【正文】 5) 諧振頻率 LCfn ?2 1? （ 26） n 次諧波阻抗 Z )1(CnLjnR ssfn ?? ??? (27) （ 3）有源電力濾波器（ APF），是一種新型諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償裝置，它不同于傳統(tǒng)的 LC無(wú)源濾波器（只吸收固定頻率的諧波），它能對(duì)電流和頻率都在變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。 （ 2）裝設(shè)濾波器 在產(chǎn)生諧波源的設(shè)備處安裝濾波裝置，吸收諧波電流，是防止諧波電流注入電網(wǎng)的有效方法，是電網(wǎng)諧波抑制的關(guān)鍵技術(shù)。如在三相整流變壓器中采用 Dy或 Yd 接線，由于三次及其整數(shù)倍的諧波電流在三角形連接繞組內(nèi)形成環(huán)流，但不會(huì)在星形連接的繞阻內(nèi)出現(xiàn)三次及其整數(shù)倍的諧波電流，所以采用 Dy或 Yd接線的三相整流變壓器能夠有效抑制三次諧波及其整數(shù)倍次的諧 波電流注入電網(wǎng)中。因此諧波問(wèn)題得到各有關(guān)方面的高度重視。 大量諧波電流流入電網(wǎng)后，由電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生諧波壓降，疊加在電網(wǎng)基波上，引起電網(wǎng)的電壓畸變，致使電能質(zhì)量變差。 諧波是由諧波電流產(chǎn)生的，當(dāng)正弦電壓施加在非線性負(fù)荷上時(shí)，電流變?yōu)榉钦也?，由于?fù) 荷與電網(wǎng)相連，非正弦電流就會(huì)注入電網(wǎng)，在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降形成非正弦波，使電壓或電流畸變，所以非線性負(fù)荷就是電網(wǎng)的諧波源。高次諧波已成為電力系統(tǒng)的一大 “公害 ”，必須采取有效的措施來(lái)加以抑制。其接線圖如圖 26 所示。 圖 25 并聯(lián)電容器 Y 接三相分別接線 （ 3）三相共補(bǔ)與分補(bǔ)結(jié)合的接線方法 為了能夠更加合理節(jié)能，我們也可以采用三相共補(bǔ)與三相分補(bǔ)相結(jié)合的方式即 ΔY 接線。 圖 24 并聯(lián)電容器 Δ 接三相共補(bǔ)接線 福州大學(xué) 至誠(chéng) 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 （ 2）三相分補(bǔ)接線 三相分補(bǔ)接線就是各相分別取樣，各相分別投入不同的補(bǔ)償容量，這種接線方式適用于各相負(fù)載相差較大且功率因數(shù)的值也相差較大的場(chǎng)合。本方案的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行功耗低、涌流小、諧波影響小，制造成本低，開(kāi)關(guān)電路和接觸器的使用壽命長(zhǎng)。其運(yùn)行操作順序說(shuō)明如下：當(dāng)投入電容器時(shí)，先由微電腦控制器發(fā)出信號(hào)給晶閘管開(kāi)關(guān)電路，使之在等電壓時(shí)投入電容器，微電腦的控制器緊接著又發(fā)信號(hào)給接觸器 J，電網(wǎng)電容式無(wú)功補(bǔ)償器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 使其觸點(diǎn)也閉合，將晶閘管開(kāi)關(guān)電路短路，由于接觸器 J 閉合后的接觸電阻遠(yuǎn)小于開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)的電阻，達(dá)到了節(jié)能和延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)電路 使用壽命的目的。 （ 5） 三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)就地補(bǔ)償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量。無(wú)功補(bǔ)償能改善電壓質(zhì)量（一般電壓穩(wěn)定不宜超過(guò) 3%）。補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變， P= UICOSφ，由于 COSφ提高，補(bǔ)償后的電壓 U2稍大于補(bǔ)償前電壓 U1,當(dāng)功率因數(shù)從 ～ ，有功損耗將可以降低 20%～ 45%。因此，使用無(wú)功補(bǔ)償不但減少初次投資費(fèi)用，而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。 （ 2）提高設(shè)備的利用率。提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯 的，因?yàn)閲?guó)家電價(jià)制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對(duì)不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費(fèi)，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費(fèi)。由于減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入，會(huì)給用電企業(yè)帶來(lái)效益。如自然平均功率因數(shù)在 ～ 。總之，在感性負(fù)載端并入適當(dāng)大小的電容器進(jìn) 行補(bǔ)償，必須從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的角度綜合考慮，確定最優(yōu)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償容量的最優(yōu)分布。另外，從經(jīng)濟(jì)的角度看，電容器的容量越大，成本也越大。 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜N情況 （ 1）無(wú)功功率滯后 欠補(bǔ)償由于補(bǔ)償?shù)碾?容量 C 不足，使 k 較小，系統(tǒng)中的容性電流不足以補(bǔ)償感性電路中電流的無(wú)功分量，使負(fù)載仍得向電網(wǎng)索取一定數(shù)量的無(wú)功功率，未達(dá)到補(bǔ)償要求。從功率三角形可得所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量為： )( 21 ?? tgtgPQ C ?? (24) 補(bǔ)償前后的功率三角形如圖 22 所示 。并聯(lián)電容器可提供超前的無(wú)功功率以補(bǔ)償感性負(fù)荷，多裝于降壓變電所，還可就地補(bǔ)償。用戶(hù)安裝一定容量的無(wú)功補(bǔ)償裝置可提高用戶(hù)的功率因數(shù)，就減少了無(wú)功功率和有功功率損失，用戶(hù)功率因數(shù)提高到何值最為經(jīng)濟(jì)，應(yīng)綜合考慮兩個(gè)方面：一是為了保證系統(tǒng)正常的運(yùn)行電壓水平，無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷必 須保持平穩(wěn)并留有一定的余量；二是按運(yùn)行費(fèi)用最小的原則決定用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)。另外在設(shè)備負(fù)荷很低的時(shí)候，其自然功率因數(shù)也就低。沒(méi)各自然功率因數(shù)的高低取決于負(fù)荷性質(zhì)和負(fù)荷狀態(tài)。在電力網(wǎng)運(yùn)行中，我們希望的是功率因數(shù)越大越好，如果能做到這一點(diǎn)，則電路中的視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，可以減少無(wú)功功率的消耗。有功功率 P與無(wú)功功率 Q，還有視在功率 S 之間存在功率三角形關(guān)系，如圖 21 所示 福州大學(xué) 至誠(chéng) 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 圖 21功率三角形 公 式如下： ?? c o sc o s UIsP ??? (21) ?? s ins in UIsQ ??? (22) UIS? (23) 其中 U為電壓有效值， I為電流有效值。此外，同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)等也可作為無(wú)功補(bǔ)償裝置。即感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由電容器所輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。而電感放出能量時(shí)，電容器卻在吸收能量。這樣，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。但是從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶(hù)對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。無(wú)功功率決不是無(wú)用功 率，它的用處很大。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊Ｓ泄β适潜３钟秒娫O(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議曾展開(kāi)有關(guān) SVC與 SVG的性?xún)r(jià)比的討論，不少專(zhuān)家認(rèn)為，由于 SVG不需采用大量的電容器就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功的快速調(diào)節(jié)，而電容器的價(jià)格多年來(lái)比較穩(wěn)定，不可能大幅度下降；相反，電力電子器件的價(jià)格會(huì)不斷下降，故預(yù)計(jì) SVG會(huì)比 SVC更有競(jìng)爭(zhēng)力，由此可見(jiàn)，隨著造價(jià)的降低和技術(shù)的完善，在不遠(yuǎn) 的將來(lái) SVG， UPFC及 CSC將成為無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向。 而 SVG， UPFC及 CSC目前的應(yīng)用僅局限于個(gè)別工程，尚無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用，一方面是由于這些無(wú)功補(bǔ)償裝置需大量借助于全控器件，而全控器件目前價(jià)格非常昂貴，使得目前該類(lèi)無(wú)功補(bǔ)償裝置的工程造價(jià)比 SVC高；另一方面，此類(lèi)無(wú)功補(bǔ)償裝置的技術(shù)還不完善，有許多技術(shù)問(wèn)題尚待解決。目前對(duì) SVC的研究主要集中在控制策略上。由于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及其控制器發(fā)展迅猛，一些新的裝置不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，使得無(wú)功補(bǔ)償控制器中的新舊裝置出現(xiàn)并存發(fā)展的局面，無(wú)功補(bǔ)償控制器中的無(wú)功補(bǔ)償裝置 SVC， SvG， UPFC及 CSC目前也處于這樣一種發(fā)展情況。 （ 4）可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器（ CSC） CSC被認(rèn)為是最新一代的無(wú)功補(bǔ)償裝置，目前僅在美國(guó) Marcy變電站中安裝了此裝置。這增大了安裝、調(diào)試的工作量，同時(shí)設(shè)備的投資也相當(dāng)可觀。把一臺(tái)福州大學(xué) 至誠(chéng) 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 SVG與一臺(tái) SSSC的直流側(cè)通過(guò)直流電容耦合，就構(gòu)成了統(tǒng)一潮流控制器 UPFC， SVG與SSSC既可配合使用也可解耦獨(dú)立運(yùn)行 Ⅲ 。與 SVC相比， SVG具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行范圍寬，可以在從感性到容性的整個(gè)范圍中進(jìn)行連續(xù)的無(wú)功調(diào)節(jié)， SVG不需大容量的電容、電感等儲(chǔ)能元件，諧波含量小。電壓型橋式電路，其直流側(cè)采用電容作為儲(chǔ)能元件，交流側(cè)通過(guò)串聯(lián)電抗器并入電網(wǎng)；電流 型橋式電路，直流側(cè)采用電感作為儲(chǔ)能元件，交流側(cè)并聯(lián)上電容器后接入電網(wǎng)。 （ 2）靜止無(wú)功發(fā)生器（ SVG） 靜止無(wú)功發(fā)生器 (SVG)也稱(chēng)為靜止調(diào)相機(jī) (Static CondenserSTATCON)，靜止同步補(bǔ)償器(Static Synchronous CompensatorSTATCOM)、新型靜止無(wú)功發(fā)生器 (Advanced Static Vat GeneratorASVG)。 （ 1）靜止無(wú)功補(bǔ)償器（ SVC） SVC是利用晶閘管作為固態(tài)開(kāi)關(guān)來(lái)控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。隨著電力電子器件的發(fā)展，無(wú)功補(bǔ)償控制器在其性能和功能上也出現(xiàn)不同的發(fā)展階段。 電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男录夹g(shù) 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了多種電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償新技術(shù)。 （ 3）同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)可理解為專(zhuān)門(mén)用來(lái)產(chǎn)生無(wú)功功率的同步電機(jī)，可根據(jù)需要控制同步電機(jī)的勵(lì)磁，使其工作在過(guò)勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的狀態(tài)下，從而發(fā)出大小不同的容性或感性無(wú)功功率，電網(wǎng)電容式無(wú)功補(bǔ)償器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 因此同步調(diào)相機(jī)可對(duì)系統(tǒng)無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。與同步調(diào)相機(jī)相比，其費(fèi)用節(jié)省很多，且維護(hù)方便，即可集中補(bǔ)償，也可分散裝設(shè)，所以還是我國(guó)目前主要的無(wú)功補(bǔ)償方式。 （ 2）并聯(lián)電容器 并聯(lián)電容器可以改善線路參數(shù)，減少線路感性無(wú)功功率。 （ 1）同步發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī)是通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，輸出有功功率的同時(shí)輸出無(wú)功功率?，F(xiàn)今所指的無(wú)功補(bǔ)償裝置一般專(zhuān)指使用晶閘管的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主要有以下三大類(lèi)型：一類(lèi)是具有飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置 (SR： Saturated Reactor)；第二類(lèi)是晶閘管控制電抗器 (TCR： Thyristor Control Reactor)；第三類(lèi)是晶閘管投切電容器 (TSC： Thyristor Switch Capacitor)，后兩類(lèi)裝置統(tǒng)稱(chēng)為SVC( Static Var Compensator)?？刂瞥a(bǔ)償基波無(wú)功外，還具有平衡三相電壓、抑制電壓閃變等功能。 國(guó)外對(duì)電力測(cè)量補(bǔ)償控制設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā)起步較早，設(shè)備儀器已經(jīng)進(jìn)入智能化時(shí)代，進(jìn)入 90年代來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)特別是網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，使得測(cè)量控制裝置得到空前發(fā)展。慶幸的是近年來(lái)，我國(guó)的不少?gòu)S家通過(guò)借鑒國(guó)外的設(shè)備或是通過(guò)與外 國(guó)公司的合作，不斷研制和推出了各種系列的高性能測(cè)量補(bǔ)償儀器，還具有 RS． 232， RS485等通訊方式。 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 由于我過(guò)國(guó)情我國(guó)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯块_(kāi)發(fā)起步相對(duì)較晚，整體測(cè)量水平較低，其中存在實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，檢測(cè)指標(biāo)少，效率低，無(wú)功補(bǔ)償往往和電力參數(shù)檢測(cè)設(shè)備分離等軟肋。能夠及時(shí)掌握設(shè)備和線路的運(yùn)行狀態(tài)，從而采取有效措施保證設(shè)備的正常運(yùn)行。其中就地補(bǔ)償?shù)男Ч亲蠲黠@的，裝設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性設(shè)備附近，這種方式不僅提高了用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，還能夠改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。因此需要對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)的電容器可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，但對(duì)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，抑制諧波是很有必要的，對(duì)于并聯(lián)的電容組，我們抑制諧波的方法是使用串聯(lián)電抗器，就是在電容旁邊串聯(lián)一個(gè)電抗器，使得補(bǔ)償回路的阻抗在某次諧波相對(duì)于感性負(fù)載來(lái)說(shuō)呈感性，從而消除由于電路呈容性帶來(lái)的諧波震蕩。如果能夠減小線路中的無(wú)功功率就能夠提高電能的傳輸效率。無(wú)論是在工業(yè)負(fù)載還是生活負(fù)載中，阻感 性 負(fù)載都占有很大的比例 ，比如變壓器、異步電動(dòng)機(jī)和很多的家用電器都是阻感性負(fù)載。由于工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)代電網(wǎng)中的無(wú)功損耗也急劇增大，使電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化，同時(shí)也加重了線路和變壓器的負(fù)擔(dān)和損耗。 關(guān)鍵詞：電容式無(wú)功補(bǔ)償 ， 無(wú)弧投切 ， 諧波抑制 II The design of power grid capacitance reactive power pensator system Abstract At present the load of the increase in electricity town for most perceptual load and power factor is lower, in low voltage power supply system of installation power grid capacitive reactive pensation device can effectively improve the power factor save electric energy losses of the lower line so as to improve the quality of power supply of power grid. This article through the design of the reactive power pensation device using DSP is intelligent reactive pensation devices, the electric power electronic ponents, the twoway thyristor and contactor can realize zero cast cut capacitance, can avoid the shots