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產(chǎn)品知識

無功補償、諧波治理方案及元器件的選取(一)

一、概述
1.隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和持續(xù)增長，電力建設(shè)更是取得了令人矚目的成就，到2004年底，我國電站裝機容量已達到4.4億kW，年發(fā)電量達21870億kW/h，同比增長14.8%。但是電力需求的增長更是迅速，電力供需矛盾日益突出，去年用電高峰時期全國就有24個省、區(qū)拉閘限電，同時由于大部分電力設(shè)施長期處于超負荷運行狀態(tài)，存在諸多安全隱患，也出現(xiàn)了不少事故，給國家和人民財產(chǎn)造成了很大的損失。今年(2005)用電量仍有大幅度的增加，高峰時的電力供應(yīng)缺口更大(僅北京(2005)用電量仍有大幅度的增加，高峰時的電力供應(yīng)缺口更大(僅北京2005)用電量仍有大幅度的增加，高峰時的電力供應(yīng)缺口更大(僅北京地區(qū)今年用電高峰時的供電缺口就達到百萬KW以上)，電力供應(yīng)緊張的形勢更加嚴峻。
2.電力供應(yīng)的嚴重不足已制約了國民經(jīng)濟發(fā)展的速度。而要緩解當前乃至今后一個時期電力供需之間的矛盾，并從根本上解決問題，除了國家及地方加大對電力建設(shè)的投資力度、增加發(fā)電量這一主渠道外，節(jié)約用電、合理用電－采用各種節(jié)電措施，最大限度地利用現(xiàn)有各種電力設(shè)施資源也是非常重要的、也是很有必要的。就是要開源與節(jié)流并舉。
3.眾所周知，利用無功功率補償技術(shù)來挖掘現(xiàn)有電力資源潛力，是一種能夠迅速見效的、切實可行的措施之一，同時也能夠節(jié)約大量的電力能源。
二、無功功率補償技術(shù)應(yīng)用方案的確定
1.無功功率補償?shù)母拍?br /> (1)無功功率和有功功率一樣是輸配電網(wǎng)中不可缺少的組成部分，無功功率對供電系統(tǒng)和負載系統(tǒng)的正常運行是十分重要的、也是必需的；
(2)由于電網(wǎng)中存在大量的感性負載，所以就需要供電部門提供足夠的無功功率。如果這些無功功率都有發(fā)電機(廠)發(fā)出并通過長距離的輸電線路傳送到所需的地方，這顯然是不合理、不經(jīng)濟的，實際上也是不可能的。而合理的也是較有效的方法就是在需要無功功率的地方或附近產(chǎn)生(發(fā)出)無功功率，即無功功率補償。
三、無功功率補償?shù)淖饔?br /> 1.由于無功功率的存在，對電網(wǎng)也會帶來不利的影響，主要表現(xiàn)在以下方面：
(1)無功功率的增加，導致電流的增大和視在功率的增加，從而使發(fā)電機、變壓器、起動及控制設(shè)備和導線等電氣設(shè)備容量的增加；
(2)供電設(shè)備及線路損耗增加；
(3)變壓器及線路的電壓降增大，使供電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動。在電網(wǎng)中，有功功率的波動一般對電網(wǎng)電壓的影響較小，電網(wǎng)電壓的波動主要是無功功率的波動引起的。如果是沖擊性無功功率負載，還會使電網(wǎng)產(chǎn)生劇烈的波動，甚至發(fā)生事故。
2.無功功率補償?shù)淖饔镁褪且M量減少無功功率對電網(wǎng)的影響。其作用主要有：
(1)提高供電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù)，降低輸電線路及用電設(shè)備的容量和負荷，減少功率消耗；
(2)穩(wěn)定用電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量，增加輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力；
(3)平衡三相負荷，減少無功功率對電網(wǎng)的沖擊。
三、無功功率補償?shù)姆椒?br /> 　　隨著電力電子控制技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)的逐步成熟，用于無功功率補償?shù)姆椒ㄈ找嬖龆?，且補償效果也越來越明顯，其帶來的經(jīng)濟效益和社會效益也是巨大的。
1.同步調(diào)相機
　　同步調(diào)相機是早期的無功功率補償方法，已實際應(yīng)用數(shù)十年，在電壓和無功功率控制中發(fā)揮了非常重要的作用，同步調(diào)相機不僅能補償固定的無功功率，對變化的無功功率也能進行動態(tài)的連續(xù)的補償，而且對于容性、感性無功功率均能起到補償?shù)淖饔谩５捎谄渥陨淼闹T多缺點，使其應(yīng)用越來越少，目前已基本上遭淘汰，被新的補償方式所取代。
2.并聯(lián)電容器及其裝置
(1)在各種無功功率補償方法中，并聯(lián)電容器由于其簡單的結(jié)構(gòu)，方便、靈活的安裝方法，較低的運行費用和低廉的產(chǎn)品價格等方面的特點，已使其成為當今無功功率補償技術(shù)中使用的主導產(chǎn)品。尤其是隨著電容器制造技術(shù)的日益成熟，其質(zhì)量水平、壽命等級、安全運行可靠性等指標得以大大提高；品種、規(guī)格也越來越齊全，為補償裝置的設(shè)計和制作帶來了較大的便利。故由其為主體制作的各種電容器補償和濾波成套裝置的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。已逐步取代了傳統(tǒng)的同步調(diào)相機。
(2)但是并聯(lián)電容器也有其不足之處：例如，只能分級補償固定的無功功率(其補償精度決定于電容器組中單臺電容器的電容量)，而不能實現(xiàn)連續(xù)、線性的補償。另外，在系統(tǒng)中存在諧波時，還可能與系統(tǒng)中的固有電抗產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使諧波電流放大(可達額定電流的幾倍甚至幾十倍)，導致電容器及相關(guān)元器件和線路嚴重過載而燒毀。
四、無功功率補償?shù)姆绞?br /> 　　按補償裝置的工作方式可分為：1.三相共同補償；2.三相分別補償；3.共補、分補相結(jié)合的綜合補償；4.三相不平衡補償?shù)葞追N。
五、無功功率補償方案的確定
1.根據(jù)供、用電系統(tǒng)的無功功率實際需求情況，決定采取并聯(lián)電容器進行無功功率補償時，要對所采用裝置的類型及配置方案進行策劃、設(shè)計、確認。在確定最終方案時需要考慮多方面的影響因素，還要吸取現(xiàn)有各種裝置運行的經(jīng)驗和教訓。
2.因需要進行無功功率補償?shù)奈恢貌煌?，要達到的預(yù)期目標有所區(qū)別，而負載的性質(zhì)以及供、用電質(zhì)量也不一樣，同時也要從經(jīng)濟角度(投資成本)去考慮，所以要從實際情況出發(fā)對各種方案進行綜合的評定，從中選擇出合適的方案來。

3.在有條件的情況下或必需時，要對擬補償系統(tǒng)的電能質(zhì)量進行測試，分析和評估。這項工作需要專用的測試儀器并由專業(yè)技術(shù)人員來完成。這一點是非常重要的，對于一個完整、有效的解決方案以及整套裝置的設(shè)計和制作可以說是不可缺少的環(huán)節(jié)。而以前乃至現(xiàn)在大多數(shù)的補償裝置在設(shè)計制作之前都沒有認真進行此項工作，或者說有不少的生產(chǎn)企業(yè)根本就沒有技術(shù)和能力進行此項工作，在制作裝置之前僅憑以往的經(jīng)驗或參考同行廠的樣機。這是目前在運行的大多數(shù)無功功率補償裝置補償效果不理想，達不到設(shè)計的功能，而且經(jīng)常出現(xiàn)故障，不能正常工作(有些已棄之不用)，乃至發(fā)生火災(zāi)事故的主要原因之一。另外，在裝置設(shè)計

時，所選元器件的質(zhì)量以及各種元器件之間參數(shù)的匹配是否合理或組裝工藝等也是很重要的原因。

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