【正文】 機(jī)車的供電一般采用單相供電方式，而單相負(fù)荷就造成了供電網(wǎng)的嚴(yán)重三相不對稱和低功率因數(shù)。 在交流電路中，電功率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。 9 由于從發(fā)電機(jī)經(jīng)高壓輸電線傳輸?shù)臒o功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了符合的要求，因此需要在電網(wǎng)中設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充電網(wǎng)的無功功率，以保證用戶對無功的需求，使用電設(shè)備在額定狀態(tài)下工作。 （ ） （ ） 如前所述，工農(nóng)業(yè)及家用等用電設(shè)備大部分是阻感負(fù)載，可看作電阻 與電感 串聯(lián)的電路，其功率因數(shù)為 10 （ ） 圖 并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償電路圖 將 、 串聯(lián)電路并聯(lián)接入電容 C后，電路如圖 所示。 (3) 從提高運(yùn)行電壓需要來確定補(bǔ)償容量 在配電線路的末端，特別是重負(fù)荷、細(xì)導(dǎo)線的線路。同步發(fā)電機(jī)可以看作是一個(gè)既可以發(fā)出無功功率也可以發(fā)出有功功率且功率大小可調(diào)節(jié)的等效電源。 13 （ 2）飽和電抗器 (Saturated Reaetor， SR) 補(bǔ)償器 是 由一個(gè)多相的諧波補(bǔ)償自飽和電抗器與一個(gè)可投切電容器并聯(lián)組成。由于 SR 型補(bǔ)償器采用鐵芯結(jié)構(gòu)，因此具有內(nèi)在的能夠承受 3至 4pu 過電流的能力，這使得它非常適合于控制短時(shí)的過電壓。 反 并 聯(lián) 的 一 對 晶 閘 管 就 像 一 個(gè) 雙 向 開 關(guān) ， 晶 閘 管 閥 在 供 電 電 壓 的 正 半 周 期 內(nèi) 導(dǎo) 通 ， 而 晶 閘 管 閥 在 供 電 電 壓 的 負(fù) 半 周 期 14 內(nèi) 導(dǎo) 通 。因?yàn)楦咦杩棺儔浩鞔渭夒妷嚎梢暂^低，故主電路和門極電路便非常簡單的安裝絕緣。同步調(diào)相機(jī)是早期無功補(bǔ)償?shù)牡湫痛?15 表，同步調(diào)相機(jī)固定的無功功率和變化的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，因此在無功補(bǔ)償領(lǐng)域得到廣泛使用，而且隨著控制技術(shù)的進(jìn)步，其控制性能也在不斷改善。 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步。現(xiàn)在 的靜止無功補(bǔ)償器一般專指使用晶閘管投切的無功補(bǔ)償設(shè)備。它是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，特別是 1976 年 等人提出利用交流接觸器進(jìn)行無 功補(bǔ)償?shù)睦碚撘约?80年代以來高功率大電流全控器件的發(fā)展而出現(xiàn)的進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)撵o止無功補(bǔ)償器。 無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x 無功功率是按電磁感應(yīng)原理工作的某個(gè)交流供用電設(shè)備和交流電 源之間的能量交換，這種能量互換的最大值稱為無功功率。引起的，而我們的用電設(shè)備大多數(shù)都是感性負(fù)載，其工作時(shí)由于電流滯后引起的無功功率剛好與電容引起的無功功率相反。 18 第 2 章 無功功率補(bǔ)償有關(guān)理論的研究 無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹? 我們是這樣描述 無功補(bǔ)償 的 ： 在同一電路上并聯(lián)起來具 有容性功率負(fù)荷的裝置 和具有 感性功率負(fù)荷 的裝置 ，在 這 兩種負(fù)荷之間 使得 能量 相互交換 與轉(zhuǎn)換 。 在以往的學(xué)習(xí)中可以得到以下公式： 2 2 2S P Q??, cosPS?? ， 19 sinQS?? ， cos =P/S? 。 圖 22 低壓無功補(bǔ)償裝設(shè)方式 20 表 22 無功補(bǔ)償方式的比較 無功補(bǔ)償方式 具體操作 適用場所 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 集中補(bǔ)償 在用戶專用變電所或配電室的低壓母線上 裝有 電容器 主要 用于 負(fù)荷波動(dòng)幅度不大的 線路末端 和負(fù)荷容量較大 的 地點(diǎn)集中的場合 配電變壓器的供電能力 和 設(shè)備的利用率高；母線、變壓器和高壓輸電線路上的有功和無功損耗 減少 ；電壓質(zhì)量得到 改善 ；管理 、 維護(hù)操作方便 設(shè)備的一次性投資較大 分組補(bǔ)償 將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負(fù)荷分布分組裝設(shè)在相應(yīng)的母線上，或直接與低壓干線相連接 適用于 電負(fù)荷點(diǎn)較多 (比如多 個(gè)車間 )，而且距離較遠(yuǎn) 的場合 對于負(fù)荷比較分散的用戶，有利于實(shí)行無功分區(qū)平衡，體現(xiàn)了無功“ 就地平衡 ” 的原則，可增加設(shè)備的承載能力 運(yùn)行條件較差，維護(hù)極為不便 就地補(bǔ)償 將電容器組直接裝設(shè)在用電設(shè)備旁邊 適用于 長距離大用電設(shè)備 的場合 節(jié)約電能最多，并且可以減少 前面的配變電設(shè)備、配電線路等的損耗 投資高、利用率低 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x如下： (1) 穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電 電能的 質(zhì)量 ， 改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加變壓器帶載容量，提高輸電能力。這種連續(xù)調(diào)節(jié)是依靠調(diào)節(jié) TCR 中晶閘管的觸發(fā)延遲角 α 得以實(shí)現(xiàn)的，因此 SVC的核心是 TCR。 設(shè) tUu ?sin2? ，則當(dāng)控制角 α=90176。 時(shí)， Q 接近 maxQ 。 90176。 當(dāng) 電 壓 升 高 ， 運(yùn) 行 點(diǎn) 將 向 右 移 動(dòng) ， 控 制 器 通 過 增 大 晶 閘 管 閥 的 觸 發(fā) 角 增 大 注 入 節(jié) 點(diǎn) 的 感 性 無 功 功 率 ， 保 持 節(jié) 點(diǎn) 電 壓 。 表 3 . 1 是 負(fù) 荷 在 三 相 對 稱 與 三 相 不 對 稱 情 況 下 的 T C R 諧 波 相 對 于 基 波 的 最 大 含 有 率 的 對 比 情 況 。 圖 34 觸發(fā)生成電路模塊（ Pulse） SVC 電路模塊（ SVC） 三相的 TCR 采用三角形連接方式，因?yàn)槿切芜B接時(shí)，負(fù) 載相序電流中 3 及 3 的倍數(shù)次諧波是零序電流，它們在三相對稱負(fù)載中有相同的幅值和相位，在三角形中形成環(huán)路電流，所以在線電流中就不會(huì)存在 3 及 3 的倍數(shù)次諧波。 實(shí) 際 上 ， 考 慮 到 變 流 電 路 吸 收 的 電 流 并 不 只 含 基 波 ， 其 諧 波 的 存 在 也 多 少 會(huì) 造 成 總 體 來 看 有 少 許 無 功 能 量 在 電 源 與 S V G 之 間 往 返 ； 所 以 ， 為 了 維 持 橋 式 變 流 電 路 的 正 常 工 作 ， 其 直 流 側(cè) 仍 需 要 一 定 大 小 的 電 感 或 電 容 作 為 儲(chǔ) 能 元 件 ， 但 所 需 儲(chǔ) 能 元 件 的 容 量 遠(yuǎn) 比 S V G 所 能 提 供 的 無 功 容 量 要 小 。 設(shè) 電 網(wǎng) 電 壓 和 S V G 輸 出 的 交 流 電 壓 分 別 用 相 量 SU 和 IU 表 示 ， 則 連 接 電 抗 X 上 的 電 壓 LU 即 為 SU 和 IU 的 相 量 差 ， 而 連 接 電 抗 的 電 流 是 可 以 由 其 電 壓 來 控 制 的 。 在 這 種 情 況 下 ， 只 需 使 SVGU? 與 SU? 相 同 ， 僅 改 變 SVGU? 的 幅 值 大 小 即 可 以 控 制 S V G 從 電 網(wǎng) 吸 收 的 電 流 I? 是 超 前 還 是 滯 后 ?90 ， 并 且 能 控 制 該 電 流 的 大 小 。 34 1L2L3L CS D 圖 45 電壓型 SVG 電路 綜 合 起 來 ， 靜 止 無 功 發(fā) 生 器 與 靜 態(tài) 無 功 功 率 補(bǔ) 償 器 、 同 步 調(diào) 相 機(jī) 以 及 S V C 裝 置 相 比 ， 具 有 如 下 優(yōu) 點(diǎn) ： （ 1 ） 在 提 高 系 統(tǒng) 的 暫 態(tài) 穩(wěn) 定 性 、 阻 尼 系 統(tǒng) 震 蕩 等 方 面 的 性 能 大 大 優(yōu) 于 傳 統(tǒng) 的 同 步 調(diào) 相 機(jī) 。 （ 7 ） 對 系 統(tǒng) 電 壓 進(jìn) 行 瞬 時(shí) 補(bǔ) 償 ， 即 使 系 統(tǒng) 電 壓 降 低 ， 它 仍 然 可 以 維 持 最 大 無 功 電 流 ， 即 S V G 產(chǎn) 生 無 功 電 流 基 本 不 受 系 統(tǒng) 電 壓 的 影 響 。 （ 11） 運(yùn) 行 范 圍 大 。 （ 1 0 ） S V G 的 端 電 壓 對 外 部 系 統(tǒng) 的 運(yùn) 行 條 件 和 結(jié) 構(gòu) 變 化 是 不 敏 感 的 。 S V G 接 入 電 網(wǎng) 的 連 接 電 抗 ， 其 作 用 是 濾 除 電 流 中 存 在 的 較 高 次 諧 波 ， 另 外 起 到 將 電 流 器 和 電 網(wǎng) 這 兩 個(gè) 交 流 電 壓 源 連 接 起 來 的 作 用 ， 因 此 所 需 的 電 感 量 并 不 大 ， 也 遠(yuǎn) 小 于 補(bǔ) 償 容 量 相 同 的 T C R 等 S V C 35 裝 置 所 需 的 電 感 量 。 直 流 側(cè) 分 別 采 用 的 是 電 容 和 電 感 兩 種 不 同 的 儲(chǔ) 能 元 件 。 因 此 ， 改 變 S V G 交 流 側(cè) 輸 出 電 壓 SVGU? 的 幅 值 及 其 相 對 于 SU? 的 相 位 ， 就 可 以 改 變 連 接 電 抗 上 的 電 壓 ， 從 而 控 制 S V G 從 電 網(wǎng) 吸 收 電 流 的 相 位 和 幅 值 ， 也 就 控 制 了 S V G 吸 收 無 功 功 率 的 性 質(zhì) 和 大 小 。 它 通 過 交 流 電 抗 器 連 接 到 電 網(wǎng) 上 。 因 此 總 的 來 看 ，在 三 相 電 路 的 電 源 和 負(fù) 載 之 間 沒 有 無 功 能 量 的 來 回 往 返 ， 各 相 的 無 功 能 量 是 在 三 相 之 間 來 回 往 返 的 。 觸發(fā)生成電路模塊（ Pulse） 將所 求 的 各相的等效導(dǎo)納 值 進(jìn)行等效換算，將其 換算 成晶閘管的觸發(fā)角，進(jìn)而產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。 如 果 反 并 聯(lián) 的 兩 個(gè) 晶 閘 管 的 觸 發(fā) 角 相 等 ， 那 么 產(chǎn) 生 的 諧 波 全 部 是 奇 次 諧 波 。這種特性曲線體現(xiàn)了補(bǔ)償器的硬電壓控制特性，它將系統(tǒng) 的 電壓精確地穩(wěn)定在電壓設(shè)定值上。 時(shí)， 它的 電抗值 實(shí)際上 等于接在線路中的 它本身的 電抗 值 ；當(dāng) α=180176。 ，電感中電流 IL將受到控制，即隨著 α 角的增大，電感電流基波分量 IL1 相應(yīng)減小，電抗器的等效電抗增加；在電感電流可控條件下，電抗器等效電感值1LIUL ?? 隨之可控，繼而 TCR 吸收的感性無功功率 LUUIQL ?21 ??也可以平滑調(diào)節(jié)，其規(guī)律是：當(dāng) α 接近 180176。為 了達(dá)到 晶閘管 V V2 在 整個(gè)周期內(nèi) 可靠、對稱導(dǎo)通 的目的 ，通常 應(yīng)采用寬脈沖 的 觸發(fā) 方式 或 者選擇 脈沖列 的方式 觸發(fā)。 SVC 的顯著特點(diǎn)是能快速 并且 連續(xù)地對波動(dòng)性負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償 , 有效地抑制系統(tǒng)電壓波動(dòng)和閃變 , 同時(shí)濾除系統(tǒng)中的高次諧波 , 并通過分相調(diào)整并改善系統(tǒng)的三相平衡度。 他們的比較結(jié)果如表 22 所示。? ；其視在功率由 S 減少為 39。 （ 4） 著重進(jìn)行了對 SVG 型靜止無功補(bǔ)償器提高系統(tǒng)電壓的理論研究。即采用能夠提供無功功率的裝置來補(bǔ)償用電設(shè)備所需的無功功率，降低電源的功率損失，提高功率因數(shù)，采用 電力電容器來補(bǔ)償用電設(shè)備所需無功功率的方法，稱為電容無功補(bǔ)償法。而在低壓無功補(bǔ)償裝置中要求裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單易于安裝和維護(hù)，因此， TSC和 TCR裝置適合于無功就地補(bǔ)償?shù)膹V泛應(yīng)用。低壓 TSC型國產(chǎn)無功補(bǔ)償裝置在運(yùn)行。其主要作用是控制輸電線路和系統(tǒng)結(jié)點(diǎn)上的電壓質(zhì)量和無功功率。一般情況下，采用的是串聯(lián)電抗器來解決的，這樣裝置投入時(shí)的涌流就會(huì)被限制，從而高次諧波的影響就會(huì)被很好的抑制住。因此， TSC在電力系統(tǒng)中也獲得了較廣泛的應(yīng)用。 （ 5）晶閘管控制變壓器 (Thyristor Controlled T