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無功補償技術論文范文1
關鍵詞：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用,電網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很低,給電網帶來額外負擔并影響供電質量。可見消除諧波污染并提高功率因數,已成為電力電子技術中的一個重要的研究領域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數問題的基本思路有兩條: (1)裝設補償裝置,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,使其不產生諧波,且不消耗無功功率,或根據需要對其功率因數進行控制。
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)根據其與補償對象連接的方式不同,分為并聯型和串聯型兩種,而并聯型濾波器在實際中應用較廣。下面以并聯型有源濾波器為例,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動作和非線性負載所產生的高頻分量;負載為諧波源,它產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生電路(PWM信號發生電路、驅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,補償電流發生電路的作用是根據指令電流發出補償電流的指令信號,控制逆變主電路發出補償電流。
作為主電路的PWM變流器,在產生補償電流時,主要作為逆變器工作。為了維持直流側電壓基本恒定,需要從電網吸收有功電流,對直流側電容充電時,此時作為整流器工作。它既可以工作在逆變狀態,又可以工作在整流狀態,而這兩種狀態無法嚴格區分。
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,然后經指令電流運算單元計算出補償電流的指令信號,再經PWM控制信號單元將其轉換為PWM指令,控制逆變器輸出與負載中所產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濾波器并聯使用的方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔有源電力濾波器的部分補償任務。由于LC濾波器與有源電力濾波器相比,其優點在于結構簡單、易實現且成本低,而有源電力濾波器的優點是補償性能好。兩者結合同時使用,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諧濾波器和高通濾波器,承擔了補償大部分諧波和無功的任務,而有源濾波器的作用是改善濾波系統的整體性能,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阻抗發生諧振的可能,因此在有源電力濾波器與LC濾波器并聯使用方式中,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阻抗之間發生諧振。論文參考。
2.無功與諧波自動補償裝置控制系統設計
2.1系統技術指標
(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絡的功率等級: 500kVA。
(4)在無源補償網絡容量范圍內,補償后的電源電流:功率因數高于0. 9,總諧波畸變系數(THD) <5%,三相負載電流的不對稱系數<3%。
(5)可適用的運行環境:室內;溫度-20~
55℃;相對濕度<90%。
2.2有源濾波器控制系統的設計
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據處理;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。所以用于數據采集和過程控制。
中央控制器由F2407實現,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完成數據交換。通過這兩個DSP芯片的互補結合,可充分發揮各自的優點,使控制系統達到最佳組合。各相無源補償網絡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.結論
3.1提出了一種新的電力系統諧波與無功功率的綜合動態補償方式,對無功與諧波自動補償裝置主電路和控制系統工作原理進行了分析。
3.2由于電源系統的諧波對應于一個連續的頻譜,投入有源濾波器可以大大改善濾波性能,并能抑制LC電路與電網之間的諧振。有源濾波器的控制系統采用了基于雙DSP結構的全數字化控制平臺。論文參考。
3.3在此項目的實踐中,電力系統的功率因數提高到0.9以上,完全符合此項目合同的技術性能指標。同時使供電網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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無功補償技術論文范文2
[論文摘要]低壓電網如何有效保持良好的工作狀態，降低電能損失，與電網穩定工作、電力設備安全運行、工農業安全生產及人民生活用電都有直接影響。分析無功補償的作用和主要措施。
無功補償是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低電能的損耗，改善電網電壓質量。
從電網無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，尤其是以低壓配電網所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配
置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。
一、低壓配電網無功補償的方法
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。
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。
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為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。
（一）單負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 )
若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1，則：Qo
根據電機學知識可知，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，在考慮導線較長，無功經濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。
4．按電動機額定數據計算：
Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)
K為與電動機極數有關的一個系數
極數：2468 10
K值： 0.70.750.80.850.9
考慮負載率及極對數等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上。此法在節能技術上廣泛應用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態下，其補償效果較差。
（二）多負荷補償容量的選擇
多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。
1．對已生產企業欲提高功率因數，其補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km為最大負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，可取0.8～0.9;Tm為企業的月工作小時數；tgφ1、tgφ2是指負載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無功電能表讀數求得。
2．對處于設計階段的企業，無功補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn為年平均有功負荷系數，一般取0.7～0.75;Pn為企業有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據企業負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。
多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。
三、無功補償的效益
在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統中，以致電網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在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。
（一）節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。
（二）降低系統的能耗。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，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，這樣線損 P減少的百分數為：
ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%
當功率因數從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）改善電壓質量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為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輸送有功負荷P產生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產生的；
配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無功負荷Q產生的
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荷Q產生的。
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，補前功率因數為0.857，補償后功率因數為0.967，根據上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
四、結束語
在配電網中進行無功補償、提高功率因數和做好無功優化，是一項建設性的節能措施。本文簡要分析了三種無功補償的方法和兩種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。在實際設計中，要具體問題具體分析，使無功補償應用獲得最大的效益。
參考文獻
無功補償技術論文范文3
劉 剛 國網吉林省電力有限公司四平供電公司檢修分公司 136000
【文章摘要】
無功補償具有穩定電壓且降低能源消耗的作用，在使用的過程中融入電力電子技術，更能夠發揮其自動控制的優越性。本論文著重于探究無功補償自動控制中電力電子技術的應用。
【關鍵詞】
無功補償；自動控制；電力電子技術
隨著中國企業規模的擴大化，對于生產加工和生產提出了更高的質量要求，生產設備的運行效率也要有所提高，以獲得低成本、低能耗、高產出的效果。將電力電子技術應用于無功補償自動控制中，可以對電力控制電路進行仿真，以充分地發揮電力電子技術在無功補償中的優越性，完善無功補償的作用。
1 電力系統中無功補償裝置的應用
1.1 電力系統無功補償的應用效果
電力系統規模不斷地擴大，電力負荷需求增高。在電網運行中，無功補償起到了提高電網運行功率因素的作用，不僅改善了供電環境，而且在提高供電效率的同時，降低了變壓器和輸電線路在電力運行中的損耗。在電力系統中安裝無功補償裝置，使電網可以保持平衡運營狀態，在安全運行中不僅節能降耗，同時確保了電能質量。
1.2 電力系統無功補償應用的措施
1.2.1 無功補償電力容器
從設計的角度而言，無功補償電力容器無論是安裝、運行，還是維護工作，都是相對簡單的，但是其在使用的過程中， 通常實施的是感性的無功補償，無法做到持續性的調節。此外，電力電容器的負電效應會降低電網電壓，與此同時補償電流也會有所下降，電容器的補償容量下降， 導致補償的無功量迅速下降，加之諧波干擾，電力電容器就會出現被燒毀的現象。
1.2.2 無功補償同步調相機
同步調相機是同步旋轉式的發電機， 屬于是無功率動態補償性裝置。其工作原理是通過調節勵磁系統，有容性的或感性的無功功率發出。由于同步調相機運行過程中，處于旋轉狀態，因此會有噪音，損耗也相對較高。當然，要做好機器的檢修和維護工作也是很難的?，F階段電力系統無功功率變化迅速，而同步調相機運行速度慢，且難以控制，因此而難以滿足有效調節的要求。
1.2.3 靜止無功補償裝置
與電力容器和同步調相機相比，靜止無功補償裝置摒除了兩者所存在的缺點， 運行過程中噪音小，且運行速度快。隨著電力電子技術的快速發展，各種新型的開關器件被研制出來，并在靜止無功補償裝置中得以應用，獲得了動態補償效果。但是，從運行成本的角度而言，雖然靜止無功補償裝置降低了裝置維修維護成本，但是設備造價高，且還需要加裝濾波電路。
2 無功補償自動控制中電力電子技術的應用
在無功補償的執行機構中，主要包括機械式接觸器、無觸點晶閘管和電子復合開關三種。
2.1 機械式接觸器
無功補償開關設備是通過與電容器開關并聯實現的自動控制。當電流輸入中初始電壓為“零”，根據接觸，實現合閘時電壓激增。此時所出現的電容器涌流，會嚴重影響到電容器。設置機械式接觸器就是為了對電容器組的涌流有效抑制，起到限流電阻的作用，同時還確保不會出現電壓下降和能量損耗。
2.2 無觸點晶閘管
電容器組處于并聯運行狀態的時候， 很容易出現涌流現象，將接觸器觸頭上粘結盒燒毀。將電力電子技術應用于其中， 研制出無觸點晶閘管，又被稱為“固態繼電器”。其在運行的過程中，電壓過零時， 即可將可控硅利用起來，發揮自動控制的作用。當電流為“零” ，無觸點晶閘管會自動切斷，避免了由于拉弧出現而在電容器合閘時出現涌流。但是，無觸電晶閘管運行中存在著弊端，即諧波電流產生的時候，影響到電容器的持續運行。特別是設備的溫度逐漸提高，即便是有風扇排熱， 也很難發揮效用。
2.3 復合開關
針對于無功補償中所出現的涌流現象，復合開關可以確保在電流過零的時候，抑制涌流。實現這種效果的原因在于， 其采用的并聯方式中，有可控硅，且實現交流接觸，使得電流有效導通，對于電力系統的開關以有效控制，且正常運行情況下并不會有功耗出現。補償電容器投入使用中，根據使用功能可以選擇兩種復合開關，即單相分補和三相共補復合開關。提高系統運行效率，且降低運行成本，可以采用單相分補復合開關和三相共補復合開關綜合接線的方式。
3 電路仿真
電路仿真主要包括兩個方面，即主電路的仿真和控制電路的仿真。主電路仿真以工程仿真為主，使用Matlab 軟件，同時還可以實現強大的數學計算功能，有效地進行矩陣處理和繪圖處理。工程仿真中， Matlab 軟件可以支持各種工程領域，而且還可以根據技術特點而不斷地更新，根據應用領域的需要而不斷地完善。
從主電路的結構模式上來看，主要包括兩個部件的連接，即晶閘管和交流接觸器的觸頭，其中的晶閘管為反并聯連接。當處于運行狀態的時候，采用了交流接觸器投切，交流接觸器的觸頭會有電弧產生，根據波形進行判斷，其所做出的反映通過瞬間尖峰進行判斷，當有電容投入的時候，就會在短時間內有超過額定電流八倍的涌流產生。當安裝了補償電容器之后，就會在一定程度上減少輸電線路中所流通的電流，使得自動控制設備的能耗有所降低。在三相電路中，當有電流相位有所降低，且電壓值呈現出下降的趨勢的時候，補償效果就會呈現出來，非常顯著。
將電力電子技術融入到無功補償裝置中，提高自控技術的功能性，從符合開關的設計上就可以體現出來。此時的投切電路容量可以達到200Kvar，當控制電壓為“零”的時候，處于自動控制電路中，可以使得可控硅被觸發0.2 秒的時候，就會發生晶閘管接觸器閉合，此時，波形圖并沒有出現波動異常。將電容器取出，從計算機電路進行仿真模擬操作，雖然并沒有對于時間做出規定，卻要求施加晶閘管觸發脈沖，可以保證換流及時，以使電網在運行的過程中，避免出現過大尖峰現象。
4 結語
綜上所述，當電網在運行的過程中， 沒有適當的無功補償，就會使電網負荷有所降低，且有無功潮流出現。通過采取無功補償，可以保證電網運行，且實現節能降耗。將電力電子技術應用與無功補償自動控制中，成為了優化無功補償的有效方式。
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無功補償技術論文范文4
[論文摘要]線損是電網電能損耗的簡稱。線損率是線損電量占供電量的百分數，是反映電網規劃設計、技術裝備和經濟運行水平的綜合性技術經濟指標。為此，首先討論了運行措施，接著分析了提高功率因數、合理配置變壓器、應用計算機技術實現最優運行方式的選擇，最后研究了做好電網及設備的經濟運行和加大電網設備技術改造力度。
一、引言
線損是電網在輸送和分配電能過程中，各設備元件和線路所產生的電能損失，它包括固定損失、可變損失和其它損失。
固定損失是指電網中的設備或線路的電能損失不隨負荷的變化而變化，它與外加電壓、設備容量和產品質量有關。如電網中的變壓器鐵損，電纜和電容的介質損失，其它各種電器設備和儀器儀表線圈的鐵損及絕緣子的損失等。影響固定損失最大的因素是變壓器中的磁滯損耗和渦流損耗，即變壓器的空載損耗，簡稱鐵損。
可變損失是指電網中的設備和線路的電能損失隨負荷電流的變化而變化。如變壓器的銅損、其它設備線圈的銅損和輸配電線路的可變損失。影響可變損失最大的因素是流經線路和設備線圈中的電流，它與電流的平方成正比。其它損失是指在供用電過程中，由于管理不善所造成的損失。
二、運行措施
運行措施是指通過運行手段來控制整個電網的損失，主要手段有：
（一）電網運行時，環網供電的情況往往是有的，環網供電線路可根據潮流分布原則，找到一個經濟功率分點，將功率分點打開，這是很經濟的。有時可以調整變電站的變壓器閉環運行，強行分配負荷，以達到最經濟運行。兩臺變壓器并列運行時，應根據變壓器的經濟運行曲線確定最經濟的運行臺數；
（二）充分發揮有載調壓變壓器的作用，使母線電壓保持在額定值范圍內：
（三）合理調整負荷，加強需求側管理提高負荷率；
（四）合理分布電容器，使其發揮最大的經濟效果；
（五）監視系統的無功電流，及時起、停無功補償設備，力求做到全網平衡、就地平衡；
（六）由于10kV配網負荷相對比較穩定，可以通過加大導線截面，縮短供電半徑，在配網中合理增加無功補償設備，平衡配網中的三相負荷，加強統一檢修，提高檢修質量，開展帶電作業，減少線路停運次數，保持配電系統的電壓質量可以有效地降低線損。
三、提高功率因數、降低電網損耗
采用合理的無功補償方式一般采用并聯電容器作為人工補償，包括個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。采用低壓電容器在變電所低壓側集中補償，或者對電氣設備個別進行補償，可以使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低電網損耗，補償效果較高壓側補償好。高壓集中補償主要適用于用戶遠離變電所，或者是在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以起到一定的補償作用。
配置合適的無功補償裝置首先，應確立合適的無功補償容量，然后根據實際情況合理地配置無功補償裝置，盡量采用新技術、新設備。例如，可采用無功動態補償裝置來提高電網的功率因數，優化電能質量。
四、合理配置變壓器
變壓器容量的配置是電網經濟性的一個重要因素，配置變壓器需要注意以下幾個問題：要合理選擇變壓器容量，避免“大馬拉小車”現象，不要因容量的不合理而加大電能的無功損耗。變壓器容量越大，它空載需要的無功功率越大，經驗表明，變壓器容量在負荷的65％，～75％時效率最高。因此，對長期處于輕載運行狀態的變壓器，應更換為小容量變壓器；對長期處于滿載運行狀態的變壓器，要及時調整負荷或更換較大容量的變壓器；對于空載或輕載變壓器應及時停運。合理的合并輕載變壓器，例如，對農業排灌用變壓器，可考慮限時停輕載、空載，晚上沒有用戶時停，早晨有用戶再送，這樣可降低不必要的空載損耗；變壓器各相間負荷嚴重不平衡時，要及時調整，盡量使各相負荷趨衡。
五、應用計算機技術實現最優運行方式的選擇
電力部門可充分利用調度自動化系統、網損在線檢測系統、負荷監控系統等完善線損管理手段。如利用計算機軟件進行潮流計算、潮流分析工作。重大方式變化時，及時進行潮流計算，選擇最佳運行方式使其損耗達到最小；利用調度自動化系統，制定出各變電所主變的經濟運行曲線，使各變電所主變保持最佳或接近最佳運行狀態，保證主變的經濟運行。
六、做好電網及設備的經濟運行
（一）適當提高電網的運行電壓。大家知道，線路和變壓器中的可變損耗與運行電壓的平方成正比．提高運行電壓可以降低線損。所以我們可以利用這個原理來降低線損．但是也只能在額定電壓的上限范圍內適當提高。
（二）優化運行方式。應根據科學的理論計算決定電網是合環運行還是開環運行，以及在哪一個點開環是與電網的安全、經濟運行密切相關的。優化主變運行。使變電所主變保持最佳的運行狀態，從而降低損耗。
（三）均衡三相負荷。應使配電變壓器低壓測電流的不平衡度小于10％。因為三相負荷不平衡時，損耗要增加，同時還造成變壓器的不安全運行。
（四）合理安排設備的檢修，搞好設備的維護管理，降低電能泄漏。
七、加大電網設備技術改造力度
（一）結合不同電網的實際情況，采取電網升壓改造、簡化變電電壓等級、增加并列線路運行(DN裝復導線或架設第2回線路)、更換細截面導線、環網開網運行、增設無功補償裝置，采用低耗能和有載調壓變壓器等措施，降低電網電能損耗。
（二）延伸高壓供電至負荷中心，增大導線截面，縮短配網供電半徑，減少迂回供電，有計劃有步驟地更換和淘汰高損配電變壓器，逐批更換老化的進戶線，降低配電網損耗。
（三）進一步加大電能計量裝置改造力度，降低計量裝置損耗，提高計量裝置的精度和準確性。
八、總結
總之，降低電能損耗是一個內容豐富，涉及面廣的工作，具有很強的技術性、經濟性。尤其是在“十一五”能源規劃中，強調提高能源效率，強化公眾節能意識，建設節能型社會，這對節能降耗工作將起到了推動作用。
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無功補償技術論文范文5
關鍵詞：10kV配電網，無功補償
前言：
隨著我國經濟與科學技術的發展，根據我國電力部門近年來的網損統計10~220kV電力系統的網損率達10％，其中10kV配電網的網損占60％左右而配電線路中流動的無功功率造成的有功損耗所占比例很大，因此，在10kV配電網中進行無功補償，對降低網損的作用是十分明顯的，也是十分必要的。，10kV配電網。為此對10kV配電網無功補償技術進行了分析研究，為相關技術的理論提供基礎。
1無功功率
凡有電磁線圈的電氣設備，就要消除因電磁場引起的無功功率。在10kV配電網中所需的無功功率，主要包括配電變壓器的勵磁所損耗的無功功率QO、配電變壓器繞組電抗所損耗的無功功率QT、線路電抗所損耗的無功功率QL及感性用電設備損耗的無功功率QF。即Q＝QO+QT+QL+QF。
所產生的無功功率，對供電和用電產生了諸多不良影響，如：
1）由于輸送無功功率將引起有功功率損耗，當用電客戶需要有功功率P為一定時，無功功率Q越大則網絡中的功率損耗就越大；
2）無功功率將造成電壓損失增大；
3）降低了輸變電設備的供電能力；
4）降低發電機有功功率的輸出；
5）造成低功率因數運行，使電氣設備不能充分發揮。從以上影響看出，不論是從節約電能，提高供電質量，還是從提高供電設備的供電能力而言，都必須對供用電電網和設備進行無功補償，以便改善功率因數，提高系統的供電能力，使供用電系統在經濟合理狀態下運行。
2無功功率補償原理及原則
在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓同相位，純電感負載中電流滯后電壓90度，純電容負載中電流超前電壓90度，也就是說純電容中電流與純電感中的電流相位差為180度，可以相互抵消，即當電源向外供電時，感性負載向外釋放的能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現了無功功率就地解決，達到補償的目的。
無功功率補償原則有：
1）為減少無功功率在線路上流動造成的有功損耗，無功功率補償應就近就地進行。
2）對于配變勵磁無功損耗宜采用固定方式補償，但考慮到運行維護及電容器本身的性能等因素，沿線各配變的無功補償點不應超過三處，以二處為宜。對線路感抗所消耗的無功功率，應在配變無功補償時統籌考慮。
3）對感性負荷用戶，應在用戶處進行無功補償，以補償感性負荷及變壓器繞組的無功損耗，并隨無功負荷的變化而自動投切電容器組。，10kV配電網。從電網長期經濟運行的角度出發，只要不出現過補償，功率因素補償得愈高愈好。
3無功功率補償技術要求
1）為提高10kV配電線路的供電可靠性和供電可靠率，使電力系統運行穩定、安全、經濟。通過城、農網的建設與改造工作，對10kV配電線路加裝無功補償裝置系統，能使配電網供電能力和客戶端電壓質量明顯改善、供電可靠性顯著提高。
2）國家電力公司下發關于電力行業創一流的文件中，要求10kV功率因數不小于0.9，線損不大于5%，及電壓質量和無功補償的運行管理等內容，其主要解決的問題關鍵之一，是在10kV線路中投入一定的電容器，采用固定或自動相結合的投入方式實現無功補償。如果在一條供電線路中投入固定的電容器組，一般是按線路低負荷進行計算，而自動補償量是在線路滿負荷時計算出來的值，一條線路有固定和自動補償兩種方式相互配合，即可達到理想的效果。
3）無功補償的原則是就地平衡，根據農網配電線路的實際情況比較復雜，不可能是統一模式，所以要采用分散和集中、固定和自動相結合的方法，分三步進行：一是變電所內按主變壓器容量的15%左右安裝固定補償電容器組。二是在線路負荷中心或某處按低負荷時的無功需求量安裝固定補償電容器組。，10kV配電網。三是在線路負荷中心的上側安裝自動補償電容器組。
4）對于農網主要使用的10kV配網系統，完整的無功補償應該包括變電站集中補償、10kV線路補償和用戶端低壓補償，再加上隨機補償，即“3級補償+隨機補償”。
5）考慮到兼顧降低線損、提高力率與電壓的效果，線路補償原則是通過在線路電桿上安裝電容器實行單點或多點電容器補償，單點補償地點選在離線路首端2/3處，補償的容量應為無功負荷的2/3；兩點補償分別裝設在距首端2/5和4/5處；若線路較長，負荷較大，實施固定補償與自動補償相結合、在線路上三點進行分散補償：第一組裝設在該線路2/7處為固定補償；第二組為自動補償，裝設在該線路的4/7處，也是負荷較為集中地段；第三組為固定補償，裝設在該線路的6/7處；多點補償是采用分支線分段補償方式，對分支較大或線路較長負載自然功率因數低的線路進行補償。根據農村實際狀況，農網線路補償的補償點不宜過多；控制方式應從簡；保護方式可采用熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓簡單保護。
6）確定某一條配電線路的補償容量，應根據該線路的平均無功負荷和最小無功負荷計算，當線路的最小無功負荷小于平均無功負荷的2/3時，考慮到無功不應倒送，可安裝固定的補償裝置，但應按最小無功負荷確定補償容量。當線路中有較大無功負荷點時，除應考慮與線路始端的距離外，也應考慮大的無功負荷點。實際裝設補償裝置每組以100～200kvar為宜。
4無功補償方式
4.1負荷的無功功率補償
負荷的無功補償應在配變二次側，即在電力用戶處進行補償。無功補償主要是按提高功率因素的要求來計算補償電容器的補償容量。補償電容器的容量應隨著負荷的變化而變化，因此需要能自動投切一部分電容器組，以達到最佳無功補償的目的。
4.2配變無功功率補償
配變的無功損耗由QO和QT兩部分組成。QO場是用來建立磁場的勵磁無功損耗，與負荷電流無關，QT場是與負荷電流的平方成正比的漏磁無功損耗，已在負荷處進行補償。，10kV配電網。配變固定無功損耗的補償，應該根據配變的固定無功損耗和線路無功損耗來研究補償容量和補償位置。
5.無功自動補償的控制策略
按電壓無功綜合控制，采取的控制策略如圖1所示：
（1）運行點在0區，即電壓合格，無功也合格，不動作。
（2）運行點在1區，即電壓越上限，控制策略為切電容。
（3）運行點在2區，即電壓合格但接近于上限，與電壓上限的距離小于UC，無功越上限，此時控制策略為不動作。
（4）運行點在3區，即電壓合格且遠離電壓上限，無功越上限，此時應進一步考慮功率因數的值，如果功率因數小于功率因數下限(無功越大，則功率因數越小)，則投電容，否則，不動作，這樣做主要是為了防止負荷較大時投切頻繁，類似于按無功和功率因數綜合控制。
（5）運行點在4區，即電壓越下限，控制策略為投電容。
（6）運行點在5區，即電壓合格但接近于下限，與電壓下限的距離小于UC，無功越下限，此時控制策略為不動作。
（7）運行點在6區，即電壓合格且遠離下限，無功越下限，控制策略為切電容。，10kV配電網。
圖1 電壓無功綜合控制原理
6.保護功能
并聯電容器補償裝置的故障、電容器本身的制造質量及其控制與保護裝置的配置、電網運行參數和運行狀態等直接關系到設備的可靠性和使用壽命，影響到電力企業及社會的經濟效益。為此，10kV柱上無功自動補償裝置中設置了完善的保護功能，以控制各種故障的發展，更好地提高功率因數、降低電能損失、減少設備損壞，提高電網的可靠性。，10kV配電網。
結束語
目前，在配電網特別是工農業配電網中，用電負荷自然功率因數低，無功消耗大，對電網的供電質量和供電效益影響較大，因此搞好配網無功補償，有益于改善系統電壓和用戶電壓質量、降低線路損耗、減少運行費用、提高經濟效益，同時也能提高社會效益。
無功補償技術論文范文6
（鄭州市城市照明燈飾管理處，河南 鄭州 450045）
【摘 要】隨著生活水平的提高人們的夜生活也越來越頻繁。再加上節能減排的思想逐漸深入人心，對路燈的照明功能要求得也越來越高，對路燈的發光效率，省電功能極為重視。隨著技術水平的提高，對補償技術進行合理的選擇能大大降低電網損耗，提高電網質量。
關鍵詞 照明；電氣系統；無功補償技術
1 我國市政路燈照明情況
路燈照明電氣系統是我國市政運行中必不可少的公共設施之一，隨著我國經濟的飛速發展，我國人們的日常生活水平也在逐漸的提高，人們對生活上的物質與精神享受的追求也在逐漸的提升，但是，由于城市化建設腳步的加快，生活在城市中的居民的生活步調也在逐漸的加快，整日忙于工作，很少有時間享受生活，因此，在城市生活的人們漸漸習慣了在白天努力的工作，提高自己的物質水平，夜晚盡情的娛樂，放松自己的神經，享受愉快的精神享受的生活方式，以至于人們夜晚歸家的時間越來越晚，有的人甚至到凌晨時分才會回家。路燈照明電氣系統的設置，照亮了漆黑的黑夜，為晚歸的人的人身安全提供了保障，避免人們因為走夜路而出現交通安全事故等威脅人們生命安全的事件發生。
目前我國的市政路燈照明電氣系統大都是使用光感控制，人們只需要在路燈照明電氣系統中設定一個臨界的光感數值，路燈就能夠自動的控制開關。只要路燈的周圍的光線的亮度降低，路燈就會自動的打開，照亮人們行走的道路，等到黑夜過去，黎明到來后，路燈就會自動關閉，避免了造成更大的能源浪費，也能夠更好的履行路燈照明電氣系統的功能。在光控燈被研發應用以來，我國的城市路燈照明電氣系統都是由政府相應的部門統一的進行控制，在不同的季節分別制定相應的路燈開啟和關閉的時間，然后，工作人員就會嚴格的按照規定的時間啟閉路燈，但是，雖然對于不同季節的都制定了不同的啟閉時間，可是，每一年、每一個季節、每一天中太陽的升起和落下的時間都是不同的，而且不同的地區在不同的時間的光照強度也是不同的，如果對路燈的啟閉時間進行嚴格的規定就會導致大量的電能被浪費，或者不能夠很好的發揮路燈照明電氣系統的作用，因此，當光控技術被研發出來后，第一時間就被應用到了我國市政的路燈照明電氣系統中。
但是，隨著社會的進步以及能源危機的逐漸惡化，人們低節能環保的重視程度也在逐漸的上升，為了迎合市場的需求，越來越多的節能環保產品被提出，并越來越普及。其中節能燈的發明對于減少電能使用，保護人們的視力都有較大的用處，因此，也逐漸的被應用到我國城市的路燈照明電氣系統中，使我國的路燈照明電氣系統發展的更好。
2 無功補償的含義
無功功率補償簡稱無功補償，在電子供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。由于無功補償在提高供電效率等方面有著特殊的作用，因此，無功補償技術在我國市政路燈照明電氣系統中應用的較為廣泛。
經過多年的研究表明，在交流電通過純電阻性的負載時，所有的電能都會轉化成熱能，而不能夠繼續傳輸電能，從而造成大量的電能浪費，為了解決這一問題，研究人員對各種元素組成的導電體的導電能力都進行了研究，根據研究結果研究人員可以推斷，如果交流電通過純容性或者純感性負載的時候，電能不會轉化成為熱能，也就是說，電能在使用純榮性或者純感性負載材料運輸時，在運輸過程中不會產生能源消耗，雖然，目前世界上并沒有發現存在純容性或者純感性負載，但是，研究人員可以盡可能的提高電能運輸時所使用的混合性負載中的純容性或者純感性負載的比例，如此一來，當電能通過混合性負載時就會有一部分電能不會轉化為熱能，減少電能的運輸損失，提高電能的利用率，緩解我國能源緊張的問題。無功補償技術就是能夠降低電能運輸的概率，減少電能在運輸過程中所產生的熱損失的數量的技術，對于提高電網的穩定性，減少電能的損失有重要的作用。
3 無功補償技術存在的問題
隨著社會的進步，科學技術的不斷發展，人們對無功補償技術的要求也在逐漸的提高，隨著能源危機的逐漸的加重，人們對如何減少電能的浪費和損耗成為當前研究的重點，而無功補償技術由于其對于提高電網的穩定性，減少電能在運輸過程中的損失由重要的作用，而成為當前研究的重點，也使得無功補償技術中存在的問題越來越突出。在無功補償技術中存在的最主要的問題就是補償方法，目前對于城市街道照明系統的無功補償仍是基于用戶側為基本出發點，僅僅只著眼于路燈功率因數的補償，而不是從整體的角度來看問題，沒有充分考慮到電網的能源消耗。想要城市路燈照明電氣系統得到最大程度的減少電能損失，就要從整個的路燈照明電氣系統出發，將無功補償技術應用到整個電網中，才能夠最大程度的減少電能在運輸中的損失。
其次，在無功補償技術的應用中存在的另一個主要問題就是無功倒送。無功倒送現象在當前我國市政路燈照明電氣系統中較為常見，而且產生的影響較為惡劣，無功倒送不僅會增加電能運送中的變壓器和輸電線路的損耗，降低變壓器和輸電線路的使用壽命，還會導致設備經常會出現故障，而不能夠正常的工作，如果不能夠很好解決無功倒送的問題就會嚴重影響市政路燈照明電氣系統的使用情況。
4 對無功補償的優化策略
4.1 無功補償的優點
無功補償在市政路燈照明電氣系統中的應用有很大的作用，因為無功補償技術在路燈照明電氣系統中的應用能夠提高電網的穩定性，減少電能在輸送的過程中的損失，而且不同設置的無功補償技術也具有不同的優點，目前使用的一些小型的無功補償箱，能夠非常方便的安裝在需要進行無功補償的設備上，而且無功補償距離短，節能降損效果顯著，設備接線簡單、維護方便等等，這些優點使得無功補償技術的應用越來越廣泛，提高了我國市政路燈照明電氣系統的使用的壽命，提高了電網的穩定性，減少在路燈照明期間電能輸送的過程中造成的電能損失，對緩解我國能源危機的情況有很大的意義[1]。
4.2 無功補償的應用
目前我國市政路燈照明電氣系統中的無功補償的應用情況主要可以分為兩種，一為照明系統配置專為單燈特別補償用的電容器單燈，從而實現照明系統的單燈補償；二為基于三相或單相電源燈的功率因素比實際偏低等客觀特征，使用能夠有效負載功率因數和并能夠在城市街道配置的專用路燈變壓器，并且為其配置三相或單相電力電容器，從而促使市政路燈照明電氣系統集中補償的有效實現。而在實際的無功補償技術的應用中，單燈補償模式由于其良好的性能和較高的耐壓能力使得其在市政路燈照明電氣系統中應用的更為廣泛[2]。
5 結束語
路燈照明對城市的發展有著重要的意義，節約資源，降低損耗是現今社會發展的必行之路。用有限的資源，做更多的事，從小的方面一點點改善，終會有一天會發生質的突越。
參考文獻
［1］張明軍,曹立霞,厲吉文,董潔,程新功,高宇英,劉乾業.智能型低壓補償裝置若干問題的探討[J].電力電容器,2012(04):43-47.doi:10.3969/j.issn.1674-1757.2012.02.012.
