低压无功功率是配电网重点关注的问题之一,目前治理手段相对丰富。低压电网进行无功补偿能带来如 下好处:提高功率因数,降损节能或避免功率因数罚款;减少无功静态扰动,改善系统静态电压;减少无功动态扰动,改善系统暂态电压; 滤波补偿,兼顾谐波治理;降低无功对配电容量的占用,提高系统输电能力,提高电压合格率。

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现如今,随着城市的发展 ,高层商业建筑不断增加,也就是我们通常所说的大厦建筑,在这些高层商业建筑的配电系统中,由于大量产生谐波的非线性负荷动力设备 及用电设施的广泛应用,如:采用电子整流的照明系统;个人电脑等现代化办公系统;数据交换系统(作为数据处理及交换存储平台的IDC 机房);采用变频驱动的大厦供水、供暖、新风、空调、电梯、消防系统;以及用于大厦安保的楼宇监控系统等等。大量的谐波电流注入到 配电网络中,并使电网电压也产生不同程度的畸变,这种谐波“污染”会对配电网络和用户产生严重的危害,构成了大厦供配电系统运行的 安全隐患;同时,大量无功谐波电流注入系统,占用了系统容量,增加了系统运行负担,在对系统造成危害的同时造成了电能的无谓浪费, 严重降低了电力系统的电能质量。

1.严重危害系统运行安全。 1.1 输电线路过热易引发电气火灾;1.2 电力电容器等易被击穿造成电气事故;1.3 降低断路器分断能力,易引发保护装置误动作,造成无 故停电,增加因业主不满带来投诉;1.4 各项电气事故很可能造成人员伤亡及更大损失;

2. 主动治理,既从谐波源本身出发,是谐波源产生谐波或降低谐波源产生 的谐波。治理的方式有:增加变流装置的相数或脉冲数;改变谐波源的配置或工作方式;采用多重化技术,将多个变流器联合起来使用,将 多个方波叠加,以消除频率较低的谐波,得到接近正弦波的阶梯波,但装置复杂,成本较高;谐波叠加技术和PWM技术也是很好的主动治理 方法。

目前电力系统中应用最多,最为成熟的FACTS设备就是静止无功补偿器 (Static Var compensation, SVC)。它通常由负荷并联的电抗器和(或)电容器组合而成,且其中歪歪有一个可调的。可调电抗器包括晶 闸管控制的电抗器(TCR)或晶闸管投切的电抗器(TSR)两种形式。电容器则通常包括与谐波滤波器电路结合成一体的固定的电容器(FC) 或机械投切的电容器(MSC),或在需对电容进行高速或非常频繁投切时所采用的晶闸管的手段。以日本为例,截止2001年底,共生产了264 台容量高达9018Mva的并联无功补偿器,其中92%以上为基

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于晶闸管的SVC。全世界截止1999年已有总装机容量超过50000Mvar 的装置投入运行。

统一潮流控 制器(Unified power flow controller,UPFC)将一个由晶闸管换流器产生的交流电压串入并叠加在输电线相电压上,使其幅值和相角皆 可连续变化,从而实现线路有功和无功功率的准确调节,并可提高输送能力和阻尼系统振荡。美国西屋电气公司研制出一种简化的UPFC称为 串联潮流控制器(Serial power flow controller,SPFC),其基本结构和SVC类似,区别是其输出变压器串联接入输电线。SPFC造价明显 低于UPFC,但功能可与之相比且优于SVG。中国电力科学研究院、东南大学、清华大学等单位也进行了理论研究和仿真实验,研究结果表明 :UPFC具有良好的效果和功能。

对于大负荷用电企业,按照无功补偿的种类又分为高压集中补偿,低压集中补偿和低压就地补偿。在补偿容量相等的情况下,低压 就地补偿减低线损最有效,其原因是这种方法就地补偿了负荷的感性部分,使流经线路和变压器上的无功电流大大减小,显然此种方法所取 得的经济效益最佳。

负荷补偿是一个经济问题,因为在我国,电价是同功率因 数有关的。目前,我国有关电能质量标准有:GB12325-90《电能质量供电电压容许偏差》、GB12326-90《电能质量电压容许被动和闪变》、 GB/T15543-1995《电能质量三相电压容许不平衡》等。国家制定以上标准,如果未经补偿时功率因数小于0.8,则进行无功功率补偿是有较 好经济收益的。

近年来,随着我国医疗卫生事业的发展和医疗体制改革的 推动,全国卫生机构总规模和服务质量追念提高。随着医疗条件的改善,医院病房、门诊急诊、输液、科研试验各大楼普遍使用了中央空调 系统,病人看病的环境更加舒适,这也带动了电力需求的增长,使医院的用电量比以前翻番,医院已成为城市用电大户之一。与此同时,谐 波、三相不平衡等一系列电能质量问题随之而来,带来的用电安全隐患极大。

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矿热炉是一种高能耗的电冶炼炉,具有电阻电弧炉的特性。其功率因数是由炉内电弧及电阻R和电源回路中(包括变压器、短网、集 电环 、导电颚板及电极)的电阻r和电抗x值的大小来决定。

低压补偿是 利用现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容接入矿热炉的二次侧的无功补偿装置。该装置不仅是无功 补偿装置原理的 最好体现,还可以使矿热炉的功率因数在较高值运行,降低短网和一次侧的无功消耗,消除3次、5次、7次谐波。调平三相 功率,提高变压器 的输出能力。控制的重点使三相功率不平衡度下降,达到三相功率相等。使坩锅扩大、热量集中,提高炉面温度,使反应 加快,达到提高产 品质量、降耗和增产的目的。