【正文】 地補(bǔ)償變壓器的無(wú)功功率損耗。 （一） 集中補(bǔ)償 集中補(bǔ)償是將電容器裝設(shè)在用戶專(zhuān)用變電所或配電室的低壓母線上，對(duì)無(wú)功進(jìn)行統(tǒng)一補(bǔ)償。因此應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的增長(zhǎng)，安排、設(shè)計(jì)好變電所的無(wú)功補(bǔ)償容量，運(yùn)行中在保證電壓合格和無(wú)功補(bǔ)償效果最佳的情況下，盡可能使電容器投切開(kāi)關(guān)的操作次數(shù)減少。高壓補(bǔ)償通常是在變電所高壓側(cè)進(jìn)行，僅能補(bǔ)償補(bǔ)償點(diǎn)前端的無(wú)功功率，對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)后的線路和負(fù)載的無(wú)功功率起不到補(bǔ) 償作用；低壓補(bǔ)償可直接補(bǔ)償配電線路和負(fù)載的無(wú)功功率，補(bǔ)償效果較為理想。隨著大功率電力電子器件技術(shù)的高速發(fā)展，未來(lái)的功率器件容量將逐步提高，應(yīng)用有源濾波器進(jìn)行諧波抑制，以及應(yīng)用柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，必將成為今后電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。其中，能夠進(jìn)行無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕谥悄芸刂撇呗缘?TSC 仍然需要大力推廣。中國(guó)電力科學(xué)研究院、東南大學(xué)、清華大學(xué)等單位也進(jìn)行了理論研究和仿真實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明： UPFC 具有良好的效果和功能。美國(guó)西屋電氣公司研制出一種 簡(jiǎn)化的 UPFC 稱(chēng)為串聯(lián)潮流控制器 (serial power flow controller，SPFC)，其基本結(jié)構(gòu)和 SVG 類(lèi)似，區(qū)別是其輸出變壓器串聯(lián)接入輸電線。隨著電力半導(dǎo)體器件向大容量、高頻化方向發(fā)展，這類(lèi)既能補(bǔ)償諧波又能補(bǔ)償無(wú)功的裝置必然有很好的發(fā)展前景。并聯(lián)型中有單獨(dú)使用、 LC 濾波器混合使用及注入電路方式，目 前并聯(lián)型占實(shí)用裝置的大多數(shù)。目前實(shí)用的裝置 90％以上為電壓型。 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第三節(jié) 無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) （ 1） 電力有源濾波器 電力有源濾波器 (active power filter， APF)的基本原理如圖 14所示。暴露于風(fēng)雨中的電容器應(yīng)有防雨水結(jié)構(gòu)。若電容器安裝在室外，應(yīng)將其安裝在臺(tái)架上，且臺(tái)架應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。 應(yīng)盡量選擇在低壓臺(tái)區(qū)負(fù)荷中心，以取得最優(yōu)的就地補(bǔ)償效果，減少無(wú)功潮流在配電網(wǎng)絡(luò)中的長(zhǎng)距離傳輸，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最終 目的。 合理選擇電容器補(bǔ)償?shù)陌惭b地點(diǎn)十分重要。電容器的接線柱又都很近，往往容易造成放電短路損壞設(shè)備。 （二）接線方法。 連接補(bǔ)償電容器的接線線徑大小必須根據(jù)電容器額定電流的大小來(lái)選擇。 由于一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流約占額定電流的 25— 40%，因此，電動(dòng)機(jī)的單臺(tái)無(wú)△ UU2 X 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 功補(bǔ)償容量也相應(yīng)為其容量的 25— 40%。 （ 4）按感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載電流確定補(bǔ)償容量 圖 4 線損降低率與提高功率因數(shù)關(guān)系曲線 由上式可以繪出圖 4 的曲線 ， 欲求電容器的補(bǔ)償量，可根據(jù)原有功功率和已知的線損降低率，查圖 4曲線，得補(bǔ)償后續(xù)達(dá)到的功率因數(shù)，然后將補(bǔ)償前后的功率因數(shù)帶入式（ 114）中，即可求出所選裝的電容其容量。欲求電容器的補(bǔ)償容量，可根據(jù)原有功由上式可以繪制出圖 77的曲線。但它可以說(shuō)明補(bǔ)償容量與線損降低率之間的關(guān)系，還有一定實(shí)用價(jià)值。其近似計(jì)算法公式為： QC= (kvar) （ 113） 式中 △ U—— 需要提高的電壓值； V； U2—— 需要達(dá)到的電壓值， KV； X—— 線路電流，Ω。 表 1— 1 每 1KW有功功率所需補(bǔ)償容量（ kvar/kw） 補(bǔ)償前 補(bǔ)償后 2cos? 1cos? 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 按提高電壓確定補(bǔ)償容量 按提高電壓要求確定補(bǔ)償容量的方法，適用于以調(diào)壓為主的樞紐變電所和電網(wǎng)末端的用戶變電所。那么，就可以利用查表法，求出無(wú)功補(bǔ)償容量 QC。 令式兩端除以有功功率 P，得補(bǔ)償率系數(shù) K QC U QC UX （ 1－ 12） 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 或補(bǔ)償率系數(shù) K，是功率因數(shù)由 COSφ 1提高到 COSφ 2時(shí)，每千瓦有功功率所需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú) 功容量。 按提高功率因數(shù)確定補(bǔ)償容量 按提高功率因數(shù)確定補(bǔ)償容量的方法簡(jiǎn) 便明確，為國(guó)內(nèi)外所通用。 一般來(lái)講，按第 2種方法計(jì)算，更接近于實(shí)際情況。 （二） 并聯(lián)電容器電流的計(jì)算 按標(biāo)稱(chēng)容量和額定電壓計(jì)算電流 單相 IC= （ A） （ 1 5） 三相 IC= （ A） （ 1 6） 式中 IC—— 電容器額定容量， A； Q—— 電容器標(biāo)稱(chēng)容量， kvar； Q 103 314U2 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 U—— 電容器額定電壓， kV。當(dāng)電容器安裝在變壓器的二次側(cè)時(shí)，能產(chǎn)生釋放功率使變壓器相應(yīng)增加出力，并使二次側(cè)電壓較大幅度的提高，效果顯著，同時(shí)二次側(cè)電壓低，安裝費(fèi)降低，因此把電容器盡量 安裝在變壓器的二次側(cè)。電容器就地補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率稱(chēng)為釋放功率，其大小與初始功率因數(shù)和電容器的安裝容量及其安裝位置有關(guān)。這種補(bǔ)償方法效果也較好。但這種方法在用河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 電設(shè)備非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補(bǔ)償效益。這種補(bǔ)償方法的效果最好，電容器靠近用電設(shè)備，就地平衡無(wú)功電流，可避免無(wú)負(fù)荷時(shí)的過(guò)補(bǔ)償，使電壓質(zhì)量得到保證。安裝電容器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，可采取集中、分散或個(gè)別補(bǔ)償三種形式。電網(wǎng)的無(wú)功負(fù)荷主要是由用電設(shè)備和輸變電設(shè)備引起的。而三相電容器只要其額定電壓等于或高于 電網(wǎng)的額定電壓即可直接接入使用。在三相供電系統(tǒng)中單相電容器的額定電壓與電力網(wǎng)的額定電壓相同時(shí)，電容器應(yīng)采用三角形接法，如果按星形接法聯(lián)接則每相電壓是線電壓的 /3 倍，又因 Q=U2/Xc，所以無(wú)功出力減小為三角形接法時(shí)的 1/3倍，顯然是不合理的。 由上式可見(jiàn)，當(dāng)線路 中的無(wú)功功率 Q 減少以后，電壓損失△ U也就減小了。因此使得每年在線路上和變壓器中的電能損失下降。 降低功率損耗和電能損失 在三相交流電路中，功率損耗△ P 圖 3 電容補(bǔ)償電路原理圖 的計(jì)算公式如下： Δ P=3P2R 103/U2（ COSφ） 2 （ 1 2） 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 由式可見(jiàn)，功率損耗和功率因數(shù)的平方成反比。 (二 ) 并聯(lián)電容器在電 力系統(tǒng)中的作用 采用并聯(lián)補(bǔ)償電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償主要作用是： 補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù) 提高設(shè)備出力 由于有功功率 P=S因此總電流 I 將滯后于電壓一個(gè)角度φ。它們能夠互相抵消。如圖 7— 2 所 示。 五、 并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的作用及其方法 （一） 并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)的原理 在交流電路中，純電阻電路，負(fù)載中的電流 IR與電壓 U同相位，純電感負(fù)載中的電流 IL 滯后電壓 90176。 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 b、 并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。 a、 串聯(lián)補(bǔ)償是把是容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，以改善輸電線路參數(shù)，降低電壓損失，提高其輸送能力，降低線路損耗。這種方法的缺點(diǎn)是電力電容器使用壽命較短；無(wú)功出力與運(yùn)行電壓平方成正比，當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓降低，補(bǔ)償效果降低，而運(yùn)行電壓升高時(shí)，對(duì)用電設(shè)備過(guò)補(bǔ)償，使其端電壓過(guò)分提高，甚至超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，容易損壞設(shè)備絕緣，造成設(shè)備事故，彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)應(yīng)采取相應(yīng)措施以防止向電力系統(tǒng)倒送無(wú)功功率 。這種方法有一定的效果， 但自身?yè)p耗大，每 kvar 無(wú)功功率的損耗約為 4— 19%，一般都不采用。每 kvar 無(wú)功的損耗約為１ .8— %，運(yùn)行維護(hù)技術(shù)較復(fù)雜，宜裝設(shè)在電力系統(tǒng)的中樞變電所，一般用戶很少應(yīng)用。 利用過(guò)激磁的同步電動(dòng)機(jī)，改善用電的功率因數(shù)，但設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，只適于在具有大功率拖動(dòng)裝置時(shí)采用。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼? （三）減少線路損失 當(dāng)線路通過(guò)電流 I 時(shí)，其有功損耗為： Δ P=3P2R 103/U2（ COSφ） 2 (KW) (1─4) 線路有功損失 Δ P與 ?2COS 成反比 ?cos 越高 Δ P 越小 （四）提高電力網(wǎng)的傳輸能力 視在功率與有功功率成下述關(guān)系 河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 P=S ?cos (1─ 5) 可見(jiàn)，在傳輸一定有功功率 P 的條件下 , ?cos 越高 ,所需視在功率越小。 （二）提高功率因數(shù)可減少電壓損失 因?yàn)殡娏W(wǎng)的電壓損失可借下式求出： UQXPRU )( ??? (1─ 2) 可以看出，影響的因素有四個(gè)：線路的有功功率 P，無(wú)功功率 Q，電阻 R 和電 抗X。 即： 圖 1 功率三角形 COSφ = 三 提高功率因數(shù)的意義 （一）改善設(shè)備的