【正文】 關(guān)于 30t電弧爐無功補(bǔ)償容量的設(shè)計(jì)。 本文以電網(wǎng)運(yùn)行的一對根本問題經(jīng)濟(jì)性與可靠性的視角，分析無功功率補(bǔ)償?shù)脑頌槌霭l(fā)點(diǎn)和著力點(diǎn)。揭示無功功率補(bǔ)償發(fā)展根本。本文以無功功率補(bǔ)償裝置的發(fā)展為脈絡(luò)，發(fā)展無功補(bǔ)償技術(shù)的前世今生。全方位，寬領(lǐng)域，多層次的介紹無功功率補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用，意在突出無功補(bǔ)償技術(shù)與現(xiàn)代科技發(fā)展的有機(jī)結(jié)合。 關(guān)鍵詞： 無功功率補(bǔ)償 。無功補(bǔ)償裝置 。經(jīng)濟(jì)性 ?？煽啃? 無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的研究 2 Abstract Steady economic power work operation is great significance. for users with daily life, normal operation and hightech fields of industrial and mercial enterprises healthy development. In order to do a good job loss reduction and energy conservation, improving the quality of electric energy and the active power output of electrical equipment, electrical equipment running in the best economic state the wattles of power pensation must be imperative. In this paper, by means of dialectical discussion of the economy of the power system and the emphasis of electrical safety in different fields that reactive power are introduced from nature, from the formula discussed without reactive power in the power grid to run is how to generate the power loss of pressure drop and on the line. Introducing the development of the wattless pensation device, the synchronous condenser, capacitor initially to now the most advanced wattless static generator, and the classification describes enterprise and distribution work wattless power pensation way and in the end the paper briefly introduces the application of modern industrial wattless power pensation. In this paper, a fundamental question of the economy and reliability of power grid operation perspective, regard analysis of the principle of wattless power pensation as the starting point and focus. To reveal the wattless power pensation basic development .we are paring with the development of wattless power pensation device context, preexistence of wattless pensation technique development. Allaround, wide field, multitiered applications without reactive power pensation, intended to highlight the anic bination of wattless power pensation technology and the development of modern science and technology. Keywords:： Wattless power pensation Wattless power pensation device economy, reliability 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 前言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用電量的增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行日益受到重視。電力系統(tǒng)是一種特定的環(huán)境，由于其自身的運(yùn)行規(guī)律，公用電網(wǎng)出現(xiàn)無功功率給電網(wǎng)運(yùn)行的本身帶來麻煩和制約，加上現(xiàn)代化的技術(shù)不斷發(fā)展，近年來，隨著冶金，電氣化鐵道的飛速發(fā)展，諸多具有沖擊性負(fù)荷的電弧鋼爐，軋鋼機(jī)等不斷投入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)功率因數(shù)下降，波形畸變，電 壓波動(dòng)，諧波干擾等公害。因此無功功率補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展和應(yīng)用備受關(guān)注。無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展歷程不僅僅反映電網(wǎng)供電技術(shù)的完善更與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)休戚相關(guān)。 1 無功補(bǔ)償?shù)母攀? 電力系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性 在我們學(xué)習(xí)和研究電力系統(tǒng)的知識中，在繼電保護(hù)，架空線路，變電工程設(shè)計(jì)等一些實(shí)際應(yīng)用的電力學(xué)科中，經(jīng)常會看到速度性，經(jīng)濟(jì)性，可靠性，靈敏性，可擴(kuò)展性（可持續(xù)性）等帶有“性”字樣的屬性詞組，而其中經(jīng)濟(jì)性和可靠性似乎更加突出，它們之間的討論和斟酌往往決定電力網(wǎng)中的設(shè)備的接線方式（星型和 V型接線），誤差精準(zhǔn)級，投切方式，甚至 電機(jī)機(jī)組的及并網(wǎng)情況（冷備用和熱備用） 從哲學(xué)的角度來說，可靠性和經(jīng)濟(jì)性是一種對立統(tǒng)一關(guān)系，也就是在追求經(jīng)濟(jì)性的情況下，我們采取的措施方案往往就要犧牲系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，當(dāng)我們選定的方案力求可靠性的時(shí)候，那可能我們投入的資金就要往往更多一些，例如 圖 11 無備用接線方式： （ a）放線式（ b）干線式（ c）鏈?zhǔn)? 無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的研究 4 圖 12 有備用接線 （ a）放射式（ b）干線式（ c）鏈?zhǔn)剑?d）環(huán)式（ 5）兩端供電網(wǎng)絡(luò) 我們可以清楚的看出，有備用 的結(jié)線方式所用的輸電線路，電源，以及其他電氣要比無備用結(jié)線多，那么資金投入就會與無備用方案比較起來多，經(jīng)濟(jì)性差，但它們的可靠性高，一旦出現(xiàn)故障仍能保持可持續(xù)供電。 因此在電力系統(tǒng)運(yùn)行的研究過程中，我們不斷的追求既可靠又經(jīng)濟(jì)的方案，例如在電纜及部分變壓器的末端加分裂電抗器來平衡短路電流所帶來的影響，這種電抗器雖然基本結(jié)構(gòu)簡單卻能有效的起到限流的作用，不失為既經(jīng)濟(jì)又可靠。 圖 13 分裂電抗器的接線圖和運(yùn)行方式 （ a）正常運(yùn)行情況；（ b） d1 點(diǎn)短路；（ c） d2 點(diǎn)短路 然而并不是所有方案都能滿足既經(jīng)濟(jì)又可靠這一層面，因此在特定情況下不得不做出取舍。關(guān)于這些問題除了要具體問題具體分析，決定作用應(yīng)該是源于決策者的原則或者說意愿，我們先來看一下關(guān)于互感器 準(zhǔn)確度等級的選擇：不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確度等級 ? ：用于試驗(yàn)室精密測量（校準(zhǔn)級） ? ：用于計(jì)費(fèi)測量 ? 1：用于盤式儀表和技術(shù)上用的電能表（估量） ? 3， 10， B：用于繼電保護(hù) 準(zhǔn)確度等級越低要求的誤差越小，由此我們似乎可以窺視出在電網(wǎng)操作過程中更沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 注重 2,3 也就是說是經(jīng)濟(jì)層面，而把繼電保護(hù)這一可靠性層面的代表放在后面，到底 是不是這樣，我們可以從電力系統(tǒng)運(yùn)行的承擔(dān)者的角度來分析。 首先，我們來分析一下電力系統(tǒng)或者說是國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司的實(shí)質(zhì)，不言而喻無論是國家電網(wǎng)公司還是南方電網(wǎng)公司都是企業(yè)，作為企業(yè)無論是在何種經(jīng)濟(jì)體制下都是以贏利為目的，正是基于這種以追逐利益最大化為目的的思路，我們或許可以看到，在供電技術(shù)發(fā)展的過程中不斷追求經(jīng)濟(jì)性，然而保障供電安全，電質(zhì)量，是電力企業(yè)存在的意義，或者說是先決條件。可靠性是電力技術(shù)發(fā)展的根本，而經(jīng)濟(jì)性是電力技術(shù)不斷優(yōu)化的動(dòng)力。 可靠性是要求，經(jīng)濟(jì)性是追求。從無功補(bǔ)償可以改善電能質(zhì)量， 降低電能損耗，挖掘發(fā)電供電設(shè)備潛力，無功補(bǔ)償減少用戶電費(fèi)支出，從以上的幾點(diǎn)我們不難可以看出，無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于“省”，電力企業(yè)在追求經(jīng)濟(jì)性的過程中，必須把持“開源節(jié)流”，那么將動(dòng)力系統(tǒng)中的能源利用率提高，開發(fā)如核能，太陽能，風(fēng)能發(fā)電稱為“開源”的話，我們就可以把無功補(bǔ)償比作成“節(jié)流”。 這種本質(zhì)的意義也是無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展過程及應(yīng)用過程中的研究人員所應(yīng)該秉承的理念。 無功補(bǔ)償及無功損耗的產(chǎn)生 無功功率這一名詞的出現(xiàn)顯然與有功功率對應(yīng)而產(chǎn)生的，有功功率通常被解釋為有用功功率，而按照常理對應(yīng)下來無 功功率就要被解釋成沒有用的功率。其實(shí)這是對無功功率和有功功率的誤解。有功功率應(yīng)該被嚴(yán)格的理解成保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（機(jī)械能，電能，熱能）的電功率，那么 無功功率 就 是一種既不能作有功，但又會在電網(wǎng)中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率。 無功功率 是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。無功功率不做功，但是要保證有功功率的傳導(dǎo)必須先滿足電網(wǎng)的 無功功率。 那么我們就不禁會有這樣的疑問，既然無功功率不能為我們所用，那么我們?yōu)槭裁床恢蛔層泄β试陔娋W(wǎng)中游動(dòng)呢， 電力系統(tǒng)是一種的特定環(huán)境，公用電網(wǎng)中出現(xiàn)的無功功率，是電網(wǎng)本身的運(yùn)行規(guī)律所決定，但它給電網(wǎng)運(yùn)行帶來了許多麻煩 ，這種麻煩的起因源于 2 方面。 一方面是電源，發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，也是最基本的無功電源，從下圖 無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的研究 6 圖 14 發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理圖 如上圖所示，我們不難發(fā)現(xiàn)，圖中 OB 的長度就代表發(fā)電機(jī)的額定視在功率SN，從而 OC=OB ?cos ， Ob=OB ?sin 就分別代表發(fā)電機(jī)的額定無功、無功功率；而 b 圖中，所示橫、縱軸分別代表發(fā)電機(jī)組所發(fā)有功、無功功率的平面上的極限，從而可以看出，在通常的發(fā)電機(jī)運(yùn)行模式下，除非完全理想的狀態(tài)在完全以有功功率運(yùn)行是不可能，因此可以看出無功功率在電源輸出端是不可避免。因此在現(xiàn)實(shí)條件下是無法得到的，這樣從電源端就將 S=P+Qj,使得帶有無功功率（ Q）的潮流流入了電網(wǎng)中。 圖 15 輸電線路的基本模型 從上我們可以看出，由于線路自身等效的存在，在功率運(yùn)輸 的過程中，會出現(xiàn)各種感性的容性的損耗，轉(zhuǎn)換，這樣即便是在電網(wǎng)的首段注入的完全是有功功率，在線路上經(jīng)過一系列的損耗，到達(dá)尾端也必然會出現(xiàn)無功功率。 有上述我們可以看出，無功功率是電能產(chǎn)生和運(yùn)輸中，被動(dòng)出現(xiàn)的功率，它便是一個(gè)媒介通過建立一系列的磁電關(guān)系是有功功率到達(dá)所需要的地方去，合理的利用調(diào)配無功功率也可以說得上是為有功功率的傳送保駕護(hù)航。 電力系統(tǒng)是一種特定的環(huán)境，公用電網(wǎng)中出現(xiàn)無功功率，是電網(wǎng)本身的運(yùn)行沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 規(guī)律決定的，但它給電網(wǎng)的運(yùn)行帶來了許多麻煩。其中影響最大的有點(diǎn) 1）無功功率引起電壓末端下降和由于無功功率 引起的有功功率損耗。 設(shè)一專線用戶的網(wǎng)絡(luò)元件等值電路如圖 1 所示 ,其中 R 和 X 分別為電阻和等值電抗 , U 和 I 表示相電壓和相電流。電壓降落相量分解如圖 16所示。 圖 16 電壓降落相量分解 將橫分量省略后，我們得到了一個(gè)公式 ? U= UQXPR? （ 11） ，電壓的變化是有P， Q， X， R四個(gè)變量共同決定的，如果我們設(shè)有功為 0的話，那么公式可以寫成為 UQXU?? （ 12） ，那么電壓的壓降就被證明與 Q有關(guān)，因此我們可以斷定如果電網(wǎng)中注入了大量的無功功率對其末端的電壓影響是很大的。 QjPS ?? 這是潮流的基本表達(dá)式，由于電網(wǎng)中出現(xiàn)了感性或者容性的原件，使本來直流運(yùn)算的 I（電流）帶有了虛部也使其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角，為了直觀的理解引入潮流這一概念，不過它的作用依然和電流是一樣的。只不過它是用功率形式體現(xiàn)出來的， ??P I2R? RuQP222? （ 13） ，如果將有功率 P省略那么，依然可以看出無功率是運(yùn)輸中有功損耗的一份子。在潮流中 S= Qp 22? （ 14） ， P， Q是數(shù)學(xué)運(yùn)算的關(guān)系，而在損耗的公式是相加的關(guān)系，變成了數(shù)字累積的關(guān)系，原來“ 1+1= 2 ”現(xiàn)在變成了“ 1+1=2”，因此用數(shù)值上來看出無功功率在線路上的損耗比電壓損耗更大。 采用無功補(bǔ)償?shù)谋匾院蛢?yōu)勢 電力系統(tǒng)的三要素分別是頻率 ,電壓，波形。頻率的