动态无功补偿十篇

动态无功补偿篇1

关键词：配电系统；静止无功补偿装置；动态无功补偿技术；解决措施

随着电子科学技术的不断发展进步，尤其是很多电器设备的大肆使用，使电力系统的荷载日益加重，不仅降低了电力输送的质量而且对正常的经济运行也有着潜在的不利影响。尤其是一些冲击性比较强的负荷，功率因数比较低，并且无功变化很急剧，当它们运行时往往会造成电压起伏落差很大，这不仅对电里线路造成的很大的损耗而且还会影响电力系统对正常用户供电的质量，因此，加强对静止无功补偿装置的技术探讨并进行具体的实践能够在提高输电容量，加强稳定性，增强节能效果等方面发挥重要作用。

一、静止无功补偿装置动态无功补偿技术概况

1、静止无功补偿装置动态无功补偿技术简介

在我国科技与经济同时得到了很大的进步，电气自动化领域也发生着日新月异的变化，在变电站，高铁牵引系统中都应用了电气自动化技术。然而高速电气自动化技术的应用中存在着关于单相电力牵引的负荷复杂变化的问题，这些问题不仅会会导致无功功率的提升，还会增加注入电力系统的谐波和负序。这样一来，影响了电气自动化系统的资源利用率、降低了电力系统的安全性和系统的总体效益。根据，现有的电气自动化系统研究，我们可以知道，其中较为明显的主要有三个问题，谐波、负序和无功。虽然目前，国外已经有了不少对这些问题的研究结果，但是，对于我国这个人口大国来说，电气自动化在供电所应用的压力非常大，其中非线性因素带来的不可控问题更为严重了。近年来，出现的一些较为严重的大型电机厂组事故等，给企业和社会带来了巨大的经济损失，通过引入无功补偿技术，能够达到解决电气自动化系统非线性等问题。

在供电系统中，一个非常重要的评价标准是电能质量，而电压是电能质量的最核心的影响因素。常见的很多关于电气自动化系统出现无功状况，多是受到阻抗问题和功率因素问题的影响，从而导致电网受到无功效果的。静止无功补偿装置动态无功补偿技术可以把逆变器通过变压器并联在电网上来对其交流侧电流的相位或者幅值进行相应控制，并能够实时观察到核载量的变化，根据无功功率的需要来进行动态的补偿处理，以便于实现快速动态调节无功功率的目的。如若出现无功荷载和电压波动的情况也能够在急需动态响应时间之内进行一次性的多级补偿。静止无功补偿装置动态无功补偿根据其补偿的范围可以划分为荷载补偿和线路补偿，补偿的方式也有串联补偿和并联补偿两种。

2、静止无功补偿装置动态无功补偿技术的作用

静止无功补偿装置动态无功补偿技术应用于电力系统中的作用是很大的。首先，能够加强电力系统的暂时状态稳定性。当发生电力故障时，静止无功补偿装置动态无功补偿技术可以对电力系统进行快速的无功补偿以缓解电压崩溃的趋势，减少电压的波动率。其次，静止无功补偿装置动态无功补偿技术能够补偿不平衡负荷，当负荷不平衡时，静止无功补偿装置动态无功补偿的不平衡控制策略就可以补偿系统使电力配电供电的电流变成三相平衡，这样就能够使不平衡的单向负荷变为三相平衡负荷从而有效缓解电力系统的不稳定，并且能够相应吸收负荷谐波电流，提高电力系统的稳定性。最后，静止无功补偿装置动态无功补偿技术应用于电网中还具有很大的经济效益。电网实现无功补偿后，高低压配电电流减少就会降低线损率和用电设备的损耗，不仅可行性高而且还能够提高电能的质量。并且静止无功补偿装置动态无功补偿技术的应用范围比较广，在煤矿冶金企业和电气化铁路牵引站等都有重要作用，为我国的电力系统消除安全隐患。

二、静止无功补偿装置动态无功补偿技术在应用中的常见问题

静止无功补偿装置动态无功补偿技术在对电压的控制及补偿所需的无功功率方面具有很高的现实意义，并且静止无功补偿装置动态无功补偿技术还能够大幅度的提高电力系统的安全性能和送电质量。随着对静止无功补偿装置动态无功补偿技术不断研究探讨，不可否认其已经愈加完善，但是在实践中仍有一些需要注意的问题。

第一，静止无功补偿装置动态无功补偿技术在电力系统中的补偿方式问题。静止无功补偿装置动态无功补偿技术的无功补偿的侧重点大多还是在用户方面，这样导致了只重视补偿用户功率因数这个问题的产生，使电力系统并不能最低限度的减少无用损耗。

第二，静止无功补偿装置动态无功补偿技术的谐波问题。所有的装电容器都具备一定的抗谐波能力，但是当谐波含量过大时往往会对电容器造成一定的冲击影响，并且装电容器会放大谐波的作用，造成电力系统的谐波干扰更加厉害而发生的一系列故障。

第三， 静止无功补偿装置动态无功补偿技术的无功倒送问题。电力系统中出现无功倒送的现象是很严重的，无功倒送不仅仅造成线路和变压器的大幅度损耗而且还会加重电力线路的沉重负担。

三、静止无功补偿装置动态无功补偿技术在应用中常见问题的解决方法

虽然我国的电力系统伴随着技术条件的不断提高也在进行相应的完善措施，并且电力系统崩溃事故也越来越少，但是因地域广大而形成的大规模电力系统运转方式和复杂的运行环境使我国对电力系统的发展和维护仍旧不敢掉以轻心。并且人们对电能质量的要求也越来越高。下面就针对静止无功补偿装置动态无功补偿技术在应用中常见问题提出几点解决方法。

第一，针对静止无功补偿装置动态无功补偿技术在电力系统中的补偿方式问题。应该不能仅仅侧重于补偿用户功率还应该将着眼点放在电力系统的损耗，精确的计算无功功率，明确认识到各个电力点的最优化补偿量以及最合适的补偿方式，才能够最大化的节能降耗实现电力资源的最大效益。

第二，针对静止无功补偿装置动态无功补偿技术的谐波问题。谐波问题常常会造成电力系统发生一些故障。因此在经常发生谐波干扰并且还需要无功补偿的电力点应该添加相应的过滤谐波装置，以免造成静止无功补偿装置动态无功补偿的控制环节受到谐波的冲击干扰会发发生控制失灵的现象。

第三，针对静止无功补偿装置动态无功补偿技术的无功倒送问题。造成无功倒送的原因往往是因为某些无功补偿装置选择的无功分析比较单一，当出现三相负荷不对称的情况时或者是对于采用固定电容器补偿方式的用户在出现荷载低谷时都有可能出现无功倒送这种现象。因此，无功补偿装置应该能够根据电力系统无功的相应变化来进行及时的调整，并注重选择合适的补偿方式避免出现无功倒送的现象。

总而言之，随着静止无功补偿装置动态无功补偿技术的不断发展再配合我国电力系统的自身特点和优势，运用先进的科学技术手段对整个电力系统的无功补偿控制装置进行最优化的控制策略以便于实现整个电力系统的无功补偿整体优化。因此，注重静止无功补偿装置动态无功补偿技术的研究探讨对部分电力系统依旧存在的无功补偿不足和电压难以稳定控制等问题具有相当重要的实际意义。

参考文献

[1] 陈宇飞；静止无功补偿装置动态无功补偿技术探讨[J]；供用电，2007年

动态无功补偿篇2

关键词 风电场；动态无功补偿；无功补偿

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-064-1

我国的风力资源非常丰富，但是风电场一般位于远离负荷中心的地方，对冲击的承受能力弱，随着风电厂规模的不断扩大，风电的不可控性也变会增加，只靠传统的并联固定电容方式不能满足维持电网稳定的要求，动态补偿方案则是解决这个问题的重要途径。

1 风电场动态无功补偿设备

目前应用在风电场的动态无功补偿设备主要有同步调相机，静止无功补偿器和静止同步补偿器。同步调相机与同步发电机类似，只不过它没有原动机和机械负荷。同步调相机的无功补偿的控制部件是调压器。

静止无功补偿器（SVC）是广泛应用在风电场中的动态补偿设备。SVC的静止适合同步调相机对比而言的，它是一系列设备的统称，主要结构是并联的电容器和电抗器，既能补偿容性无功也能补偿感性无功，但在实际运行中风电场的运行状态不同，所以需要多组SVC协调配置。

静止电容器STATCOM是电力电子装置，和SVC的补偿原理不同。它通过可控硅阀和可控硅开关实现电容器的连续控制和开关投切，调节平滑速度快，耗能低，但是由于含有绝缘栅双极晶体管IGBT等全控部件，所以价格比SVC贵。

2 风电场动态无功补偿方案

目前国内发电厂主要使用在发电机机端并联固定电容的方法进行补偿，但是异步发电机出线端的变压器也会产生无功耗损，这种方法没有办法同时满足两者的无功补偿。因此，在风电场中应用动态无功补偿方案是非常重要的。目前风电场的动态补偿装置的主要目的是动态补偿风电场的变压器和线路负载的无功功率。

2.1 静止无功补偿器SVC+并联固定电阻

这种方案再风电场异步发电机端并联安装固定电容器组，几组并联的风电发电机组群的出口电压分别通过变压器升高，之后在汇总的输电线路上安装SVC装置，也有的风电场采用每个并联的风电发电机组使用一个SVC装置后再汇总的方法。这种方案已经在很多风电场得到了应用，在遇到短路问题时可以很快的重建电压，但是如果设置的SVC容量不合适，就可能会发生补偿过高的现象，从而升高冲击电压，造成电压不稳。所以对于这种方案，也根据风电成的实际情况选择合适的容量，设置位置，控制方式等，避免过电压的危险。

2.2 静止同步补偿器STATCOM+并联固定电阻

这种方案在风电场异步发电机端并联介入固定电容组，在风电发电机的出口电压经变压器升高后但是未再次升高接入无穷大系统的输电线上安装静止同步补偿器，安装位置与静止无功补偿器类似。静止同步补偿器在无功补偿时需要一定的无功容量，所以不同的风电站需要预先估计出其容量大小，在相同条件下，静止同步补偿器所需的无功容量和静止无功补偿器SVC的容量相近，运行费用也接近，但是静止同步补偿器每兆乏的价格比静止无功补偿器贵得多。在线路出现短路问题时，这种方案的电压恢复速度最快，无功补偿能力较强。

2.3 同步调相机+并联固定电阻

这种方案的结构与上述两个方案形同，只是将放置的SVC或者STATCOM设备换成同步调相机。同步调相机能够在电网发生故障时立刻向电网提供无功，SVC方案则是在清除故障后，电网电压在一定值之上时开始作为无功源使用，在限定的电压值之下SVC设备则达到增压限值。同步调相机恢复电压用的时间落后于SVC和STATCOM方案，所以现在已经被逐渐套件。

2.4 风电场动态无功补偿方案的不足

综合比较三个方面，静止同步补偿器方案的补偿效果最好，但是价格偏贵，同步调相机的补偿效果较差，静止无功补偿器SVC+并联固定电容的方案性价比最优，而且对于三相短路等问题有很好的处理能力，所以在我国的风电厂中应用较多。

SVC方案在应用中也出现了一些问题。首先，由于有的发电厂每组风电发电机都配有SVC设备，所以运行中会出现SVC静止无功补偿设备不均衡的现象，另外由于SVC设备具有自己的电容器组所以可能出现同时投切的情况，对电网的冲击比较大。因此SVC方案需要进一步改进。首先应该合理设置SVC方案中各个SVC设备的无功补偿容量。保证电网电压稳定的重要措施是使每条母线的电压实时值都控制在一定的范围内，所以要保证节点无功功率的动态平衡就需要设计合理的SVC容量，这是SVC方案正常运行的基础条件。这里的容量应该包含调整稳定电压的无功补偿量和事故发生时对电压支持需要的补偿量。其次，风电场可以采用总控电压模式控制方法。总控系统通过计算分析得升压站需要的无功补偿量，在根据实际的无功功率分配对策将升压站需要的无功补偿合理的分配给每台SVC静止无功补偿设备，SVC静止补偿设备主控制器接收到控制信号后就可以调节其无功补偿量，从而实现SVC设备的协调运行。改进后的SVC方案需要增加一套总控制设备，对各个SVC装置的主控制设备升级，然后通过工业控制计算机进行管理。通过对SVC方案中的控制策略进行优化，可以改变SVC设备间配合不力，电容器无序投切的状态，提高了电网的电压稳定性，减少了补偿设备的损耗，让SVC方案更好的应用到风电场动态无功补偿中去。

动态无功补偿篇3

【关键词】无功补偿 电容器 中性点 动态

基于用户与各个部门要求越来越高的用电质量影响下，针对电网跟用户而言，无功动态补偿显得非常关键。借助无功补偿，可以实现低压电网功率因素的提升，进而实现降低能耗的目标。下面，笔者分析了无功动态补偿的基本方式、原理、实现策略。

1 动态无功补偿的基本方式

动态无功补偿设备借助电容器组与感性元件实时地调整无功，其中改变的感性无功，即系统当中提供或者是结合应用场合的特征添加于无功补偿系统由感性元件提供，而对于固定容量的容性无功而言，其是由电容器组提供的。几组电容器以及感性元件一起实现并联，基本等容量跟电容器组分别是一个开关。这样不但能够对输出的容量进行控制，也能够投切进行控制，电容器容量不可调，属于固定投切的。容性无功被一系列的电容固定地进行投入，这样跟系统感性无功相比，剩余的容性无功形成，并且剩余无功可以进行动态性地补偿。主控制器结合系统电流以及系统电压对实时无功进行有效地计算，且结合大范围无功投切电容与小范围无功调节角度来补偿系统的无功。

2 动态无功补偿控制的原理分析以及实现策略

动态无功补偿设备的实现方式是结合系统的工作现状与实时无功进行。结合系统的无功，控制系统能够对一系列的电容组进行控制，从而使基本的目标――恒定无功的控制对策实现。控制系统能够结合面板的旋钮开关各自处在异样的状态当中。系统能够独立运行两种状态，即所谓的自动运行以及手动运行状态。

作为一种半自动状态的手动运行状态来讲，控制器结合系统的无功功率，在自动地进行调整之后可以将无功功率有效地发出，然而，用户能够结合系统的无功对电容进行自动地投切。工作过程中可控硅可以导通的最小角度是min，而最大角度是max，其也体现了可以发出的最大感性无功以及最小感性无功。在母线欠压或者是过压的现状之下，被看作故障且对脉冲进行有效地封锁。

在自动运行状态之下，控制器部件在进行自动调整之后可以将无功发出，而且能够投切电容组，从而投切电容组，最终使大范围的无功调节实现。

倘若=min且Nc≥1，以及Qs-QtTc的时间，那么切下一组电容器，即Nc=Nc-1。

倘若=max且Nc≤Nmax以及Qs-Qt>-A%*Qc，且不间断地保持t>Tc的时间，那么投入一组电容器，即Nc=Nc+1。

基于自动化工作的现状之下，倘若母线欠压或者是过压，也就是U>Ugy或U

可控硅导通角度是，系统的实时无功是 Qs，工作过程中电容组的投入数目是Nc，也能够设置其他一些参数，其具体含义如下所示：

给定的最大相角： max，即工作过程中可控硅不禁止的最大导通角度。

给定的最小相角： min，即工作过程中可控硅不禁止的最小导通角度。

欠压门限值是Uqy以及过压门限值是Ugy。

Qt：系y目标的无功数值，其决定因素是最小无功与最大无功，要么是通过目标无功进行设置。

Qc：电容器组容量。

A：投切弹性系数。

Tc：投切去抖时间。

Nmax：最大电容器组数。

倘若场地开关跟一系列的电容器对应一开关，那么这种情况下的电容器组属于循环的投切，如此一来，能够均匀地应用一系列的电容器，从而使开关与电容器的应用年限延长。能够结合场地现状（电容充放电时间）灵活地设置投切去抖时间，如此一来，能够有效地防止电容开关频繁地进行动作。

3 结语

总而言之，无功补偿可以实现电网系统的大大优化，从而提升电能应用率与电压质量。为此，将无功补偿应用于配电网当中，属于一项建设意义的节能对策。针对各种无功功率来讲，应当结合其具体的应用原理，选用异样的无功补偿设备与方法，从而实现无功功率因数的提升，最终大大地降低用户端、配电变压器损耗的降低。

参考文献

[1]王正风.无功功率与电力系统运行[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]申凤琴.电工电子技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2008：52-61.

动态无功补偿篇4

关键词：无功补偿；复合开关

1 动态无功补偿复合开关的工作原理和主要技术特点

目前电力系统通用的无功补偿方案有接触器投切电容器、复合开关投切电容器、晶闸管投切电容器这三种。复合开关投切电容器无功补偿装置，其投切开关是晶闸管和接触器并联的复合开关，其主要作用是用晶闸管控制电容过零投切，以降低传统接触器投切的电流冲击，电容器投入后再由接触器旁的路晶闸管，使电容运行。

动态无功补偿复合的主要技术特点有：

实现动态补偿 ，可对频率和大小都变化的无功功率进行补偿，对补偿对象有极快的响应。动态补偿不容易和电网阻抗发生谐振，且可以跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。

（1） 过零投切：断口电压为零时，开关接通；电流过零时，开关分断。由于采用了过零触发技术，因此可使射频干扰降低到最低程度。

（2） 功耗小：由于采用了磁保持继电器，控制装置只在投切动作瞬间耗电，平时不耗电且磁保持继电器的接触电阻小，不需要外加散热片或风扇，降低了成本。

（3） 无谐波：磁保持继电器吸合后，没有非线性电阻，不会产生谐波。

（4） 抗干扰：具有低阻抗的特点，可以抑制干扰，消除噪声。

（5） 保护功能：欠压保护，当系统电压低于160V时开关自动分闸；缺相保护，当系统电压缺相时，开关拒合闸（适用于三相连结的开关）；停电保护，系统停电后开关自动分闸，当系统恢复供电后开关不会自动合闸。

开关合闸波形图：

2 动态无功补偿复合开关在实际运行中存在的主要问题

（1）由于国内大多数的动态无功补偿复合开关采用的接触器都是普通的机械触点开关，因此动作速度较慢，在负荷动态变化特别频繁，要求响应速度和投切精度很大的场合，常常不能满足补偿要求。

（2）当用户同时使用大量三相用电设备时，必须投入三相电容补偿，而复合开关的接触器很难达到三相同时投切的质量要求。

（3）由于零点检测出现误差或电网、线路及其他因素的干扰，打乱动态无功补偿控制器及复合开关正常的工作程序甚至导致其失控。

3 影响动态补偿复合开关稳定工作状态的主要因素

3.1 电源因素

由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声通过电路干扰进入电子线路，这是影响复合开关工作稳定的主要原因之一。电源因素可以从以下三种情况来详细考虑。

（1） 通过电源变压器的耦合。变压器是电源电路中最常见的元件，它的初级接在电网电源，次级则按设计要求得到各种交流电压，然后再经过整流滤波和稳压等电路，得到供线路工作所需要的直流电压。在研究电网高频尖峰脉冲如何穿越变压器而传播时发现，变压器初、级的交流电磁耦合并不是这种噪声的主要传播途径。事实上，这个传播途径是由变压器初次级间分布电容所造成的。由于变压器的初级线圈靠得很近，这两部分间的分布电容通常有数百PF。这种分布电容不仅电容量大，而且有良好的频率特性，对高频噪声的阻抗很低。

（2） 电源本身的过压、欠电压、停电等故障引起的电源噪声。任何电源及输电线都存在内阻，正是这些内阻引起电源的噪声影响了复合开关的稳定工作。如果没有内阻存在，无论如何噪声都会被电源电路吸收，在电路中不会产生干扰电压。

（3） 浪涌、下陷、尖峰电压与其他电源干扰因素。用户本身大功率设备的不断接通和断开，特别是大功率电动机，接通瞬间需要很大的启动电流，并可持续几百毫秒，从而在输电线路内阻上将产生很大的压降，这是电网中产生电压瞬变（浪涌、下陷）的主要原因。这些噪声叠加在正弦交流电压上沿线路传输，在所到之处引起干扰，如果幅度过大，会毁坏系统。

另外，设备接地不良，输电线、汽车打火、无线电发射以及电弧等幅射源、地线过长等等，都会使复合开关无法正常工作。

3.2 线路及其他因素

如果动态无功补偿控制器线路板设计不合理，使元件的排列不合理，或者线路中元件之间的布局不合理，就有可能出现线路本身的干扰源，使单片机系统误动作。

4 动态无功补偿复合开关优化探讨

针对以上存在的问题，我们提出几点优化方案：

（1）采用晶闸管和交流低压真空接触器并联组成动态无功补偿复合开关的主体，以取代普通的机械型接触器。

因为真空接触器具有接通、分断能力大、电气和机械寿命长、在恶劣条件下工作可靠性高等优点，适合于电力系统中，供远、近距离接通和分断电路以及在重任务条件下的频繁启动和控制。

CKJ12型(EVS)系列交流低压真空接触性能参数：

（2）对接触器的触头系统进行改进，通过控制中间相触头的分断时刻，可达到三相触头均在电流过零点前分断电路，实现三相电路的同步分断。实现同步分断的关健是要有性能良好的电流传感器，用来检测主电路的电流。这种电流传感器与传统的电流传感器相比具有更强的抗干扰性能，在强大的电磁干扰（包括电弧干扰和电动力干扰）的影响下，要能够准确的反映主电路的电流变化情况，尤其能够检测到准确的电流零点。

（3）复合开关硬件部分。

①改良动态无功补偿控制器的单片机系统复位电路设计。通常单片机都有一个复位引角，用于系统的复位。但复位电路易受电源波动的影响，当单片机电源受到干扰后，电压下降至低电平时，复位端电位也随之下降至低电平，使单片机无法正常工作。

②动态无功补偿复合开关采用光电隔离的电路。光电隔离的目的是割断两个电路之间的联系。复合开关的控制回路采用美国摩托罗拉公司最新推出的光电新器件――光电双向可控硅驱动器，作为其主要控制元件。

此元件由输入、输出两部分组成。输入级是一个砷化镓红外线发光二极管（LED），该二极管在5-15mA正向电流作用下，发出足够的红外光，触发输出部分。输出级为具有过零检测的光控双向可控硅。当红外发光二极管发射红外光时，光控双向可控硅导通，发出控制信号触发主控零件。由于采用了光电隔离，并且能用TTL电平驱动，它很容易与单片机接口进行自动工控设备的适时控制。提高了线路的稳定性。

③接地技术。一种是为了保证人身或设备安全，而把设备的外壳接地，这种接地称之为外壳接地或安全接地；另一种是为电路工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称之为工作接地。

复合开关电路采用工作接地，电流传感器则采用外壳接地系统。为了减少电流信号回路的电磁干扰，送入单片机的信号采用了带屏蔽的双绞线，双绞线的屏蔽层连接到机壳上。

④屏蔽技术。电源变压器采用初级间加屏蔽层接地以解决电网干扰问题。以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体能有效对付电磁波幅射的影响。

（4）控制器软件部分。

除了在硬件采取必要的抗干扰措施外，在单片机程序设计中，充分挖掘软件的抗干扰能力，采取一定的措施，将干扰的影响抑制到最小程度。

①使用监视定时器。程序在运行过程中，有时由于某种噪声干扰的影响，会出现程序“乱飞”现象，影响系统正常工作。这种情况可采用PLC单片机内部具有的监视定时器WDT来监视系统。因为在系统正常工作时，程序每隔一定的时间清除计数器，而计数器按时针脉冲加法计数。当这一时间短于监视定时器的溢出时间时，计数器永远不会溢出。但如果系统受到干扰时，程序的正常执行顺序被破坏，便不能在计数器溢出之前清除计数器，从而不会发生计数器溢出的情况。所以可把计数器溢出作为系统受到干扰的标志。

动态无功补偿控制器通过设置状态寄存器可设置定时器溢出时间，在程序执行期间利用CLRWDT指令清除定时器，从而防止程序正常执行时的定时器溢出，并使系统复位，可有效地消除干扰的影响。

②软件陷阱。通常CPU的ROM存储区存在着大量的未用空间，而当程序受到干扰后，经常会跳到这些地址上。为了捕捉到这种干扰，可在这些区域设置陷阱――引导程序片段，一但程序落入这片区域时，就将其引导到特定的处理程序上而恢复正常。这种措施的优点是抗干扰、处理简单，缺点是其与CPU未用的存储数量有关，未用的空间越多，则捕捉到干扰的概率越大，故具有一定的局限性。

③软件抑制电源干扰。实际运行中会有一部分电源噪声窜入系统，造成软件复位，扰乱程序的正常执行顺序。为了抵御这种干扰，在程序的开始位置安排了一段程序，此程序可以决定复合开关的投切动作。

系统在初始化后，进入条年审查状态，根据电压、电流检测单元所测的电压、电流信号决定系统当前的工作状态，保证系统的可靠运行。

④数字滤波。控制器单片机计算吸合电压、释放电压时采用数字滤波的方法，可以消除由于电子、电磁干扰造成的采样信号不准确导致误动作的问题。

参考文献

［1］王建元,纪元超.一种自动无功功率补偿模糊控制策略的研究［J］.中国电力，2002.

［2］韦巍.智能控制技术［M］.北京：机械工业出版社，1997.

动态无功补偿篇5

【关键词】动态无功补偿；配电系统；效用

中图分类号： TM421 文献标识码： A

一、无功补偿装置工作原理

电力系统的牵引负荷在实际应用中，具有波动性、不对称、非线性等特征，通过三相不平衡的基波电流和谐波电流进入系统，再推动电力系统电压波动。在电气化质量控制中，无功补偿的目标是降低电压变动；抑制谐波，主要应用在7、5、3次谐波中。由于固定补偿造价便宜、经验成熟，更加经济可靠，所以在变电所中被广泛应用。

目前，我国很多牵引变电所已经在27.5KV的母线上，直接安装了TCR动态无功补偿装置，它不仅能满足变电所负荷变化迅速、负荷率低等要求，还可以快速、平滑的进行无功自动调节。由于精度控制准确，拥有良好的可靠性，和固定补偿相比，拥有明显优势，所以能在解决电气系统无功补偿的同时，进一步提高电力单位经济效益。

该装置主要包括FC（滤波器）和TCR（晶闸管电抗器）。其中，TCR主要由全数字控制、晶闸管阀和27.5KV的电抗器、相控保护系统以及故障自诊系统构成，进而为电力系统提供更加稳定的无功功率，滤除谐波。TCR晶闸管电抗器动态无功补偿装置通过晶闸管反并联导通角，调整电抗器补偿电流；在和固定电容器结合补偿的同时，控制无功变化，达到无功补偿自动实时的目标。

二、配电系统中的动态无功补偿装置简介

无功补偿分为动态和静态两种方式。所谓静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，而动态补偿则是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。动态补偿具有快速性和实时性两个特征——所谓快速性，是指补偿的速度一定要快；所谓实时性是指用电负载需要多少无功，补偿装置就要补偿多少无功。需要指出的是，不是非得两个特性都具备才是动态补偿，有的负载虽然无功变化快，但是无功量的改变是固定的，此时用速度快的无功补偿也可以办到，也就是说这个动态补偿强调的单单是迅速。

动态无功补偿装置根据改善和提高功率因数，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率功能强大，液晶字段显示，性能可靠稳定，抗干扰能力极强，能够提高电网的功率因数，改善配电网的供电质量和使用效率，进而降低网络损耗，有利于延长输电线路的使用寿命。

无功补偿的工作原理：动态无功补偿装置由高压开关柜（包括高压熔断器、隔离开关、电流互感器、继电保护、测量和指示部分等）、并联电容器、串联电抗器、放电线圈（ 或者电压互感器）、氧化锌避雷器、支柱绝缘子、框架等构成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率等，通过微机进行分析，然后计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。

无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

三、动态无功补偿装置在配电系统中应用的节能效益分析

由于成本的增加以及提高电力系统运行效率要求的日益迫切、远距离输电要求解决稳定性及电压控制问题、对供电质量的要求越来越高等方面的原因，配电系统中的动态无功补偿装置的研究显得越发重要，这是因为动态无功补偿装置具有重要的节能作用，主要包括：

（1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1kvar电容器可节省设备容量0.52kw，反之，增加0.52kW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

（2）降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

（3）目前我国配电网中普遍存在着无功补偿不足、布置不合理的情况，存在着城乡电网与区域电网电容器容量倒置现象。10kV电压等级以上的配电电网用户无功需求量很大，有效合理的使用无功补偿与谐波治理装置，对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅可以达到节能降耗的目的，还可以减少用电装置的损害及由谐波引起的事故。

此外，无功补偿还具有改善电压调整、提供静态和动态稳定、降低过电压、减少电压闪变、阻尼次同步震荡、减少电压和电流的不平衡等方面的作用。

四、配电系统中应用动态无功补偿装置存在的几个问题

随着人们对配电系统建设的重视和无功补偿技术的发展，动态无功补偿装置技术在配电系统中也开始普及。但是，在实践过程中也暴露出一些问题，必须引起重视。

（1）无功倒送问题。众所周知，无功倒送会增加线路和变压器损耗，加重线路负担，是电力系统所不允许的。虽然无功补偿设备的生产厂家都强调自己的设备不会造成无功倒送，然而实际情况并非如此。对于接触器控制的补偿柜，补偿量是三相同调的；对于晶闸管控制的补偿柜，虽然三相的补偿量可以分调，但是很多厂家为了节约资金，只选择一项做采样和无功分析，于是在三相负荷不对称的情况下，就可能造成无功倒送。至于采用固定电容器补偿方式的用户，在负荷低谷时，也可能造成无功倒送。所以我们在选择补偿方式时，应充分考虑这一点。

（2）补偿方式问题。目前很多部门无功补偿只注意到补偿用户的功率因数，而不是立足于降低电力网的损耗，如为了提高某电力负荷的功率因数，增设1台补偿箱，这固然会对降损有所帮助。但是如果要实现有效的降损，必须通过计算无功潮流，确定各点的最优补偿量、补偿方式，才能使有限的资金发挥最大的效益。这是从电力系统角度考虑问题的方法。

（3）谐波问题。电容器具备一定的抗谐波能力，但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波有放大作用，因而使系统的谐波干扰更严重。另外，动态无功补偿柜的控制环节，容易受谐波干扰影响，造成控制失灵。因而在有较大谐波干扰，又需补偿无功的地点，应考虑添加滤波装置。这一问题普遍被忽视，致使一些补偿设备莫名其妙地损坏。

（4）电压调节方式的补偿设备带来的问题。有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的，这有助于保证用户的电能质量，但对电力系统而言却并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，出现无功过补或欠补。

结语

随着社会生产规模的进一步扩大，电力用户对电能总量需求量不断增加外的同时，对供配电系统供电安全性、可靠性、经济性等也提出了更高的要求。通过上文的论述我们知道，在配电系统内安装无功补偿装置可有效改善配网电压质量、提高线路运行的经济性。然而作为降低电网损耗，提高配电效率的有效手段之一，我国在动态无功补偿装置的配电系统应用中还存在很多的问题。因此，相关部门要不断加强对动态无功补偿装置的创新和应用。

参考文献

[1] 曹建设.谐振引起的牵引变电所无功动补投切故障分析[J].电力自动化设备,2011,31(3):94-97,102.

动态无功补偿篇6

关键词：电能质量；动态无功补偿；MSVC；节能环保；地铁主所

1 地铁系统无功功率的特点

1.1 深圳地铁西乡乐铁线供电范围要容性无功源一览表

表1

备注：C0为供电线路单位长度的电容（？滋F/km），L为供电线路的长度，BL为？仔型等值电路等值电纳

线路电容的充电功率？驻QB与电压的平方成正比，当作无功损耗时应取负号，即

线路容性无功功率简化公式为：Q=U2*2πf*C

U-电压，此处取值110，000伏

π=3.14，f-频率，50赫兹

1.2 深圳地铁西乡乐铁线供电范围主要感性无功一览表见表2（估值）

通过以上分析可以得出以下结论：

（1）0：00至6：00时段地铁处于非运营时段、牵引负荷近视为0；大电量的电机、空调、风机、电扶梯等处于停运状态；感性负荷最小，产生的感性无功功率自然最小。

（2）由于110kv乐铁线的电缆线路较长，达9300m；35kv电缆线路多达298km，线路越长，线路电容越大，产生的容性无功也就最大。电力电缆是深圳地铁供电系统中最大的容性负载，且24小时不间断地输送无功功率。

（3）由于地铁运营的特点，分为运营时段和非运营时段。在运营期间，牵引用电、动力照明等用电均较大，系统内的有功电能需求大；非运营期间，由于地铁车辆的牵引负荷、车站动力负荷、照明等均减少。使系统内的负荷严重不均匀，特别是有功负载波动极大，故在轻负载和休车时段系统功率因数明显下降。

（4）地铁系统的感性负载相对较少，不足以全时段平衡长电缆以及其他容性设备产生的容性无功，容性无功超值在2～4.5Mvar范围内。

2 无功补偿设备选型

2.1 MSVC磁阀式可控电抗器的工作原理

磁阀式可控电抗器采用了自耦直流助磁设计和新型铁心设计技术，利用附加直流励磁磁化铁心，通过改变控制绕组中直流电流大小来改变铁心的磁饱和程度，进而改变铁心磁导率，实现无功输出容量的连续可调，不仅使所产生的谐波大大减少，而且有功损耗低、响应速度较快。

磁控电抗器输出容量（电流）的大小由可控硅控制角α决定，α越小，输出的控制电流越大，磁控电抗器工作铁心接近磁饱，输出电流最大。改变可控硅控制角即电抗器磁饱和度，能平滑调节电抗器容量的输出。

2.2 MSVC动态无功补偿方案

MSVC磁可控动态无功补偿系统主要由磁控电抗器、阀组箱、控制柜体和滤波支路组成。接入系统的磁控电抗器采用连接，可以消除3的倍数次谐波分量。控制柜体针对输电系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等电能数据进行实时检测。在根据检测值计算需要补偿的无功量和控制角α，然后向阀组箱发送触发信号，实现最佳的无功补偿效果。滤波支路为可选项，MSVC动态无功补偿系统自身只产生很小的谐波量，一般小于0.8%，因此补偿系统本身不需要配置滤波支路。

MSVC无功补偿系统有别于SVG系统不需要额外的隔离降压变压器，而是通过GIS开关柜直接接入35kv输电侧，西乡主变电所无补偿方案如图1。

2.3 控制策略

方案一：本地实时动态补偿

MSVC安装于西乡110kv主变电内可以采集35kv进线侧可110kv侧的电压、电流，由MCR智能控制单元进行就地无功补偿，即由314开关的无功智能控制器实时采集母线PT、主变低压侧电流进行计算无功大小，由控制器根据结果反馈给MSVC进行等量反相补偿，经一段时间的数据表明此方法只能在本地实际动态补偿本地效果能达至0.99以接近1，关口计费点的无功有所减少，功率因数有所提高，全时段依然不达标远低于0.9，详见图2，分析发现此方法不能有效对110kv电缆线路所产生的容性无功进行补偿从面导致了补偿效果不理想。

图2 2014年3月乐铁线本地实时动态补偿本侧及关口

计费侧补偿效果表

通过以上分析发现在地铁计量表侧功率因数近为1时（无功功率约为0kvar）对侧计费点，容性无功高达1200～2000kvar；此线路的无功量主要是由乐铁线路自身产生的倒送系统无功。

方案二：模拟异地动态补偿模式

为了能实现对异地计费点进行有效补偿，需采集对侧实时cosφ进行动态调整无功输出是最理想的方式，而目供电局不对外开放实时采集关口计费的计量数据，我们只能另相办法。

计算供电局关口计费点至无功补偿装置设置点电缆无功量（110kv乐铁线线路长3.1公里，非品字型安装），通过理论计算乐铁线110kv线路电容量为1823.3 kvar。

西乡110kv主变电所，110kv乐铁线路容性无功功率计算如下：

（1）QC=U×IC IC=U/XC XC=1/2πfC

由上述三个公式得知：QC=U2×2πfC

其中QC为电缆容性无功功率、U为电缆供电电压、IC为容性电流、XC为电缆容抗、f为供电频率、C为电缆电容。

（2）电缆电容C的计算

110kv交流聚氯乙烯3×400电缆每公里电容值为0.165微法每千米，其中乐铁线长度为5080m则乐铁线整体电容C=3.1km×0.165μF/km=0.5115μF

（3）由公式QC= U2×2πfC得：

QC=110000×110000×2×3.14×50×0.5115×10-6=1823var≈1.8MVar

计算结果表明乐铁线线路电容无功功率高达1800kvar，为了验证理论计算值正确性，分别同时采集计费关口电源输出点、本侧电输入电源端无功数据；数据分析表明地铁关口计费点至补偿点成容性负荷且无功量在1200kvar至容性2300 kvar之间波动变化，作者分析论为差值不一致是由于两侧采集数据不同步、设备采相样率及上传速率不一致、两侧计量表变比过大（供电局侧高达88万倍）等引起的正常偏差值。

计算值及现场实测数分析乐铁线两端无功差成容性、因地铁负荷变化两侧无功也同样呈现相同化趋势且差值始终处于容性1200kvar至容性2300 kvar之间波动；基于地铁负荷瞬时变化较大（无功处于动态值），为避免向系统过补偿感性无功，我们将MSVC控制器的平衡参数设为本侧过补偿1900kvar的动态无功锁定，本侧无功潮流动稳值为1900kvar，不考虑本侧功率因数cosφ的变化，使对侧计费点的无功量近视0值，从而使关口计费点率因数cosφ保障0.95以上。

通过以上两种补偿模式的实际效果测试，充分表明了在地铁内部同样能实现异地动态补偿，通过锁定动态补偿量使异地关口计费点功率因数cosφ达到0.95以上甚至接近1，从而避免了功率因不达标交纳考核电费。

4 异地动态补偿优势

4.1 无需实时采集供电局计费侧的表计数据，能够仅采集变电站侧的表计数据即可实现计费侧功率因数的全补偿要求。

4.2 动态补偿调整方式简单通用，无论供电方式和负荷情况如何变化，都能对系统功率因数进行有效补偿。

4.3 动态补偿灵敏度高，对有功功率及功率因数进行实时追踪实现高效快速的自动补偿投切。

4.4 通过无功补偿装置的投入，能够有效稳定线路电压，减少电压波动的影响。

4.5 降低电能损耗。提高了系统的功率因数，能够有效的减少线路上的电能损耗，达到节能环保要求。

4.6 减少用户电费支出。功率因数的提高直接减少了向电网公司的力调电费支出，获得了明显的经济效益，依据目前投运的效果测算投入运行MSVC西乡主所每年减少及奖励考核电费约310万元，线路损耗约120万元，经济效益非常可观，一年可收回投资成本。

5 该补偿装置的不足之处

MSVC无功补偿装置在运行过程中会产生持续的低频噪音，对值班人员及周边住户产生不适影响，因此需配套安装噪音隔离防护设备，满足环评标准。

6 结束语

在地铁设计规划时应充分考虑同步设计无功补偿系统，优选低成本，动态可调无功补偿设备；地铁车站级400V系统主要成感性无功，本地功率因数基本达标，不宜在投入补偿设备，目前全国各地铁车站无一投入运行车站级无功补偿设备；建议在地铁新线设计规划时取消地铁车站级400V无功补偿设备；在集中式供电变电所内集中安装一套无功补偿设备。

参考文献

动态无功补偿篇7

【关键词】谐波抑制；无功补偿；电能质量；晶闸管投切电容器；晶闸管控制电抗器

0.概述

中友中板厂全称无锡市中友不锈中板有限公司，属金属冶炼及压延加工行业，主要从事不锈钢中板、低合金中板、锅炉板、容器板的冶炼与轧制，其中不锈钢中板目前国内仅有三家生产企业之一。公司目主要的大功率生产设备有两台60吨电弧炉、三台30吨中频炉、两台3000T轧机使用一台2800kW的直流电机、二台3000T轧机使用三台4300kW的直流电机、一台4000T的精轧机使用一台5700kW的直流电机、三台1250kW除尘电机为交流异步电机、一台1250kVA的交流异步辊道电机、一台1000kW的电阻加热电炉。

该厂由于设备和生产原因，用电功率因数较低，用电质量差。每月都要额外支付数万到数十万的力调电费。表1为该厂2010年来部分月份电费情况。

1.原因分析

对中友中板厂的几种主要设备从其工作原理上进行电能质量分析可知，该厂负载对电网的影响主要有几种情况：

（1）电弧炉工作时产生的谐波、无功、闪变、三相负载不对称等情况，同时由于电弧炉工作状态的不确定性，在产生谐波时不仅产生特征次谐波，也会产生非特征次谐波。

（2）晶闸管整流电路不仅产生大量谐波，也要消耗无功，且功率因数随着控制角 的增加而降低。当负载降低时，功率因数也随之降低。

（3）异步电动机虽然是线性负载，在起动与空载时起功率因数均较低，尤其在起动瞬间需消耗大量的无功功率，对电网造成无功冲击。另外异步电机在负载运行时的0.8～0.85功率因数也不能满足国家《功率因数调整电费办法》所规定的功率因数0.9的要求。

2.采取措施

2.1 TCR+TSC+LC控制法

按系统所需的无功补偿值投入适当组数的电容器，并略有过补（补成容性），再用TCR的感性无功来补偿过补部分的无功。同时，LC滤波器滤除谐波，对于3、5、7、11次谐波采用单调谐滤波器，即TCR+TSC+LC控制法。

晶闸管控制电抗器TCR和晶闸管投切电容器TSC都采用三角形联结。因为采用三角形联结有很多优点：一是可以避免线电流中产生零序分量；二是可以将 次谐波电压互相抵消；三是各个元器件的绝缘水平与电网额定电压的等级一致，使用中的同步信号可直接取自相应的线电压。

晶闸管阀的接线方式有晶闸管与大功率二极管反并联和晶闸管反并联两种接线方式。由于采用晶闸管与大功率二极管反并联方式时，晶闸管和二极管上承受的最大电压为2倍线电压峰值。而采用晶闸管反并联接线方式时，电容器是在电压过零点时投入，电容上没有预充电，晶闸管阀所承受的最高电压为线电压峰值，可以减少晶闸管阀串联的个数，降低控制装置的成本。所以本装置采用晶闸管反并联接线方式。

TCR+TSC+LC动态无功补偿装置监测系统不仅负责采集装置各组成部分的主要状态变量，进行简单计算或逻辑分析后对其进行显示，而且对TCR+TSC+LC动态无功补偿装置系统当前所处的状态进行实时判断，必要时发出报警信号或紧急操作指示，从而为预防和避免动态无功补偿装置装置出现故障提供了可靠、有力的保证。TCR+TSC+LC动态无功补偿装置保护系统则保障TCR+TSC+LC动态无功补偿装置能够安全并入电网运行，一旦系统出现故障，装置不会受到损坏；而装置出现故障后也不会对系统造成破坏性的影响。TCR+TSC+LC动态无功补偿装置控制系统则是装置中最为关键的部分，它指挥整个装置按照预先设定的运行特性进行工作，其设计的好坏直接关系到整个装置的性能。

2.2中友中板厂混合型动态无功补偿系统运行分析

该系统于2012年9月12日投入试运行，我们于15日对电网质量情况进行了主要包括谐波电流，功率因素等电能质量数据。

（1）对LC滤波系统投运前进行单独测量电流波形，得出3次、5次、7次、11次、13次谐波电流均超标，且超标严重，分别为65.32A，78.56A，34.72A，21.23A，23.32A。对混合型动态无功补偿系统投运前进行电压电流波形测量，6KV负荷注入6KV系统侧的母线电压总畸变率为5.06%，远远超过国家限制3%。功率因素也很低，只有0.75。

（2）对混合型动态无功补偿系统投运后负荷注入系统的谐波电流进行测量得出数据全部达标。电压畸变率也达到国家标准，满负荷情况下，功率因素达到0.92，也符合国家规定要求。

（3）根据这个测试结果不难看出中友中板厂生产过程中，只要这套混合型动态无功补偿装置正常运行，整个厂里的负荷不会对电网产生不良影响。

以上三大类负载是该厂主要的谐波与无功及闪变的污染源，针对这三种负载进行相应的谐波与无功治理不仅可降低其对电网的影响，提高供电效率及供电质量。同时由于用电质量的改善也能为该厂节约大量的电费，提高经济效益。

3.结论

本文针对大功率负荷下谐波及无功的特点和无功补偿的性能指标作了分析，以无锡中友中板厂的谐波及无功补偿为课题背景，通过对混合型动态无功系统的工程实例调试和系统研究，得到以下结论：

（1）通过对大功率负荷下谐波及无功的特点的研究与分析，设计出现场实用的滤波及补偿方案。

（2）建立了基于混沌遗传算法的LC滤波器优化方案。运用该方案的优点是：补偿及滤波装置未投入运行前便可预知其运行时的各项电力技术指标，经过调整可以设计出较为理想的无功补偿及谐波滤波装置，避免了盲目性，对于装置的设计质量起到了保证作用。

（3）在动态无功补偿方面，本文采用TCR+TSC的混合型补偿方法。在TSC投切上设计了不等容分组的非线性投切的投切法，保证了每组电容组的使用效率，在满足限定条件下总是投入容量较大的一组补偿电容器。

（4）大型轧钢厂的负荷均为冲击型负荷，在运行时产生大量的谐波及无功，实践证明SVC必须与工程同步。

动态无功补偿篇8

关键字 牵引变电所高次谐波 功率因数有级调压高压动态无功补偿 谐波抑制APF

1、引言

陇海线天兰线和谐（交直交）大功率系列机车的运行，虽然显著的改善了牵引供电系统的电能质量（机车本身功率因数的提高，系统网压和谐波），但与传统的电力机车（交直）相比最显著的特征是谐波特性不同，对原有电气化铁路牵引供电系统在无功补偿及谐波抑制方面产生了新的影响。

1.1存在问题举例

(1) 2010年11月份以后天兰线天水变电所静态电容补偿断路器多次因过电压、谐波过电流而频繁跳闸。三阳川变电所、甘谷变电所静态电容补偿断路器也因过电压、谐波过电流而跳闸的次数有所增加。

（2）2010年11月份以后天兰线天水变电所、三阳川变电所、甘谷变电所等所由于母线电压的瞬间升高造成27.5KV所内自用变二次输出电压的瞬间波动致使所内直流系统监控装置模块、充电机模块多次烧损。

（3）2011年6月份后鉴于和谐大功率系列机车自身无功补偿系统功率因数提高，三阳川变电所退出A相、B相电容补偿、甘谷变电所退出A相电容补偿，但致使静态补偿装置滤波功能失去作用。

（4）为保证牵引变电所交直流系统的正常运行，2011年6月份后，天兰线多座变电所退出了27.5KV自用变，投入了10KV自用变，但造成电力经营成本核算的困难，当电力10KV贯通线在检修和出现故障时，所以只能投入27.5KV自用变。

1.2母线电压波动及交直流设备烧损的原因分析：

(1)和谐系列（交直交）大功率牵引机车的主回路的两个特点对牵引供电系统影响较大， 一是高次谐波含量多（17-51次），低次谐波含量少。二是采用再生制动方式。机车谐波源的幅值是随着位置和时间变化的，并与机车运行状态有较大的关系。原有韶山系列（交直）电铁系统中，谐波的含量主要以3、5、7次谐波为主，原有静态补偿装置的滤波装置能有效地抑制3、5、7次谐波，尤其是3、5次谐波，但对高次谐波的抑制作用不明显。当接触网阻抗参数同机车匹配造成谐波电流放大时，放大了谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步致使机车谐波电流增大，系统谐振过电压几率增大，当形成谐振过电压时，造成牵引变电所母线电压异常波动。

（2）和谐系列（交直交）大功率牵引机车自身无功补偿装置以使牵引供电系统功率因数大幅度提升，但固定补偿装置的补偿容量在补偿过程中是不会发生变化的，极易因无功负荷小于补偿容量而造成过补状态，会造成无功累加电量增大，严重时会引起功率因数的大幅度跌落，造成牵引变电所母线电压的异常波动。

（3）目前天兰线各变电所使用的交直流充电机的充电模块对谐波电压的抑制功能较差，整流模块工作时自身也会产生较大的电流畸变，这个畸变的电流流经电网时也会产生新的谐波电压，同时和牵引网中高次谐波电压直接叠加在交流屏交流元件上，形成过电压状态。

2、有级调压式高压动态无功补偿系统

如果补偿装置能够根据供电臂牵引负荷变化动态提供系统所需的无功补偿容量，就会避免过补现象的发生。

2.1 调压式高压动态无功补偿系统的工作原理

动态补偿是根据感性无功变化，及时调节补偿电容器发出的无功容量。改变无功总量有两种方法：一是改变投入的等效电容量，另一个是改变电容两端的电压。传统补偿方式采用的是改变投入的等效电容量的方法，调压式高压动态无功补偿系统采用的是第二种方法。

（1）

因(Xc-Xl)为固定阻抗，所以补偿容量Qc与U2为平方关系，如果我们调节电容器两端的工作电压，就可以调节电容器发出的无功总量，实现动态无功补偿。

补偿系统采用特殊设计的深度调压变压器，实现大范围动态调压。调压装置在高压无功补偿自动控制装置的控制下根据系统感性无功的变化，动态调节电容器两端的电压，通过特种调压变压器实现动态无功的馈送。由计算机构成的高压无功补偿自动控制装置，通过实时采集电网的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统无功功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术调节有载分接开关，实现动态优化补偿，并达到无功补偿容量随系统负荷无功容量的变化自动跟踪的目的。

2.2 调压式高压动态无功补偿系统总体结构

本系统主要由五部分组成：深度调压无功补偿变压器、真空有载调压开关、补偿电容器组、保护系统、测控系统。

2.1系统示意图

2.3 调压式高压动态无功补偿系统系统优点

有级调压式高压动态无功补偿装置，属高压电力系统无功补偿设备，主要特征是设有特种自耦调压变压器与有载调压分接开关配合，受控于高压无功补偿自动控制装置，根据被补偿系统感性无功功率的变化动态调节补偿电容器的工作电压实现动态无功补偿。它具有可靠性高、动态调节范围宽、容量大、系统附加损耗小、对电容没有冲击且能延长电容使用寿命、补偿电容量的调节不改变谐波吸收比等优点。

2011年1月份，天兰线天水变电所对原有静态补偿系统进行了更换改造，采用调压式高压动态无功补偿系统，自2011年2月-11月，无功补偿稳定，功率因数均值达0.97以上，有效改善了供电质量。但是，其对高次谐波抑制方面效果不明显。

3、调压式高压动态无功补偿装置在谐波抑制存在的问题

虽然调压式高压动态无功补偿装置有着诸多的优点，对滤波补偿系统滤波的影响，可忽略不计，但在设计理念上主要是进行无功功率的补偿，兼顾了3、5次谐波的滤波功能，它与传统的静态补偿装置相比只是仅仅增加了特种单项有载调压变压器，克服了欠补偿和过补偿的问题， 但对牵引供电系统高次谐波抑制方面效果不强。

4、高次谐波的抑制措施

4.1对高次谐波引起网压异常波动的治理措施，一方面是降低机车本身的高次谐波电流值，即在机车上加装RC高通滤波器等方法。二是在牵引供电系统变电所增加滤波装置。

图4.1 电气化铁道谐波、无功治理方案

4.2 有源电力滤波器在牵引供电系统的应用

采用有源电力滤波器（Active Power Filter,简称APF）是牵引供电系统谐波抑制的一个重要发展的趋势。APF是一种新型谐波和无功补偿装置，在补偿无功的同时有源滤波器能对谐波进行有效治理。其基本原理是：通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。按照与补偿对象的连接方式，APF可分为串联型和并联型。串联型APF不能进行无功补偿，且绝缘困难，维修不变，因此，它的实用性受到限制。

大容量的有源滤波器造价高、功耗大，在实际应用中受到限制。为了获得较好的滤波特性且降低造价，人们提出了有源与无源混合滤波器方案。在混合滤波系统中，对于负载侧的谐波电流源，有源滤波器被控制为一个等效谐波阻抗，它使无源和有源滤波器总的串联谐波阻抗对各次谐波都为零，从而使所有的负载谐波电流全部流入无源滤波器支路，达到提高无源滤波器滤波效果的目的，此时有源滤波器的输出补偿电压为所有负载谐波电流流过无源滤波器时产生的电压。这样充分发挥LC无源滤波器和APF各自的优势，尽量减小APF的容量，解决了绝缘和最佳投资的问题。

5、 结束语

随着既有线电力机车的不断更新，牵引变电所现有补偿装置在高次谐波抑制方面效果差的缺点的显现，对牵引供电设备运行安全造成了严重影响。所以，如何更好的实现铁牵引变电所无功补偿，谐波治理，更好的实现环保运输节约能源消耗是当今需要考虑的关键问题。

参考文献

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[6] 曹东白、丁树奎、杨建国：高速铁路牵引供电系统设计要点及国际合作，1995。

动态无功补偿篇9

关键词：煤矿 变电站 动态无功补偿

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0244-01

同煤集团电业公司盘道35 kV变电站，主要承担着塔山矿一、二盘区的供电任务，原采用手动方式投切电容器进行无功补偿，当大功率电机等用电设备启动或运行时就会造成大量的无功缺额，如果不即时动态跟踪补偿无功就会造成变压器、输电线路的损耗增大、功率因数低等问题。该站原采用的手动方式投切电容器已难以满足系统的要求，并且还会产生涌流和电磁暂态，造成过电压。它的安全运行直接影响着矿井的供电安全。

1 方案的确定

盘道355 kV变电站上级电源来自大同市电力公司杨家窑1105 kV无人值守变电站，该变电站改造前，我们采用的是集合式并联电容器无功补偿设备，补偿容量为13.5兆乏，由于矿井用电设备有大量的冲击性负荷和间歇性负荷（如：绞车）等，负荷变化较大，自动装置用于投切电容器的开关是真空断路器，不适于频繁操作经常损坏，出于安全考虑，所以采用手动方式投切电容器。当电容器的补偿容量大于变电站的无功缺额时，投入电容器就会出现过补，而不投又会欠补，还会产生涌流、电磁暂态和谐波，造成过电压。假如把原自动装置投入运行的话，补偿级数差大、精度低，仍然达不到精细无功补偿的要求。由于集合式并联电容器补偿装置无法快速跟踪无功负荷的冲击变化，响应速度慢等，已经不适应对这类负荷的补偿。

鉴于上述原因，根据考察、调研、测量、计算结果，在盘道35KV变电站采用基于磁阀式可控电抗器的静止型动态无功补偿装置（FC+MCR型SVC）是最理想的补偿方式，同时也弥补了集合式并联电容器的功能缺陷。

2 MSVC装置概述

静止无功补偿装置（SVC），是一种先进的补偿装置，可以连续而快速地控制无功功率，并通过发出或吸收无功功率来控制所连续的输电系统的节点电压，实现动态补偿。降低系统的谐波畸变度、提高系统的功率因数，减小电压波动及闪变，平衡三相电流电压。

“磁控电抗器”也就是我们通常说的MCR，MCR也是个电感，只是MCR这个电感通过晶闸管（SCR）可以调节输出感性无功罢了，补偿感性负荷的工作是由补偿（滤波）支路来完成的，MCR的存在只是为了当固定电容器组过补偿时，来帮感性负荷找个平衡。

MSVC装置由补偿（滤波）支路和磁控电抗器并联支路组成，在MCR 型SVC中，晶闸管（SCR）是安装在控制回路中，承受的电压低，有极高的可靠性；并且产生的谐波含量较低，所以MCR型SVC将是动态无功补偿改造与设计的最理想选择。

3 改造前运行情况分析

从盘道355 kV变电站比较常见的较大日有功负荷曲线图中可以看出，一天内有功负荷有三次较大的波动，峰谷差：9.2 MW，日平均有功负荷：11.3 MW，负荷率：70%。由于矿井大功率电机等用电设备启动造成供电系统大量的无功缺额，所以导致了负荷的峰谷差较大。

从该站日无功负荷曲线图中可以看出：因为手动投切电容器时间基本是按负荷变化而进行的，所以无功负荷也跟随有功负荷的变化而变化，一天内也有三次较大的波动，峰谷差：6.2兆乏，日平均无功负荷：8.5兆乏。

从该站日功率因数变化曲线图中分析可知，系统功率因数的实时值波动也较大，峰谷差：0.14，日平均功率因数：0.79。

4 改造后的效果

改造方案确定后，我们采用了济南迪生电子电气有限公司设计制造，两台型号为DSLC-11-5000、DSLC-11-6000的MCR及其控制系统，对该站的补偿设备进行了改造，并对改造后的运行情况进行了分析总结。

从该站改造后的较大日有功负荷曲线图中可以看出，与改造前相同，一天内有功负荷也有三次较大的波动，峰谷差：8.8 MW，日平均有功负荷：10 MW，负荷率：74%。

从该站改造后的日无功负荷曲线图中可以看出，与改造前相比无功负荷在一天内的变化不大，尤其明显的是将高峰无功负荷降低，保持了较小的峰谷差。经过实际计算，峰谷差：4.901兆乏，日平均无功负荷：2.551兆乏。

从该站功率因数变化曲线图中分析可知：峰谷差：0.04，日平均功率因数：0.98。

综上所述，该变电站的无功补偿通过采用MCR进行改造后，系统电压趋于平稳，功率因数保持在设定值0.98左右，同时验证了MCR型SVC优良的动态跟踪补偿性能，为MSVC动态无功补偿装置的推广应用提供了很好的技术典范。

5 预期达到的指标

5.1 稳定母线电压

MCR型SVC装置投运后，保证该站10 kVⅠ段、Ⅱ段母线电压波动符合国标要求。电压上限控制在10.5 kV，电压下限控制在9.7 kV。

5.2 提高功率因数

MCR型SVC装置投运后，保证该站功率因数任意时刻在0.95以上。

6 结语

通过对35 kV盘道变电站无功补偿设备的成功改造，进一步展示了MSVC动态无功补偿装置的优越性，用它来改造和发展电网的无功补偿，实施动态无功优化调整，有着广阔的发展前景，在同行业中具有一定的推广价值，其节能效果显著。主要体现在三个方面：

（1）减少了功率因数调整电费的支出（改造前该站的功率因数为0.8左右）；

（2）减少线路无功传输，线路线损将大幅度下降，这部分节能效果每月产生不少于3万元的经济效益；

（3）稳定电压提高电动机出力，这部分称为工艺节能，是产生节能增效中最大的一部分。

参考文献

动态无功补偿篇10

【关键词】SVC；静止型无功补偿；安全经济运行；调试

一、使用无功补偿的必要性

目前，我国电力网平均线路功率损耗比国外发达国家高出2～4个百分点。就全国讲，线路损耗约占4-12%，其中主要是无功分量引起的损耗，若无功线损降低50%～60%，一年便可节电500亿kWh左右，相当于半个三峡工程的发电量。这种不消耗一次能源，便可增大发电量的工程是绝好的绿色工程，且投资极小，见效快。因此，要通过合理配置无功补偿设备，合理安排运行方式，优化无功潮流分布，提高无功管理水平，减少受端无功功率损耗，提高功率因数，降低网络损耗，提高发、供电设备利用率，提高无功补偿设备运行水平。具有非常大的经济效益和社会效益。

二、查干淖尔矿110kv站TCR型SVC参数

1.查干淖尔矿110kV变电站10kV侧最大短路容量：57.94MVA；最小短路容量：46.68MVA。

2.TCR部分的主要技术性能

（1）晶闸管阀组：额定电压：10±10%kV，额定容量：10000kvar。，运行频率：50±1%Hz，绝缘配合：满足中国国标GB311.1-1997

（2）控制系统为全数字控制系统，控制系统响应时间：

（3）相控电抗器为：干式、空芯、铝导线、环氧树脂浇灌、双线圈、户外型，额定电压：10±10%kV，额定容量 10000kvar，运行频率：50±1%Hz，过电流能力：1.1倍额定电流长期运行，温升：≤60℃

3.FC部分的主要技术性能

（1）交流滤波电抗器为干式、空芯、铝导体，环氧树脂浇灌，调节范围为±5%，额定电压：10±10%kV，运行频率：50±1%Hz，过电流能力：1.3倍额定电流长期运行，温升：≤60℃

（2）交流滤波电容器组为：电容器为全膜介质、内熔丝、内置放电电阻、双套管、不锈钢外壳，额定电压：10±10%kV，电容器的温度系数：α绝对值≤4×10-4/K，电容器的介质损耗：tgδ≤0.0003，电容器的外壳的耐爆裂能量：≥12KJ，电容器在1.1Un、1.3In下长期运行

4.设备安装条件

TCR晶闸管阀组、控制柜、FC设备户内安装，相控电抗器为户外安装

三、无功补偿的控制策略

正常运行时，电容全部投入运行，TCR接入10kv母线，无功补偿控制器接受到无功参数后，经过计算，可实现和功率因数运行，自动通过晶闸管调节无功补偿的动态容量。因无功补偿控制器安装在晶闸管阀，为了更好地监视无功补偿状态，通过RS232接口接入自动化系统，能够在主控室更好地监视到无功补偿的运行状态及各项运行参数。

四、调试中注意的问题

1.散热问题

晶闸管阀组的发热量大，而阀组室因防尘等原因需要是封闭的，因此除了阀组单元本体配备的散热器外，还要配备一主一备两台大功率空调。

阀组控制系统有温度故障保护，当温度大于正常运行温度时，自动弹出“温度保护”动作警告，当温度降低后才可重新启动SVC设备。因此，运行当中要加强对阀组的巡检，如发现温度高，尽快做出散热措施（开空调等），以防止因温度过高造成SVC设备跳闸。

2.晶闸管的击穿事故

在调试过程中，晶闸管是整个系统中最容易出现故障的原件，曾多次发生晶闸管击穿故障，当晶闸管击穿时报警，SVC报故障并立即跳闸。检查晶闸管电阻值是否正常，如正常，检查阻容吸收电路电阻值是否正常。在本工程调试过程中，如果晶闸管实际击穿的次数较多，主要原因是电网电压不稳定，且晶闸管设计容量偏小造成的，可更换设计1.5倍的晶闸管，解决问题。