【正文】 先投入補(bǔ)償電容器。其中只有 “9”區(qū)間是滿足運(yùn)行條件。把變壓器低壓側(cè)電壓 UD 分為高壓區(qū) UH、低壓區(qū) UL 和正常區(qū)域；把無功功率總量 Q 也劃分為上限區(qū) QH 或 cosΦL、下限區(qū) QL 或 cosΦH及正常區(qū)域。因此在減負(fù)荷時(shí)，電容器組應(yīng)相應(yīng)退出若干容量，以防電壓過高及產(chǎn)生多余的有功損耗。 ΔPQ=[( Qmin QC)2/ UD2] RT (8) 在 空載時(shí)，如電容器組 C 未切除，雖然 Qmin=0，但是仍然存在多余的有功損耗 ΔPQ= ( QC)2 RT / UD2 16 在最小負(fù)荷或空載時(shí)，根據(jù)式 (3)，這時(shí)電壓損耗可以表示為式 (9)。其中有功功率損耗表示為 ΔP=RT(PL2+QL2)/UD2 (6) 同理可得無功損耗 ΔQ=XT(PL2+QL2)/UD2 (7) 有功功率的損耗是由兩項(xiàng)組成的。 ΔUQ=[(QLQC)/UD]XT (5) 值得注意的是，當(dāng)系統(tǒng)已處于最小負(fù)荷或無負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，如果不切除已投入的電容器組，將會(huì)產(chǎn)生多余的有功功率損耗，電壓也會(huì)嚴(yán)重升高，超過限制電壓。當(dāng)調(diào)高 UD時(shí)，負(fù)荷向系統(tǒng)吸取的無功功率 QL也隨之增加。變壓器負(fù)荷為綜合性負(fù)荷，變壓器向系統(tǒng)吸取的無功功率在低壓側(cè)額定電壓 UDN 附近斜率會(huì)更大。由圖 1可知，當(dāng)忽略變壓器等值電阻的影響，電容器組退出，不考慮電容器的影響時(shí)，式 (3)可表示為 UHUD=QLXT/UD，可推得 QL=(UHUD)UD/XT (4) 當(dāng)考慮到 UH=nUD，式 (4)可改為 QL=(n1)UD2/XT。 RST、 XST 為高壓網(wǎng)與變壓器的總電阻、電抗， RL、XL 為 10KV線路的電阻和電抗，調(diào)節(jié)量為變壓器變比 n 和補(bǔ)償電容器 QC。 1. 電壓無功控制的原理 （ 1）調(diào)控原理介紹單一的輻射形網(wǎng)絡(luò)的等值電路如圖 1所示。 三 、 電壓無功控制 和 九區(qū)域控制策略 電力系統(tǒng)中電壓和無功功率的調(diào)整對(duì)電網(wǎng)的 輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和降低電能損耗有極大影響。在對(duì)諧波準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上，提出適合用戶的治理方案。 GB/T 145491993《電能質(zhì)量— 公用電網(wǎng)諧波》對(duì)電網(wǎng)各級(jí)電壓諧波水平進(jìn)行了量化限制，對(duì)用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定，在主網(wǎng)、城網(wǎng)中，諧波治理有明確的規(guī)定和要求，而日益發(fā)展的農(nóng)村電網(wǎng)對(duì) 有關(guān)諧波的治理并未引起足夠的重視，認(rèn)識(shí)還有待提高。諧波的治理，需要大量的投資，不能僅僅靠供電部門，要調(diào)動(dòng)電力供需環(huán)節(jié)中的各個(gè)方面，在分清諧波來源基礎(chǔ)上，走共同治理之路。對(duì)于各種電氣設(shè)備的設(shè) 計(jì)者，在設(shè)計(jì)初始，就要考慮其設(shè)備的諧波污染度，將諧波限制在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。 (3)針對(duì)諧波的產(chǎn)生和傳播的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的隔離、補(bǔ)償和減小措施。 IEC 6100以及國(guó)標(biāo) GB/T 145491993，對(duì)于諧波定義、測(cè)量等進(jìn)行了宣傳，明確諧波治理是一項(xiàng)互惠互利、節(jié)能增效，是保證電網(wǎng)和 設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的舉措； (2)主管部門對(duì)所轄電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，正確測(cè)量，以確定諧波源位置和產(chǎn)生的原因，為諧波治理準(zhǔn)備充分的原始材料；在諧波產(chǎn)生起伏較大的地方，可設(shè)置長(zhǎng)期觀察點(diǎn)，收集可靠的數(shù)據(jù)。 3. 配電網(wǎng)諧波治理的對(duì)策 既然諧波存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避免或補(bǔ)償已產(chǎn)生的諧波，就顯得尤為重要。 此外，諧波會(huì)通過靜電感應(yīng) 、電磁感應(yīng)以及傳導(dǎo)等多種方式耦合進(jìn)通訊系統(tǒng)，影響它們的正常運(yùn)行。 電能表是評(píng)價(jià)電能消耗重要而基本的測(cè)量工具，是用戶繳費(fèi)的憑證，而諧波可能使電能計(jì)量產(chǎn)生較大誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致計(jì)量混亂。負(fù)序諧波產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，影響電動(dòng)機(jī)的有功出力。對(duì)于電力電容器，諧波會(huì)導(dǎo)致端電壓升高，損耗加大，電容器發(fā)熱，加速老化，從而縮短使用壽命。所以諧波超標(biāo)，會(huì)嚴(yán)重威脅配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 2. 諧波在配網(wǎng)中的危害 諧波對(duì)于配電系統(tǒng)的影響，表現(xiàn)在對(duì)線路上所配置的保護(hù)及測(cè)量設(shè)備的影響。計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具、微波爐等家用電器，因內(nèi)置調(diào)壓整流元件，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生高次奇諧波；電風(fēng)扇、 洗衣機(jī)、空調(diào)器含小功率電動(dòng)機(jī)，也會(huì)產(chǎn)生一定量的諧波。因變頻裝置一般具有較大功率，所以也會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染。后者將固定頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換成相數(shù)一致但頻率可調(diào)的交流電。 變頻原理常用于水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備中，變頻一般分為兩類：交 直 交變頻器和交 交變頻器。它采用移相原理，從電網(wǎng)吸收的是半周正弦波，而留給電網(wǎng)剩下的半周正弦波，這種半周正弦波分解后能產(chǎn)生大量的諧波。 用電環(huán)節(jié)諧波源更多，晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電光源以及家用電器，都能產(chǎn)生一定量的諧波。因變壓器內(nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波。 發(fā)電機(jī)是由三相繞組組成的，理論上講，發(fā)電機(jī)三相繞組必須完全對(duì)稱，發(fā)電機(jī)內(nèi)的鐵心也必須完全均勻一致，才不致造成諧波的產(chǎn)生，但受工藝、環(huán)境以及制作技術(shù)等方面的限制，發(fā)電機(jī)總會(huì)產(chǎn)生少量的諧波。三種方法的相同點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)作適當(dāng)?shù)木€性化處理，只是在處理非線性設(shè)備時(shí)采取了不同的模擬方式。諧波源定位，一般采用功率方向法和瞬時(shí)負(fù)荷參數(shù)分割法。一般來說，將用 戶接入公用電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)作為諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)的電壓和注入公共電網(wǎng)的電流后，通過對(duì)電壓和電流的分析，取得諧波測(cè)量資料。為簡(jiǎn)便實(shí)用，將實(shí)測(cè)值按由大到小的方式排序，在舍去前 5%個(gè)大值后剩余的最大值，近似作為 95%的概率值。兼顧數(shù)理統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)壓縮的需要，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量時(shí)段以及通過測(cè)量值計(jì)算諧波值提出了表 1建議。諧波按其性質(zhì)和波動(dòng)的快慢可分成四類：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波、波動(dòng)諧波、快速變化的諧波和間諧波四類。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)系統(tǒng)短路、開路等事故，而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入暫態(tài)過程引起的諧波，將不歸屬諧波治理的范疇。周期性的畸變波形經(jīng)過傅立葉級(jí)數(shù) 分解后，那些大于基頻的分量被稱作諧波。理論上看，非線性負(fù)荷是配電網(wǎng)諧波的主要產(chǎn)生因素。在運(yùn)行中 ,合理使用無功補(bǔ)償容量，控制無功功率的流動(dòng)是電力系統(tǒng)調(diào)度的主要工作之一。因而需要對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。無功功率指的是交流電路中，電壓 U 與電流 I 存在一相角差時(shí) ,電流流過容性電抗 (XC)或感性電抗 (XL)時(shí)所形成的功率分量（分別為）。這對(duì)供電企業(yè)是十分有益的。 SVC 是動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向，它正成為傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 隨著電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了智能型的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。以往的低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備以機(jī)械開關(guān)（接觸器）作為電容器的投切開關(guān)，機(jī)械開關(guān)不僅動(dòng)作速度慢，而且會(huì)產(chǎn)生諸如涌流沖擊、過電壓、電弧重燃等現(xiàn)象，開關(guān)本身和電容器都容易損壞。低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償主要采用并聯(lián)電容器進(jìn)行，它包括固定電容器（ FC）補(bǔ)償和自動(dòng)投切電容器的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償以及兩者混合補(bǔ)償?shù)确绞健Ｒ虼耍瑹o功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它是保證電能質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本手段。 無功功率從何而來？顯然，發(fā)電機(jī)提供的無功功率相對(duì)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)對(duì)無功功率的需求來說只是“杯水車薪”，僅僅依靠發(fā)電機(jī)提供無功功率也是極不經(jīng)濟(jì)的。大量的感性負(fù)荷和電網(wǎng)中的無功功率損耗，要求系統(tǒng)提供足夠的無功功率，否則電網(wǎng)電壓將下降，電能質(zhì)量得不到保證。 電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量與無功功率有重大的關(guān)系。尤其是近兩、三年來，由于電力負(fù)荷增長(zhǎng)迅猛，而發(fā)電裝機(jī)容量和輸配電能力不足，造成全國(guó)近 20個(gè)省市電力供應(yīng)緊張，部分省市出現(xiàn)限電拉閘 [1]。 與靜止無功補(bǔ)償器相比，靜止無功發(fā)生器響應(yīng)速度更快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能向系統(tǒng)注入較大的無功。 ⑤靜止無功發(fā)生器： 它的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝?，將電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。 ④靜止無功補(bǔ)償器： 靜止無功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制。無功功率： Q=U2/Xc 其中： Q、 U、 Xc 分別為無功功率、電壓、電容器容抗。但它的有功損耗大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，近來已逐漸退出電網(wǎng)運(yùn)行。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí) ,以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主 ,向系統(tǒng)提供無功，但必要時(shí) ,也可以減小勵(lì) 11 磁電流 ,使功率因數(shù)超前 ,即所謂的 進(jìn)相運(yùn)行 ，以吸收系統(tǒng)多余的無功。 (1)同步電機(jī)： 同步電機(jī)中有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及調(diào)相機(jī) 3 種。 6. 無功電源 電力系統(tǒng)的無功電源除了同步電機(jī)外，還有靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器以及靜止無功發(fā)生器，這 4 種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。 異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是 異步電動(dòng)機(jī)同步化 。 (1)合理使用電動(dòng)機(jī)； (2)提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量； (3)采用同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流大小，在欠勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng) 吸取 無功，在過勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng) 送出 無功。同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。 10 (3)高壓集中補(bǔ)償： 高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的 6～ 10kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單 、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行 (如大中型異步電動(dòng)機(jī) )的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。 (1)低壓個(gè)別補(bǔ)償 : 低壓個(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。 4. 無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒? 無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有 3 種：低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、 高壓集中補(bǔ)償。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。 當(dāng)供電電壓高于額定值的 10％時(shí)，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長(zhǎng)得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的 110％時(shí)，一般無功將增加 35％左右。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空 載運(yùn)行或長(zhǎng)期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。 3. 影響功率因數(shù)的主要因素 (1)大量的電感性設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。②減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗；③合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的電 9 壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力；④在動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性；⑤裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償器 (SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形 ,減小諧波分量和解決負(fù)序電流問題。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的 電功率稱為無功功率，因此，所謂的 無功 并不是 無用 的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。 一般情況下，電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)所發(fā)的無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負(fù)荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗，并且為了減少有功損失和電壓降落，不希望大量的無功功率在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)，所以在負(fù)荷中心需要加裝無功功率電源，以實(shí)現(xiàn)無功功率的就地供應(yīng)、分區(qū)平衡的原則。 其中 P、 Q 分別為流入輸電線（或變壓器）的有功功率和無功功率， U 是輸電線（或變壓器）與 P、 Q 同一點(diǎn)測(cè)得的電壓 ,R、 X 則分別是輸電線（或變壓器）的電阻和電抗。 一 、 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x 1. 無功功率的產(chǎn)生和影響 在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)在發(fā)有功功率的同時(shí)也發(fā)無功功率，它是主要的無功功率電源；運(yùn)行中的輸電線路，由于線間和線對(duì)地間的電容效應(yīng)也產(chǎn)生部分無功功率 ,稱為線路的充電功率 ,它和電壓的高低、線路的長(zhǎng)短以及線路的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和電力電子產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，供電系統(tǒng)或負(fù)荷中含有大量諧波。研制高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置則具有重要意義，關(guān)鍵問題是要解決補(bǔ)償裝置晶閘管和二極管的耐壓，即多個(gè)晶閘管元件串聯(lián)及均壓、觸發(fā)控制的同步性等。 （ 3）目前無功補(bǔ)償技術(shù)還主要用于低壓系統(tǒng)。 （ 2）快速準(zhǔn)確地檢測(cè)系統(tǒng)的無功參數(shù)，提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，快速 投切電容器，以滿足工作條件較惡劣的情況（如大的沖擊負(fù)荷或負(fù)荷波動(dòng)較頻繁的場(chǎng)合）。先在三角形接法的電容器組中選擇三相共同 需要的補(bǔ)償容量，進(jìn)行共補(bǔ)，然后在星形接法的電容器組合中選擇單相電容器補(bǔ)償剩余不平衡狀況，既避免了過補(bǔ)或欠補(bǔ)現(xiàn)象的出現(xiàn)，又節(jié)省了補(bǔ)償電容的容量，降低了成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。三相共補(bǔ)適用于三相負(fù)載較平衡的場(chǎng)合，三相分補(bǔ)對(duì)于三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合則能做到真正的三相無功平衡。值得注意的是，當(dāng)晶閘管切除后，晶閘管和電容器均存在著很高的殘壓，這對(duì)晶閘管和電容器的耐壓也提出了更高的要求。為了提高運(yùn)行的