螅趯?shí)際應(yīng)用的過程中需要人工來實(shí)現(xiàn)對電容量補(bǔ)償?shù)目刂疲瑫r(shí)面對當(dāng)前相對較為復(fù)雜的城市配電網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)較大，因此，以此種方式來進(jìn)行無功補(bǔ)償則難以滿足實(shí)際需求。
2.3 SVC、STATCOM以及VQC
首先，SVC。這一靜止無功補(bǔ)償器主要是借助TCR與TSC或是二者混合的形式來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)墓δ埽谶\(yùn)行的過程中，主要是借助晶閘管的使用來實(shí)現(xiàn)對投切的控制，通過相應(yīng)監(jiān)測反饋信息來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償以確保電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，提升電能質(zhì)量。采用這一無功補(bǔ)償裝置，主要呈現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)在于借助晶閘管的使用，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)與動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償，反應(yīng)速度相對極快，能夠滿足電網(wǎng)負(fù)荷變動(dòng)較大情況下的使用需求。但是也存在一定的不足之處，主要是不可控的關(guān)斷使得在實(shí)際進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)諧波較大，進(jìn)而相應(yīng)電能質(zhì)量隨之下降。其次，在STATCOM的使用上。這一無功補(bǔ)償裝置的性能較高，在實(shí)際應(yīng)用的過程中能夠有效的保證電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性與安全性，且在靜動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用中都表現(xiàn)出了這一優(yōu)勢，但是基于成本過高而難以實(shí)現(xiàn)推廣性應(yīng)用。最后，VCQ這一無功補(bǔ)償策略的應(yīng)用兼顧了所有策略的優(yōu)勢性能。
3城市配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方式
3.1集中補(bǔ)償與隨器補(bǔ)償
在集中補(bǔ)償上，主要是基于變電站下來實(shí)現(xiàn)的，能夠以分級平衡的方式來實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)無功功率的補(bǔ)償，采用的主要裝置為電容器等，通過對優(yōu)化供電線路母線電壓來確保補(bǔ)償無功損耗，確保供電線路的安全可靠運(yùn)行。采用這一方法雖然降損效果不佳，但是運(yùn)維管理工作開展便利。在隨器補(bǔ)償方法下，通過對無功損耗的補(bǔ)償能夠減低損耗的基礎(chǔ)上，優(yōu)化電能質(zhì)量，在使用的過程中表現(xiàn)出了很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，但是，因安裝格局分散而導(dǎo)致投資較大且運(yùn)維工作開展不方便。
3.2線路桿上補(bǔ)償與隨機(jī)補(bǔ)償
在配電線路上實(shí)現(xiàn)桿上補(bǔ)償這一無功補(bǔ)償方法，能夠以分段安裝電容器的方式來實(shí)現(xiàn)，因采用的是單點(diǎn)式補(bǔ)償，所以在實(shí)際進(jìn)行控制時(shí)相對簡單方便，能夠滿足線路與公用變壓器對無功補(bǔ)償所提出的需求。在實(shí)踐應(yīng)用過程中表現(xiàn)出操作方便且投入小的優(yōu)勢特點(diǎn)，在功率因數(shù)低且電壓負(fù)荷較大的長距離運(yùn)輸線路中更為適用。不足之處在于因離變電站較遠(yuǎn)，保護(hù)控制方面難度與投入較大，且對于重載情況該補(bǔ)償方式也難以滿足實(shí)際需求。采用隨機(jī)補(bǔ)償方式是借助電容器與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)的形式來實(shí)現(xiàn)的，通過對電動(dòng)機(jī)無功消耗下勵(lì)磁的補(bǔ)償，能夠優(yōu)化無功負(fù)荷，降低有功損耗。在使用上簡單方便且易于維護(hù)，相應(yīng)性能良好且效益較高。
3.3跟蹤補(bǔ)償與線路補(bǔ)償
前一種補(bǔ)償方式下，能夠基于用戶端實(shí)際無功負(fù)荷變化的情況來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，但是相應(yīng)的控制保護(hù)裝置相對較為復(fù)雜，且在建設(shè)前期投入成本高。采用線路補(bǔ)償?shù)姆绞娇山档途€路損耗的同時(shí)，有效提升末端電壓，適用于35kV與10kV長距離線路。
4結(jié)語
綜上所述，基于城市配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀，為了滿足城市用電需求，就需要以無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用來提升電能質(zhì)量、確保供電的安全可靠性，并在降低損耗的基礎(chǔ)上來提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際應(yīng)用這一技術(shù)的過程中，要結(jié)合實(shí)際情況來科學(xué)選擇無功補(bǔ)償?shù)牟呗耘c方法，以確保在應(yīng)用這一技術(shù)的過程中實(shí)現(xiàn)綜合效益的最大化。
參考文獻(xiàn)：
[1]郭國方.無功補(bǔ)償在城市配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，S1：229-230.
[2]戴曉亮.無功補(bǔ)償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，06：11-14.
Abstract： The application of reactive power compensation device in the traction substation of electrified railway is introduced. The technical characteristics and performance of the reactive power compensation system are analyzed. The dynamic reactive power compensation plans of TCR can quickly and effectively reactive the idle work of power compensation system and improve the quality of the electric energy and economic benefits of running of the traction power supply system. These have important significance in the application of the power supply system.
關(guān)鍵詞： 電氣化鐵道;牽引變電所;動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償;TCR;電能質(zhì)量
Key words： electrified railway;traction substation;dynamic reactive power compensation;TCR;quality of electric energy
0 引言
單相交流工頻制式是全世界廣泛應(yīng)用的鐵路電力牽引制式，也是我國干線電氣化鐵路所采用的牽引制式。但自其出現(xiàn)以來，就存在結(jié)構(gòu)上不對稱。目前我國絕大部分電力機(jī)車采用單相晶閘管相控整流制式，由此給電網(wǎng)帶來功率因數(shù)低，諧波含量高等一系列問題，影響公用電網(wǎng)電能質(zhì)量。因此，解決好電網(wǎng)的無功功率因數(shù)補(bǔ)償和諧波問題，對于提高電能質(zhì)量、安全運(yùn)行、降低損耗、節(jié)能、充分利用電氣設(shè)備等具有重要的意義。
1 電能質(zhì)量治理現(xiàn)狀
作為交流電氣化鐵道負(fù)荷的電力機(jī)車是隨列車重量、線路坡道、牽引或制動(dòng)等不同運(yùn)行條件而劇烈變化的一個(gè)時(shí)變負(fù)荷。為有效減少電氣化鐵道牽引供電對公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，在牽引變電站設(shè)置固定的無功補(bǔ)償及三次濾波裝置。
牽引變電所固定無功補(bǔ)償方式介紹（以京哈線興隆店變電所為例進(jìn)行說明）。
根據(jù)興隆店變電所2011年7月21日運(yùn)行日志，該日0時(shí)至22日8時(shí)，1#主變壓器總有功功率、無功功率、有功電量和無功電量如表1。
通過計(jì)算得該所的功率因數(shù)（有功功率因數(shù)、無功功率因數(shù)）如表2。
根據(jù)上述該所小時(shí)平均功率因數(shù)分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以得到：有功及無功功率柱形圖，如圖2、圖3所示。
表2說明，總體功率因數(shù)在0.9左右，在8時(shí)-13時(shí)、16時(shí)-18時(shí)時(shí)段，有功功率因數(shù)偏低，達(dá)不到0.9的要求。經(jīng)與車站查找得知，在該時(shí)段運(yùn)行車次比較少。圖2、圖3說明，無功功率缺額很大，存在過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，系統(tǒng)對無功的需要因運(yùn)行車流不同而不同。由于采用固定補(bǔ)償方式，在車次較少的時(shí)段，無功過補(bǔ)償。電力系統(tǒng)為限制牽引變電所無功電量采用“反供正計(jì)”的計(jì)量方式，按絕對值相加計(jì)算無功電量，無功負(fù)荷小于補(bǔ)償負(fù)荷的過補(bǔ)償狀態(tài)會造成功率因數(shù)下降。
根據(jù)上述，對類似變電所而言，需要對無功功率固定補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行調(diào)整。結(jié)合我國鐵路的實(shí)際狀況，提高功率因數(shù)最直接、最有效的方法就是運(yùn)用分組可調(diào)補(bǔ)償方式。由TCR型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及在電氣化鐵路牽引變電所的應(yīng)用效果，提出采用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置改善電氣化鐵路電能質(zhì)量。提高功率因數(shù)最直接、最有效的辦法就是運(yùn)用分級可調(diào)并聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)。以永嘉堡變電所改造為例對動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式進(jìn)行說明，并聯(lián)電容補(bǔ)償改造可以控制無功的過補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償裝置接線圖4。
各并補(bǔ)方式進(jìn)行對比，得出表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
通過運(yùn)行對比，最終選擇只投b相并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置帶可控電抗器的運(yùn)行方式。此方式運(yùn)行至今，狀態(tài)良好。
2 裝設(shè)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)分析
在電力系統(tǒng)中，如果無功儲備不足將會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平降低，沖擊性的無功功率負(fù)載還會使電壓波動(dòng)，惡化供電質(zhì)量。所以裝設(shè)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置之后，能對無功功率的流向與轉(zhuǎn)移進(jìn)行很好的控制，對于降低損耗、改善功率因數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益的效果是非常顯著的。下面以隴縣變電所歷年功率因數(shù)獎(jiǎng)罰情況進(jìn)行分析。
從表4可以看出，1996年至2000年10月，因功率因數(shù)達(dá)不到要求共計(jì)罰款91.48萬元，平均月罰款1.6萬元。由于罰款金額隨著運(yùn)營電費(fèi)的增加而增加，從1998、1999兩年罰款情況來看，月平均罰款達(dá)到2.14萬元。2000年11月裝設(shè)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置以后，功率因數(shù)提高到0.95左右，2001年不但未罰款，反是節(jié)省成本12萬元。所以有無動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，每年的收支差約為38.3萬元。按此套設(shè)備50萬元成本價(jià)格計(jì)算，不到兩年即可回收成本，而且永久受益。通過隴縣變電所有無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的實(shí)際運(yùn)行情況相比，采用可調(diào)電抗器的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置是目前電氣化鐵道牽引變電所一種行之有效的無功補(bǔ)償裝置，它既可以根據(jù)牽引負(fù)荷的大小來調(diào)節(jié)補(bǔ)償容量，又可以吸收當(dāng)牽引負(fù)荷為零時(shí)，固定補(bǔ)償裝置的容性電流，不至于向電力系統(tǒng)倒送無功，從而減少無功電量，達(dá)到提高功率因數(shù)，減少運(yùn)行成本的目的。
3 結(jié)束語
從改善電能質(zhì)量，節(jié)約用電成本的角度出發(fā)，TCR型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方式在電氣化鐵路牽引變電所的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：該裝置能夠滿足現(xiàn)場要求，快速、有效地補(bǔ)償系統(tǒng)無功，提高牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]李群湛.電氣化鐵道并聯(lián)綜合補(bǔ)償及其應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社，1993.
[2]王兆安.諧波抑制及無功功率補(bǔ)償[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.
