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無功功率補償裝置的主要作用是:提高負載和系統的功率因數,減少設備的功率損耗,穩定電壓,提高供電質量。在長距離輸電中,提高系統輸電穩定性和輸電能力,平衡三相負載的有功和無功功率等。
一、無功功率補償的作用
1、改善功率因數及相應地減少電費
根據國家水電部,物價局頒布的“功率因數調整電費辦法”規定三種功率因數標準值,相應減少電費:
(1)高壓供電的用電單位,功率因數為0.9以上。
(2)低壓供電的用電單位,功率因數為0.85以上。
(3)低壓供電的農業用戶,功率因數為0.8以上。
2、降低系統的能耗
功率因數的提高,能減少線路損耗及變壓器的銅耗。
設R為線路電阻,ΔP1為原線路損耗,ΔP2為功率因數提高后線路損耗,則線損減少
ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)
比原來損失減少的百分數為
(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)
式中,I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)補償后,由于功率因數提高,U2>U1,為分析方便,可認為U2≈U1,則
θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)
當功率因數從0.8提高至0.9時,通過上式計算,可求得有功損耗降低21%左右。在輸送功率P=3UIcosφ不變情況下,cosφ提高,I相對降低,設I1為補償前變壓器的電流,I2為補償后變壓器的電流,銅耗分別為ΔP1,ΔP2;銅耗與電流的平方成正比,即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2,認為U2≈U1時,即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知,功率因數從0.8提高至0.9時,銅耗相當于原來的80%。
3、減少了線路的壓降
由于線路傳送電流小了,系統的線路電壓損失相應減小,有利于系統電壓的穩定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高),有利于大電機起動。
二、我國電力系統無功補償的現狀
近年來,隨著國民經濟的跨越式發展,電力行業也得到快速發展,特別是電網建設,負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升,也使電網中無功功率不平衡,導致無功功率大量的存在。目前,我國電力系統無功功率補償主要采用以下幾種方式:
1.同步調相機:同步調相機屬于早期無功補償裝置的典型代表,它雖能進行動態補償,但響應慢,運行維護復雜,多為高壓側集中補償,目前很少使用。
2.并補裝置:并聯電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置,但電容補償只能補償固定的無功,盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應負載無功的動態變化,但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調節,不能實現無功的平滑無級的調節。
3.并聯電抗器:目前所用電抗器的容量是固定的,除吸收系統容性負荷外,用以抑制過電壓。
以上幾種補償方式在運行中取得一定的效果,但在實際的無功補償工作中也存在一些問題:
1.補償方式問題:目前很多電力部門對無功補償的出發點就地補償,不向系統倒送無功,即只注意補償功率因素,不是立足于降低系統網的損耗。
2.諧波問題:電容器具有一定的抗諧波能力,但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響,甚至造成電容器的過早損壞;并且由于電容器對諧波有放大作用,因而使系統的諧波干擾更嚴重。
3.無功倒送問題:無功倒送在電力系統中是不允許的,特別是在負荷低谷時,無功倒送造成電壓偏高。
4.電壓調節方式的補償設備帶來的問題:有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的,線路電壓的波動主要由無功量變化引起的,但線路的電壓水平是由系統情況決定的,這就可能出現無功過補或欠補。
三、無功功率補償技術的發展趨勢
根據上述我國無功功率補償的情況及出現的問題,今后我國的無功功率補償的發展方向是:無功功率動態自動無級調節,諧波抑制。
1.基于智能控制策略的晶閘管投切電容器(TSC)補償裝置
將微處理器用于TSC,可以完成復雜的檢測和控制任務,從而使動態補償無功功率成為可能。基于智能控制策略的TSC補償裝置的核心部件是控制器,由它完成無功功率(功率因數)的測量及分析,進而控制無觸點開關的投切,同時還可完成過壓、欠壓、功率因數等參數的存貯和顯示。TSC補償裝置操作無涌流,跟蹤響應快,并具有各種保護功能,值得大力推廣。
2.靜止無功發生器(SVG)
靜止無功發生器(SVG)又稱靜止同步補償器(STATCOM),是采用GTO構成的自換相變流器,通過電壓電源逆變技術提供超前和滯后的無功,進行無功補償,若控制方法得當,SVG在補償無功功率的同時還可以對諧波電流進行補償。其調節速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件,諧波含量小,同容量占地面積小,在系統欠壓條件下無功調節能力強,是新一代無功補償裝置的代表,有很大的發展前途。
3.電力有源濾波器
電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術,對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”。因此,電力有源濾波器有很快的響應速度,對變化的諧波和無功功率都能實施動態補償,并且其補償特性受電網阻抗參數影響較小。
電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電流型。目前實用的裝置90%以上為電壓型。從與補償對象的連接方式來看,電力有源濾波器可分為并聯型和串聯型。并聯型中有單獨使用、LC濾波器混合使用及注入電路方式,目前并聯型占實用裝置的大多數。
4.綜合潮流控制器
關鍵詞：無功功率，諧波，有源濾波，DSP
0.前言
隨著電力電子裝置的廣泛應用,電網中的諧波污染也日益嚴重。另外,許多電力電子裝置的功率因數很低,給電網帶來額外負擔并影響供電質量。可見消除諧波污染并提高功率因數,已成為電力電子技術中的一個重要的研究領域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數問題的基本思路有兩條: (1)裝設補償裝置,以補償其諧波和無功功率; (2)對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,且不消耗無功功率,或根據需要對其功率因數進行控制。
1.無功與諧波自動補償裝置的原理
1.1有源電力濾波器的原理
電力濾波器主要包括有源濾波器和無源濾波器,或兩者的混合,即混合濾波器。
有源電力濾波器(APF)根據其與補償對象連接的方式不同,分為并聯型和串聯型兩種,而并聯型濾波器在實際中應用較廣。下面以并聯型有源濾波器為例,介紹其工作原理。論文參考。HPF(High Pass Filter)是由無源元件RLC組成的高通濾波器,其主要作用是濾除逆變器高頻開關動作和非線性負載所產生的高頻分量;負載為諧波源,它產生諧波并消耗無功功率。有源電力濾波器主要由兩部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發生電路(PWM信號發生電路、驅動電路和逆變主電路)。指令電流運算電路的作用是檢測出被補償對象中的諧波和無功電流分量,補償電流發生電路的作用是根據指令電流發出補償電流的指令信號,控制逆變主電路發出補償電流。
作為主電路的PWM變流器,在產生補償電流時,主要作為逆變器工作。為了維持直流側電壓基本恒定,需要從電網吸收有功電流,對直流側電容充電時,此時作為整流器工作。它既可以工作在逆變狀態,又可以工作在整流狀態,而這兩種狀態無法嚴格區分。
有源濾波器的基本工作原理是:通過電壓和電流傳感器檢測補償對象(非線性負載)的電壓和電流信號,然后經指令電流運算單元計算出補償電流的指令信號,再經PWM控制信號單元將其轉換為PWM指令,控制逆變器輸出與負載中所產生的諧波或無功電流大小相等、相位相反的補償電流,最終得到期望的電源電流。
1.2無功與諧波自動補償裝置的原理
為適應濾波器要求容量大這一特點,我們采用了有源電力濾波器與無源LC濾波器并聯使用的方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔有源電力濾波器的部分補償任務。由于LC濾波器與有源電力濾波器相比,其優點在于結構簡單、易實現且成本低,而有源電力濾波器的優點是補償性能好。兩者結合同時使用,既可克服有源電力濾波器成本高的缺點,又可使整個系統獲得良好的濾波效果。
在這種方式中,LC濾波器包括多組單調諧濾波器和高通濾波器,承擔了補償大部分諧波和無功的任務,而有源濾波器的作用是改善濾波系統的整體性能,所需要的容量與單獨使用方式相比可大幅度降低。
從理論上講,凡使用LC濾波器均存在與電網阻抗發生諧振的可能,因此在有源電力濾波器與LC濾波器并聯使用方式中,需對有源電力濾波器進行有效控制,以抑制無源濾波器與系統阻抗之間發生諧振。論文參考。
2.無功與諧波自動補償裝置控制系統設計
2.1系統技術指標
(1)適用電源電壓等級: 220 V(AC) , 380V(AC)
(2)有源濾波器補償容量: 50kVA(基波無功);150A(最大瞬時補償電流)
(3)可以控制的無源補償網絡的功率等級: 500kVA。
(4)在無源補償網絡容量范圍內,補償后的電源電流:功率因數高于0. 9,總諧波畸變系數(THD) <5%,三相負載電流的不對稱系數<3%。
(5)可適用的運行環境:室內;溫度-20~
55℃;相對濕度<90%。
2.2有源濾波器控制系統的設計
雙DSP芯片分別采用浮點芯片TMS320VC33和定點芯片TMS320LF2407,以下簡稱為VC33和F2407。對VC33來講,其運算能力很強,主頻最高為75MHz,但片內資源和對外I/O端口較少,邏輯處理能力也較弱,主要用于浮點計算和數據處理;而F2407正好相反,其片外接口資源豐富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于數據采集和過程控制。
中央控制器由F2407實現,主要用于①主電路電壓、電流的采集;②四象限變流器的控制;③無源補償控制指令的;④顯示、按鍵控制;⑤與上位機的通訊。兩個DSP芯片通過雙端口RAM完成數據交換。通過這兩個DSP芯片的互補結合,可充分發揮各自的優點,使控制系統達到最佳組合。各相無源補償網絡的控制及電流檢測由各自的控制器完成。各控制器通過光電隔離的RS-485通訊總線與F2407相連。
3.結論
3.1提出了一種新的電力系統諧波與無功功率的綜合動態補償方式,對無功與諧波自動補償裝置主電路和控制系統工作原理進行了分析。
3.2由于電源系統的諧波對應于一個連續的頻譜,投入有源濾波器可以大大改善濾波性能,并能抑制LC電路與電網之間的諧振。有源濾波器的控制系統采用了基于雙DSP結構的全數字化控制平臺。論文參考。
3.3在此項目的實踐中,電力系統的功率因數提高到0.9以上,完全符合此項目合同的技術性能指標。同時使供電網的諧波得到了有效抑制。通過儀器檢測5次、7次等諧波電流幾乎為零值。
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關鍵詞：功率因數，并聯移相電容，諧波，電網，力率調整金額，浪涌電流
0.引言：
并聯移相電容提高功率因數在工廠中廣泛使用，往往結合諧波治理，實現提高功率因數及電能質量，節能；保證力率調整金額為負數。實現電網安全，經濟運行。
1.影響我廠功率因數，產生諧波主要因素及對策：
1.1 電力變壓器對功率因數的影響：
電力變壓器的變壓過程是由電磁感應來完成，是由無功來建立和維持磁場進行能量轉換的，變壓器消耗無功的主要成分是空載無功，與負載大小無關，為提高變壓器功率因數，應避免變壓器空載運行或長期處理低負載運行狀態。
1.2 異步電動機對功率因數的影響：
工廠內大部分動力負荷都是異步電動機，異步電動機轉子和定子氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素，而異步電機所耗用的無功同空載無功和一定負載下無功增加值兩部分組成，因此提高異步電機功率因數應從兩方面著手：
1.2.1儘量避免電機空載運行；
1.2.2提高負載率。
我們在選購異步電機時，既要注意其機械性能，又要考慮其電氣指標，合理選擇異步電機的型號、規格和容量，使其處理經濟運行狀態。還有要提高異步電機檢修質量，因為異步電機定子繞組匝數變動和定子，轉子間氣隙變動時都會影響異步電機無功大小。
1.3直流調速電機對功率因數的影響及諧波治理：
橡膠行業大量使用密煉機，主要是直流調速電機，其負荷波動大，變化迅速，也是一個典型的諧波源，採用普通的接觸器投切電容補償柜，容易產生過被及欠補，補償效果差，諧波污染嚴重，電容柜元件容易損壞，必須採用動態補償裝置，在密煉機出線處加裝叁相叁線有源濾波器（德國IN-POWER產品），效果好。
2.提高功率因數及治理諧波的主要措施：
2.1 提高自然功率因數：
提高自然功率因數主要靠提高變壓器，電動機負載率，優化負荷分配，對負荷比較低的變壓器，一般採取“撤、換、并、停”等方法，使負載率達到最佳值；提動電動機檢修質量，使功率因數達到最佳；
2.2并聯移相電容器提高功率因數：
2.2.1補償方式的選擇：
根據電容柜安裝位置，分為“低壓集中補償”和“低壓就地補償”兩種電容補償方案。
1）低壓集中補償：就是將電容補償裝設在低壓配電房的低壓母線上，這種補償方式可以補償母線前的電力變壓器和廠內高壓配電線及前面電力系統無功，補償范圍大，安裝在低壓配電房內，運行維護方便。
2）低壓就地補償：又稱個別補償，將電容柜安裝在大型用電設備附近，這種補償方式能夠補償安裝部位前的所有高、低壓線路和主變壓器的無功，它的補償范圍最大，效果也較好，但設備投資大，補償柜隨同用電設備工作，利用率較低。免費論文參考網。
根據我廠實際情況，我們選擇低壓集中補償和低壓就地補償相結合的電容補償方式，在低壓配電房集中裝設電容柜，重點消耗無功機臺就地補償。
2.2.2補償容量的確定：
對於低壓配電房，安裝的容性無功量應等於母線上負載按提高功率因數所需補償的容性無功和變壓器所需補償的容性無功之和：
1）負載所需的容性無功（Kvar千乏）按下式計算：
QC1＝P（tanφ1- tanφ2）
QC1→負載所需補償的容性無功（Kvar）
P→平均有功（KW）
φ1→補償前的功率因數角
φ2→補償后的功率因數角
2)變壓器所需補償的容性無功按下式計算：
QC2＝（UK%/100+I0%/100）Se
QC2→變壓器所需補償的容性無功（Kvar）
UK%→變壓器阻抗電壓百分數
I0%→變壓器阻抗電流百分數
Se→變壓器額定容量（KVA）
3.諧波治理方案：
根據實測數據，低壓配電房配電系統主要以5次諧波為主，採用在電容補償柜中加裝電抗係數為5.5%的電抗器串聯電容器組成無源濾波器治理諧波。在主諧波源密煉機出線處加裝叁相叁線有源濾波器，來治理諧波。有源濾波器為德國原裝進口IN-POWER產品，諧波抑制與消除效果達98%以上。免費論文參考網。
4.電容補償設備的選擇：
選擇電容補償設備，應充分考慮安全性、可靠性、實用性，從工程實際出發，實現最優化。免費論文參考網。
4.1採用微電腦控制，循環投切電容器，延長電容使用壽命；
4.2移相電容器的選擇：
我廠選用BSMJ0.45-20-3型自愈式移相電容器。該電容器額定工作電壓450V，容量20Kvar，叁相叁角形接法，具有自放電功能，可承受工頻1.1倍額定電壓，和1.3倍額定電流。
電容容量的確定要考慮以下因素：開關，接觸器容量，補償梯度大小對電氣設備影響及維修成本，以及工廠實際使用經驗數據，我廠大都採用20 Kvar電容，補償梯度較合理，設備費效較高。
4.3接觸器的選擇：
電容器接通時產生瞬態充電過程，出現狠大合閘涌流，因此投切電容器應用選用專用的接觸器，如ABB公司的B25C，B275C系列，使合閘涌流抑制20倍額定電流之下，接觸器及開關應按電容器1.5倍額定電流選型。如果電網電壓波動大，可考慮接觸器線圈由專用穩壓器供電，防止接觸器吸合不良，出現抖動，影響接觸器工作壽命。
5.實施效果
通過對全實施綜合電容補償，使公司功率因數提高到0.95以上，上交供電局的力率調整金額每月由原來的加2000元以上，轉為每月減1500元以上，效果明顯，通過治理諧波降低了電子設備維修率，節省了電容柜檢修，維護成本，改善了電能質量，減輕了電機發熱和設備機械損耗，間接經濟效益也十分可觀。
6.結束語
本文根據橡膠行業的特點，從我廠實際出發，介紹了影響我廠功率因數的主要因素，并提出了相應解決辦法，提供了一種行之有效的諧波治理方案。希望能對廣大橡膠行業的工程技術人員有所幫助。
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關鍵詞：電力電子，逆變，整流，諧波
0.引言
隨著我國經濟的發展，用電設備的類型越來越多。在三相供電系統中，除了大量的對稱負荷外，還新增了許多不對稱負荷和單相負荷。由于單相負載的大量應用，且各負荷的用電不同時等原因，導致三相四線制配電系統出現了嚴重的三相不平衡的運行狀態，給系統的安全穩定運行和用戶設備的正常可靠使用造成了嚴重的危害。
本文中從人工和技術兩方面提出了目前三相不平衡的解決方法，重點解析了新技術方面的內容，突出了各種方法的優缺點，并提出采用大容量電力電子技術的基本方法。
1.國內外三相平衡系統研究現狀
1.1人工方面：
(1) 完善基礎資料：每年組織專人在春季繪制一次配電變壓器網絡圖和負荷分配圖, 把每個臺區供出的各相上的用電戶名、戶數、電能表的型號等有關數據繪制成方便易查看的表格, 平時經常檢查有無遺漏或新增用戶,結合負荷變化情況及時更新。
(2) 加強測試：給專人配備鉗形表,每月至少進行一次負荷測試,對配電變壓器負荷狀況做到心中有數,為調整配電變壓器負荷提供準確可靠的數據。利用檢修停電時間調整負荷。
(3) 加強用電管理：對臨時用電，季節性用電，管理人員必須熟悉情況，如安裝地點、用電量的變化情況等, 根據情況及時做好負荷調整工作。新增單相設備申請用電, 做好負荷的功率分配, 進行合理搭接, 盡可能均勻分配到三相電路上。注意大的三相四線制用戶內部三相負荷平衡問題, 協助他們調整本單位三相負荷。
(4) 調整三相負荷做到“ 四平衡”：四平衡既計量點平衡、各支路平衡、主干線平衡和變壓器低壓出口側平衡, 重點是計量點和各支路平衡, 可把用戶平均用電量作為調整依據, 把用電量大致相同的作為一類, 分別均勻調整到三相上。由于三相同時引人負荷點比單相引入負荷點時損耗顯著減少, 為了取得三相負載的對稱, 應將三相線路同時引入負荷點, 盡量擴大三相四線制的配電區域, 減少單相供電干線長度, 接戶線應盡量由同一電桿上分別從三相引下, 且三組單相接戶線的負載應盡量平衡。
1.2新興技術方面：
（1）三相自動平衡器
用于380 V 配電網中的平衡器的工作原理如下圖所示，電流采樣器采集配電網三相電流，通過模/數轉換器將模擬信號轉換為數字信號，經接口電路送至單片機進行比較，發出指令，輸出放大后啟動開關控制電路，將大電流相中一部分負載切換到小電流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相電流不平衡度滿足要求，實現三相相對平衡。當三相負載的變化未超過允許值時，平衡器不予調整，維持現狀，以避免頻繁切換。
圖1 三相自動平衡器的工作原理框圖
（2）早期無功補償裝置
早期的無功補償裝置主要是無源裝置，方法是在系統母線上并聯或者在線路中串聯一定容量的電容器或者電抗器，它主要包括同步調相機和靜電電容器。
同步調相機又稱同步補償器，是早期無功補償裝置的典型代表。它不僅能補償固定的無功功率，對變化的無功功率也能進行動態補償。當系統電壓下降時，它通過控制勵磁發出和吸收無功功率，并通過電壓調節器自動調節無功功率的大小以維持端電壓恒定。它的損耗和噪聲都較大，運行維護復雜，響應速度慢。
靜電電容器可以改善線路參數，減少線路的感性無功功率，補償系統的無功功率。由于它供給的無功功率與節點電壓的平方成正比，當節點電壓下降時，它供給的無功功率反而會減少，所以靜電電容器的無功功率調節性能較差。論文參考。但由于其維護較方便!裝設容量可大可小，既可集中使用又可分散裝設，所以目前仍是中國采用的主要補償裝置。
同時，無源裝置使用機械開關，它不具備快速性、反復性和連續性的特點，因而不能實現短時糾正電壓升高或降落的功能。
（3）靜止無功補償裝置SVC
靜止無功補償器(StaticVar Compensator)，是將電容器（及電抗器支路）與輸電線路并接，通常接于開關站或變電所母線，通過晶閘管控制的無功功率動態補償，調節母線電壓和線路無功功率在所需水平上，從而提高電力系統穩定性，擴大線路輸送容量。
SVC技術又分為：自飽和電抗器型（SSR）、晶閘管相控電抗器型（TCR）、晶閘管投切電容器型（TSC）、高阻抗變壓器型（TCT）和勵磁控制的電抗器型（AR）等幾種不同類型。世界各國普遍采用TCR和/或TSC型SVC作為電網的動態無功支撐點，以提高輸電能力或加強電網的安全穩定運行。
SVC特點：
1、應用較為成熟，目前應用較多。
2、自身產生較大諧波，需無源濾波器配合。
3、TCR只提供感性無功，容性無功需FC或TSC電容器組提供，占地面積大。
4、響應速度慢（2~3個周期）。論文參考。
5、對快速的沖擊負荷補償效果較差。
(4) 靜止無功發生器(SVG)
SVC裝置為補償 0～100 %容量變化的無功功率，幾乎需要 100 %容量的電容器與超過 100 %容量的晶閘管控制電抗器，銅和鐵的消耗很大。論文參考。從技術發展來說，這種類型的靜補償裝置已不能說是先進的。近年來的發展趨勢是采用可關斷晶閘管（GTO）構成的自換向變流器，通常稱為靜止無功發生器（SVG），它既可提供滯后的無功功率，又可提供超前的無功功率。
SVG是采用 GTO 構成的自換相變流器，它把逆變器電路看成是一個產生基波和諧波電壓的交流電壓源，控制補償器基波電壓大小與相位可改變基波無功電流的大小與相位。當逆變器基波電壓比交流電源電壓高時，逆變器就會產生一個超前（容性）無功電流。反之，當逆變器基波電壓比交流電源電壓低時，則會產生一個滯后（感性）無功電流。因此它能與系統進行無功功率的交換 ,故稱其為“無功發生器”。
與 SVC 相比，其調節速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件，諧波含量小，同容量占地面積小，在系統欠壓條件下無功調節能力強。
(5)Smartpower節電器
SmartPower系統節電器利用“平衡控制變壓系統”繞組的相互交叉連接，可以消除各相位間的電壓和電流的不均衡，維持控制其平衡性。
這種特殊繞組，可以相互補償鐵心的磁通量，最大限度地控制各相感應電動勢的一致性，從而保持三相平衡，降低零線電流等額外損耗，它是最新一代可以改善電力消費狀況高新技術產品。
2.研究趨勢和前景展望
隨著電力電子器件容量的不斷增大以及價格的逐步下降，使用基于電力電子器件的技術來替代原來的機械開關方式的解決方法也將是今后的發展趨勢。三相系統中基波不平衡度在增大的同時，由于各次諧波所導致的不平衡問題將成為將來所遇到的主要問題，因而需要有一種方案來同時解決基波無功和有功不平衡，以及消除由諧波造成的不平衡。本文提出的設計方案具備了解決上述問題所需要的全部功能，因而是未來最有發展前景的解決方案之一。
擬采用的裝置功能原理圖下圖所示。
圖2 本裝置的結構原理框圖
裝置工作原理如下：原始的不平衡負載可能引起較大的中線電流，如圖中ILN所示。若不進行補償，則此電流將流入系統中線。在系統與負載中間增加一個三相不平衡補償裝置，該裝置從系統吸收三相對稱的基波電流，通過整流橋變換為直流，再通過具有中線的逆變橋變換為所需要的電流。以中線電流為例，對裝置來說若以流入裝置為電流的參考方向，則如能使得裝置中線吸收的電流與負載側中線電流一樣，即ILN=IFN，則對系統中線而言，ISN=ILN-IFN=0。從而解決了系統側中線電流過大的問題。同時裝置的ABC三橋臂還可根據參考電流產生所需要的電流，對負載的不平衡三相電流進行補償，目標是使得系統側ABC三相的電流為三相基波對稱分量。從而解決三相不對稱問題。
3.結論
采用不同的方法各具有其優劣性，本文提出的采用大容量電力電子技術，裝置適應能力強，響應速度快，控制精度高，裝置無任何耗能元件，節能效率更高。采用三相四線制結構，能同時補償不平衡電流，同時還可濾除諧波并提供無功功率的支持。因此是未來最有發展前景的解決方案之一。
參考文獻：
[1]王兆安，電力電子技術[M].北京:機械工業出版社，2000
[2]王兆安，諧波抑制和無功功率補償[M].北京:機械工業出版社，2006
[3]梅嶺芳，配電網的三相平衡[J].工業加熱，2007
[4]張紅，譚萬禹.STATCOM與SVC在電力運行系統中的比較分析[J].吉林電力，2009
[5]羅昭波，配電變壓器三相平衡與無功自動補償[J].降損節能，2007.
[論文摘要]低壓電網如何有效保持良好的工作狀態，降低電能損失，與電網穩定工作、電力設備安全運行、工農業安全生產及人民生活用電都有直接影響。分析無功補償的作用和主要措施。
無功補償是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低電能的損耗，改善電網電壓質量。
從電網無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，尤其是以低壓配電網所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配
置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。
一、低壓配電網無功補償的方法
隨機補償：隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。
隨器補償：隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。
跟蹤補償：跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。
二、無功功率補償容量的選擇方法
無功補償容量以提高功率因數為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。
（一）單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法
1．美國：Qc=（1/3）Pe
2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe
3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe )
若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1，則：Qo
根據電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導線較長，無功經濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。
4．按電動機額定數據計算：
Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)
K為與電動機極數有關的一個系數
極數：2468 10
K值： 0.70.750.80.850.9
考慮負載率及極對數等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上。此法在節能技術上廣泛應用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態下，其補償效果較差。
（二）多負荷補償容量的選擇
多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。
1．對已生產企業欲提高功率因數，其補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數，可取0.8～0.9;Tm為企業的月工作小時數；tgφ1、tgφ2是指負載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無功電能表讀數求得。
2．對處于設計階段的企業，無功補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn為年平均有功負荷系數，一般取0.7～0.75;Pn為企業有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據企業負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。
多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。
三、無功補償的效益
在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。
（一）節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。
（二）降低系統的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1，為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，這樣線損 P減少的百分數為：
ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%
當功率因數從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。
（三）改善電壓質量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為R、X，有功和無功為P、Q，則電壓損失ΔU為：
U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 兩部分損失：PR/ Ue輸送有功負荷P產生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產生的；
配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無功負荷Q產生的
變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器U幾乎全為輸送無功負荷Q產生的。
可以看出，若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩定，有利于大電動機的起動。
（四）三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：
S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]
如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數為0.857，補償后功率因數為0.967，根據上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
四、結束語
在配電網中進行無功補償、提高功率因數和做好無功優化，是一項建設性的節能措施。本文簡要分析了三種無功補償的方法和兩種無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設計中，要具體問題具體分析，使無功補償應用獲得最大的效益。
參考文獻
[論文摘要]低壓電網如何有效保持良好的工作狀態，降低電能損失，與電網穩定工作、設備安全運行、工安全生產及人民生活用電都有直接影響。分析無功補償的作用和主要措施。
無功補償是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低電能的損耗，改善電網電壓質量。
從電網無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，尤其是以低壓配電網所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配
置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。
一、低壓配電網無功補償的方法
隨機補償：隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。
隨器補償：隨器補償是指將低壓電容器通過低壓接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。
跟蹤補償：跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。
二、無功功率補償容量的選擇方法
無功補償容量以提高功率因數為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。
（一）單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法
1．美國：Qc=（1/3）Pe
2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe
3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe )
若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1，則：Qo
根據電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導線較長，無功當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。
4．按電動機額定數據計算：
Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)
K為與電動機極數有關的一個系數
極數：2468 10
K值： 0.70.750.80.850.9
考慮負載率及極對數等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上。此法在節能技術上廣泛應用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態下，其補償效果較差。
（二）多負荷補償容量的選擇
多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。
1．對已生產企業欲提高功率因數，其補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數，可取0.8～0.9;Tm為企業的月工作小時數；tgφ1、tgφ2是指負載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無功電能表讀數求得。
2．對處于設計階段的企業，無功補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn為年平均有功負荷系數，一般取0.7～0.75;Pn為企業有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據企業負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。
多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。
三、無功補償的效益
在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。
（一）節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。使用無功補償不但減少初次費用，而且減少了運行后的基本電費。
（二）降低系統的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1，為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，這樣線損 P減少的百分數為：
ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%
當功率因數從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。
（三）改善電壓質量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為R、X，有功和無功為P、Q，則電壓損失ΔU為：
U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 兩部分損失：PR/ Ue輸送有功負荷P產生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產生的；
配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無功負荷Q產生的
變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器U幾乎全為輸送無功負荷Q產生的。
可以看出，若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩定，有利于大電動機的起動。
（四）三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：
S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]
如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數為0.857，補償后功率因數為0.967，根據上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
四、結束語
在配電網中進行無功補償、提高功率因數和做好無功優化，是一項建設性的節能措施。本文簡要分析了三種無功補償的方法和兩種無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設計中，要具體問題具體分析，使無功補償應用獲得最大的效益。
參考文獻
關鍵詞：功率因數；影響因素；補償方法；容量確定
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應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化為機械能、熱能
1.影響功率因數的主要因素
1.1電感性設備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備
大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。根據前段時間數據統計分析，我礦所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60%～70%；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%～70%。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。電力變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因此，為了改善電力系統和礦山的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
1.2供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大影響
當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，根據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
1.3電網頻率的波動也會對異步電動機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響
1.4無功補償原理
當電網電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時，電阻性電氣設備如白熾燈、電熱器等從電網上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。
電感性電氣設備如電動機和變壓器等由于在運行時需要建立磁場，此時所消耗的能量不能轉化為有功功率，故被稱為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度f。在選擇變配電設備時所根據的是視在功率S，即有功功率和無功功率的幾何和：
2.采用適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。下面將對提高自然功率因數的措施做一些簡要的介紹。
2.1合理選用電動機
合理選擇電動機，使其盡可能在高負荷率狀態下運行。在選擇電動機時，既要注意它們的機械特性，又要考慮它們的電氣指標。舉例說，三相異步電動機（100KW）在空載時功率因數僅為0.11，1/2負載時約為0.72，而滿負載時可達0.86。所以核算負荷小于40%的感應電動機，應換以較小容量的電動機，并合理安排和調整工藝流程，改善運行方式，限制空載運轉。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確合理的選擇電動機的；
2.2提高異步電動機的檢修質量
實驗表明，異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動是對異步電動機無功功率的大小有很大影響。因此檢修時要特別注意不使電動機的氣隙增大，以免使功率因數降低。
2.3采用同步電動機或異步電動機同步運行補償
由電機原理可知，同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠激狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過激狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，只要調節電機的勵磁電流，使其處于過激狀態，就可以使同步電機向電網“送出”無功功率，減少電網輸送給我礦的無功功率，從而提高了我礦的功率因數。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行狀態，這就是“異步電動機同步化”。因而只要調節電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態，即可以向電網輸出無功，從而達到提高低壓網功率因數的目的。
2.4正確選擇變壓器容量提高運行效益
對于負載率比較低的變壓器，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善本企業電網的自然功率因數。如：對平均負荷小于30%的變壓器宜從電網上斷開，通過聯絡線提高負荷率。
通過以上一些提高加權平均功率因數和自然功率因數的敘述，或許我們已經對“功率因數”這個簡單的電力術語有了更深的了解和認識。知道了功率因數的提高對電力企業的深遠影響，下面我們將簡單介紹對用電設備進行人工補償的方式和對補償容量的確定方法。
3.設計總結
以上是我淺談功率因數對我礦供電A電網的影響以及提高功率因數所帶來的經濟效益和企業效益，介紹了影響功率因數的主要因素以及提高功率因數的一般方法，還闡述了如何確定無功功率的補償容量及無功功率的三種人工補償的具體方式，集中探討了無功補償技術對我礦的高、低壓配電網的影響以及提高功率因數所帶來的經濟效益和企業效益，介紹了影響功率因數的主要因素和提高功率因數的方法，確保補償技術經濟、合理、安全可靠，達到節約電能的目的，為保證降低電網中的無功功率，提高功率因數，保證有功功率的充分利用，提高系統的供電效率和電壓質量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節約電能，通常在高、低壓供配電系統中裝設電容器無功補償裝置。
4.設計心得體會
通過這次畢業設計論文讓我重新對影響大紅山供電的因數有了全新的認識，這也是我第一次獨立從找資料到寫論文，經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次設計培養了我獨立工作與學習合理安排相互調節的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的工作生活有巨大而重要的影響。
參考文獻：
[1]主編：孟祥忠.《現代供電技術》.清華大學出版社，2006年第一版，1-303頁。
[2]王兆安，楊君，劉進軍，王躍.《諧波控制和無功功率補償》，機械工業出版社，2006年第二版，1-444頁。
劉 剛 國網吉林省電力有限公司四平供電公司檢修分公司 136000
【文章摘要】
無功補償具有穩定電壓且降低能源消耗的作用，在使用的過程中融入電力電子技術，更能夠發揮其自動控制的優越性。本論文著重于探究無功補償自動控制中電力電子技術的應用。
【關鍵詞】
無功補償；自動控制；電力電子技術
隨著中國企業規模的擴大化，對于生產加工和生產提出了更高的質量要求，生產設備的運行效率也要有所提高，以獲得低成本、低能耗、高產出的效果。將電力電子技術應用于無功補償自動控制中，可以對電力控制電路進行仿真，以充分地發揮電力電子技術在無功補償中的優越性，完善無功補償的作用。
1 電力系統中無功補償裝置的應用
1.1 電力系統無功補償的應用效果
電力系統規模不斷地擴大，電力負荷需求增高。在電網運行中，無功補償起到了提高電網運行功率因素的作用，不僅改善了供電環境，而且在提高供電效率的同時，降低了變壓器和輸電線路在電力運行中的損耗。在電力系統中安裝無功補償裝置，使電網可以保持平衡運營狀態，在安全運行中不僅節能降耗，同時確保了電能質量。
1.2 電力系統無功補償應用的措施
1.2.1 無功補償電力容器
從設計的角度而言，無功補償電力容器無論是安裝、運行，還是維護工作，都是相對簡單的，但是其在使用的過程中， 通常實施的是感性的無功補償，無法做到持續性的調節。此外，電力電容器的負電效應會降低電網電壓，與此同時補償電流也會有所下降，電容器的補償容量下降， 導致補償的無功量迅速下降，加之諧波干擾，電力電容器就會出現被燒毀的現象。
1.2.2 無功補償同步調相機
同步調相機是同步旋轉式的發電機， 屬于是無功率動態補償性裝置。其工作原理是通過調節勵磁系統，有容性的或感性的無功功率發出。由于同步調相機運行過程中，處于旋轉狀態，因此會有噪音，損耗也相對較高。當然，要做好機器的檢修和維護工作也是很難的。現階段電力系統無功功率變化迅速，而同步調相機運行速度慢，且難以控制，因此而難以滿足有效調節的要求。
1.2.3 靜止無功補償裝置
與電力容器和同步調相機相比，靜止無功補償裝置摒除了兩者所存在的缺點， 運行過程中噪音小，且運行速度快。隨著電力電子技術的快速發展，各種新型的開關器件被研制出來，并在靜止無功補償裝置中得以應用，獲得了動態補償效果。但是，從運行成本的角度而言，雖然靜止無功補償裝置降低了裝置維修維護成本，但是設備造價高，且還需要加裝濾波電路。
2 無功補償自動控制中電力電子技術的應用
在無功補償的執行機構中，主要包括機械式接觸器、無觸點晶閘管和電子復合開關三種。
2.1 機械式接觸器
無功補償開關設備是通過與電容器開關并聯實現的自動控制。當電流輸入中初始電壓為“零”，根據接觸，實現合閘時電壓激增。此時所出現的電容器涌流，會嚴重影響到電容器。設置機械式接觸器就是為了對電容器組的涌流有效抑制，起到限流電阻的作用，同時還確保不會出現電壓下降和能量損耗。
2.2 無觸點晶閘管
電容器組處于并聯運行狀態的時候， 很容易出現涌流現象，將接觸器觸頭上粘結盒燒毀。將電力電子技術應用于其中， 研制出無觸點晶閘管，又被稱為“固態繼電器”。其在運行的過程中，電壓過零時， 即可將可控硅利用起來，發揮自動控制的作用。當電流為“零” ，無觸點晶閘管會自動切斷，避免了由于拉弧出現而在電容器合閘時出現涌流。但是，無觸電晶閘管運行中存在著弊端，即諧波電流產生的時候，影響到電容器的持續運行。特別是設備的溫度逐漸提高，即便是有風扇排熱， 也很難發揮效用。
2.3 復合開關
針對于無功補償中所出現的涌流現象，復合開關可以確保在電流過零的時候，抑制涌流。實現這種效果的原因在于， 其采用的并聯方式中，有可控硅，且實現交流接觸，使得電流有效導通，對于電力系統的開關以有效控制，且正常運行情況下并不會有功耗出現。補償電容器投入使用中，根據使用功能可以選擇兩種復合開關，即單相分補和三相共補復合開關。提高系統運行效率，且降低運行成本，可以采用單相分補復合開關和三相共補復合開關綜合接線的方式。
3 電路仿真
電路仿真主要包括兩個方面，即主電路的仿真和控制電路的仿真。主電路仿真以工程仿真為主，使用Matlab 軟件，同時還可以實現強大的數學計算功能，有效地進行矩陣處理和繪圖處理。工程仿真中， Matlab 軟件可以支持各種工程領域，而且還可以根據技術特點而不斷地更新，根據應用領域的需要而不斷地完善。
從主電路的結構模式上來看，主要包括兩個部件的連接，即晶閘管和交流接觸器的觸頭，其中的晶閘管為反并聯連接。當處于運行狀態的時候，采用了交流接觸器投切，交流接觸器的觸頭會有電弧產生，根據波形進行判斷，其所做出的反映通過瞬間尖峰進行判斷，當有電容投入的時候，就會在短時間內有超過額定電流八倍的涌流產生。當安裝了補償電容器之后，就會在一定程度上減少輸電線路中所流通的電流，使得自動控制設備的能耗有所降低。在三相電路中，當有電流相位有所降低，且電壓值呈現出下降的趨勢的時候，補償效果就會呈現出來，非常顯著。
將電力電子技術融入到無功補償裝置中，提高自控技術的功能性，從符合開關的設計上就可以體現出來。此時的投切電路容量可以達到200Kvar，當控制電壓為“零”的時候，處于自動控制電路中，可以使得可控硅被觸發0.2 秒的時候，就會發生晶閘管接觸器閉合，此時，波形圖并沒有出現波動異常。將電容器取出，從計算機電路進行仿真模擬操作，雖然并沒有對于時間做出規定，卻要求施加晶閘管觸發脈沖，可以保證換流及時，以使電網在運行的過程中，避免出現過大尖峰現象。
4 結語
綜上所述，當電網在運行的過程中， 沒有適當的無功補償，就會使電網負荷有所降低，且有無功潮流出現。通過采取無功補償，可以保證電網運行，且實現節能降耗。將電力電子技術應用與無功補償自動控制中，成為了優化無功補償的有效方式。
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關鍵詞：功率因數、無功功率、損失、補償裝置
0引言 焦煤自供電網在2002年將東西部聯網并通過馮營電廠的韓營東線、韓營西線與國網并網。聯網后自網功率因數低長期存在倒吸國網無功功率現象。目前集團公司各礦所用的用電設備絕大多數都是基于電磁感應原理而工作的變壓器、電動機、冶煉爐等，這些設備除消耗必要的有功功率外，還必須要消耗或占用相當大的無功功率。資料顯示，循環在工礦企業電網中的無功功率，一般達到相當于有功功率值的65%――110%，工礦企業6――10kv母線功率因數僅有0.65---0.84，無功功率環流所造成的損耗是極為可觀的。因此提高功率因數，降低網損勢在必行。
1、現場數據分析
1.1天官區變電站、九里山變電站現場實際情況如下：
1.1.1天官區變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數0.85。九里山變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數0.72.
1.2無功補償技術能夠借助于無功補償設備為用電系統設備提高一定的無功功率，以提高用電設備乃至整個系統的功率因數，改善供電質量，提高供電效率，減少電費開支，降低生產成本，從而提高企業的經濟效益。例：將1000kvA變壓器的功率因數從0.8提高到0.98時：
補償前：1000×0.8=800kw；補償后：1000×0.98=980kw。同樣一臺1000kvA的變壓器，功率因數改變后，它就可以多承擔180kw的負荷。天官區變電站、九里山變電站是集團公司整個自供電網架通東西聯網的110kv樞紐變電站。天官區變電站、九里山變電站功率因數低，那么整個自供電網功率因數也低，嚴重影響礦井安全。鑒于此，對天官區、九里山變電站展開研究以提高自網功率因數。詳見圖1。
1.3九里山變電站分析 ： 演九二線路功率因數0.85，演馬升壓站側演九二線路功率因數0.91，但演東線功率因數0.98，故，九里山變電站需要加裝功率補償裝置。九里山變電站6kv母線側功率因數應由0.68補償到0.95，實際有功功率為3000kw。（演九Ⅰ線路不考慮補償原因是九九線路功率因數0.95；九羅線路不考慮補償。）因此，九里山變電站6kv母線側無功補償為Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山變電站加裝TSC+HVC動態無功功率補償裝置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；補償前功率因數0.68，補償后功率因數達到0.97。詳見圖2
1.4天官區變電站分析：天官區變電站6kv母線功率因數由0.85補償至0.95，實際有功功率為2000kw。則：天官區變電站6kv側補償為：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官區變電站加裝DWZB-2000電壓型無功自動補償成套裝置；該裝置的原理是根據電容器無功功率輸出與電容量、頻率、電壓參量的關系，即Q=2πfcu通過調節電容器的端電壓來調節其無功功率輸出，滿足系統無功功率的需要。達到穩定電壓提高功率因數。容量為1500kvar；加裝無功功率補償裝置后功率因數達到0.99。詳見圖3
2提高功率因數的優點
2.1通過改善功率因數，減少了線路中總電流和供電系統中的電氣元件，如變壓器、電器設備、導線等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。
2.2減少供電系統中的電壓損失，可以使負載電壓更穩定，改善電能的質量。
2.3在補償的同時可以動態抑制系統諧波,改善電壓畸變率.
2.4可以提高電氣設備效率,增加變壓器帶載容量。舉例說明：天官區變電站：將5000KVA變壓器的功率因數從0.85提高到0.99時：補償前：5000×0.85=4250KW；補償后：5000×0.99=4950Kw。功率因數改變后，它就可以多承擔7000KW的負載。九里山變電站將10000KVA變壓器之功率因數從0.72提高到0.98時：補償前：10000×0.72=7200KW；補償后：10000×0.98=9800KW。功率因數改變后，它就可以多承擔2600KW的負載。
2.5減少了用戶的電費支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數的提高,減少了電費的支出。
2.6改善電能質量：電力系統向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無功功率變化而變化的。當線路輸送一定數量的有功功率，若輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。當用戶功率因數提高以后，它向電力系統吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質量。
3結論
