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無功補償裝置及常見的無功補償方法

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無功補償為了確保電力工程電力網運作的可靠性和安全系數 ， 都是裝上一些有關的無功補償機器設備 ， 實際上無功補償在省電層面的實際效果都是比較突出的 ， 因此備受公司的熱烈歡迎 。 下面一起來了解下無功補償的意義及常見的無功補償方法 。
 
 
 
　一、無功補償的意義
 
1．改善供電質量
 
在供配電系統中 ， 評價供電質量的優劣有以下三個因素：
 
（1）在電源點電壓和頻率是否接近于恒定 。
 
（2）功率因數是否趨近于1 。
 
（3）三相系統中 ， 相電流與相電壓是否趨于平衡 。
 
而采用無功功率補償來提高功率因數 ， 不但能大量減少線路中因輸送無功電流而產生的電能損耗 ， 還能有效地改善和提高末端用戶處的電壓 ， 提高電氣設備的經濟運行水平 。 所以無功功率補償在供配電系統中一直是非常重要的環節 。
 
2．減少電網設備容量 ， 提高設備出力
 
【無功補償裝置及常見的無功補償方法】在有功功率不變的情況下 ， 當電網的功率因數提高時 ， 無功功率也要減少 ， 由公式可知 ， 視在功率必然隨著下降 。 例如某用電單位需200kW的電力負荷 ， 當功率因數為0.4時 ， 由公式COSφ=P/S可求得 ， S=P／cosφ=500kV．A ， 即需要一臺500kV．A的變壓器；若功率因數為0.8時 ， 則只需裝設一臺250kV．A的變壓器 。 由此可見 ， 功率因數提高了 ， 需要的設備容量可相應減少 。
 
3．節約電費開支
 
我國電價政策規定 ， 用電設備容量超過100kV．A（kW）的用戶 ， 都要實行力率調整電費 ， 力率低于規定值要加罰電費 。 前面已經說了無功補償可提高力率 ， 減少或避免因力率低加收電費 ， 從而節約電費開支 。
 
二、無功補償的常見方法
 
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償 。 下面簡單介紹3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點 。
 
（1）低壓個別補償
 
低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接 ， 它與用電設備共用一套斷路器 ， 通過控制、保護裝置與電機同時投切 。 隨機補償適用于補償個別大容量且連接運行（如大中型異步電動機）的無功消耗 ， 以補勵磁無功為主 。
 
低壓個別補償的優點是：用電設備運行時 ， 無功補償投入 ， 用電設備停動時 ， 補償設備也退出 ， 因此不會造成無功倒送 ， 具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點 。
 
（2）低壓集中補償
 
低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側 ， 以無功補償投切裝置作為控制保護裝置 ， 根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切 ， 電容器的投切是整組進行 ， 做不到平滑的調節 。
 
 
 
低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小 ， 使無功就地平衡 ， 從而提高配變利用率 ， 降低網損 ， 具有較高的經濟性 ， 是目前無功補償中常用的手段之一 。
 
（3）高壓集中補償
 
高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10KV高壓母線上的補償方式 。 適用于用戶遠離變電所在供電線路的末端 ， 用戶本身又有一定的高壓負荷時 ， 可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切 ， 補償效益高 。
 
三、無功補償裝置的分類
什么叫無功補償裝置？
總的來說“無功補償裝置”就是個無功電源 。 一般電業規定功率因數為低壓0.85以上 ， 高壓0.9以上 。 為了克服無功損耗 ， 就要采用無功補償裝置來解決 。
 
無功補償裝置有很多種分類：從補償的范圍劃分可以分為負荷補償與線路補償 ， 從補償的性質劃分可以分為感性與容性補償 。 下面將并聯容性補償的方法大致列舉：
 
1、同步調相機
 
調相機的基本原理與同步發電機沒有區別 ， 它只輸出無功電流 。 因為不發電 ， 因此不需要原動機拖動 ， 沒有啟動電機的調相機沒有軸伸 ， 實質就是相當于一臺在電網中空轉的同步發電機 。
 
調相機是電網中最早使用的無功補償裝置 ， 當增加激磁電流時 ， 其輸出的容性無功電流增大 。 當減少激磁電流時 ， 其輸出的容性無功電流減少 。 當激磁電場減少到一定程度時 ， 輸出無功電流為零 ， 只有很小的有功電流用于彌補調相機的損耗 ， 當激磁電流進一步減少時 ， 輸出感性無功電流 。
 
調相機容量大、對諧波不敏感 ， 并且具有當電網電壓下降時輸出無功電流自動增加的特點 ， 因此調相機對于電網的無功安全具有不可替代的作用 。
 
由于調相機的價格高、效率低 ， 運行成本高 ， 因此已經逐漸被并聯電容器所替代 。 但是近年來出于對電網無功安全的重視 ， 一些人主張重新啟用調相機 。
 
2、并聯電容器
 
并聯電容器是目前最主要的無功補償方法 。 其主要特點是價格低 ， 效率高運行成本低 ， 在保護完善的情況下可靠性也很高 。
 
在高壓及中壓系統中主要使用固定連接的并聯電容器組 ， 而在低壓配電系統中則主要使用自動控制電容器投切的自動無功補償裝置 。 自動無功補償裝置的結構則多種多樣形形色色 ， 適用于各種不同的負荷情況 。 對于低壓自動無功補償裝置將另文詳細介紹 。
 
并聯電容器的最主要缺點是其對諧波的敏感性 。 當電網中含有諧波時 ， 電容器的電流會急劇增大 ， 還會與電網中的感性元件諧振使諧波放大 ， 另外 ， 并聯電容器屬于恒阻抗元件 ， 在電網電壓下降時其輸出的無功電出下降 ， 因此不利于電網的無功安全 。
 
3、SVC
 
SVC的全稱是靜止式無功補償裝置 ， 靜止兩個字是同步調相機的旋轉相對應的 。
 
國際大電網會議將SVC定義為7個子類：
 
a、機械投切電容器（MSC）
 
b、機械投切電抗器（MSR）
 
c、自飽和電抗器（SR）
 
d、晶閘管控制電抗器（TCR）
 
e、晶閘管投切電容器（TCR）
 
f、晶閘管投（TSC）
 
g、自換向或電網換向轉換器（SCC/LCC）
 
TCR的基本結構包括一組固定并聯連接在線路中的電容器和一組并聯連接在線路中用晶閘管控制的電抗器 ， 通常將電抗器的容量設計成與電容器一樣 。 由于電抗器是用晶閘管控制的 ， 其感性無功電流可以變化 ， 當晶閘管關斷時 ， 電抗器沒有電流 ， 而電容器固定連接 ， 因此整套裝置的補償量最大 ， 當調節晶閘管的導通角時 ， 電抗器的感性電流就會抵消一部分電容器電流 ， 因此補償量減少 ， 導通角越大 ， 電抗器的電流越大 ， 補償量就越小 ， 當晶閘管全通時 ， 電抗器電流就會將電容器電流全部抵消 ， 此時補償量為0 。 必須將固定電容器組設計成濾波器形式或者配備另外的濾波器 。
 
綜上所述 ， 可以看出TCR的結構復雜 ， 損耗大 ， 但其具有補償量連續可調的特點 ， 在高壓系統中還有應用 。