无功补偿技术论文范文

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二无功补偿技术的发展

根据以上分析来看，无功补偿技术在近年来取得了非常显著的发展成效，在无功补偿效能方面也有一定的完善。然而在当前的无功补偿技术方案中，还存在一定的不足，未来在无功补偿技术上还需要向着以下三个方向做进一步的发展：第一，合理应用新型信息检测技术以及信号处理技术，当前大量的理论与实践研究已经证实——广义瞬时无功功率检测方法即便是在电网电压出现畸变或不对称问题的情况下，仍然能够对基波正序瞬时无功电流以及不对称（高次谐波）瞬时无功电流进行准确的分离。在此基础之上，根据分离得到的不同类型的瞬时无功电流，在无功补偿时有选择性地进行部分补偿或完全补偿，整体运行效能好，未来需要进一步探索将这种信息检测技术与无功补偿装置的融合方法。除此以外，考虑到电力系统具有数据规模庞大、数据质量整体水平较低以及数据量大等方面的特点，同时系统要求相关装置能够根据所接收的数据快速、高效地做出反应，因此，在无功补偿装置方面，还需要探索将其与数据挖掘技术以及粗糙集技术的融合方法，以提高无功补偿装置在处理庞大数据以及获取重要信息方面的能力。第二，促进控制理论、控制方法的发展。在现代计算机技术快速发展的背景之下，无功补偿装置中现代化的控制器、控制方法以及控制理论得到了非常深刻的体现。在无功补偿装置系统设置中，通过引入新型的数字化处理器，不但能够使数据采集的工作效率得到提高，还对处理的精度、实时性有重要影响，通过对控制方法的完善达到提高无功补偿装置运行效能的目的。第三，提高电力电子器件性能。在整个电力系统当中，所使用电子器件的具体性能将对整个无功补偿装置的运行效率产生直接性的影响。因此，为了提高无功补偿装置的运行效能，可以尝试从材料、技术、工艺等多个方面入手，提高基于半控制或全控制电力电子期间的性能。特别是在国内当前技术水平比较薄弱的全控型电子期间中苦下功夫，能够为无功补偿技术的应用带来非常深远的影响。

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0.前言

随着电力电子装置的广泛应用,电网中的谐波污染也日益严重。另外,许多电力电子装置的功率因数很低,给电网带来额外负担并影响供电质量。可见消除谐波污染并提高功率因数,已成为电力电子技术中的一个重要的研究领域。解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条: (1)装设补偿装置,以补偿其谐波和无功功率; (2)对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,且不消耗无功功率,或根据需要对其功率因数进行控制。

1.无功与谐波自动补偿装置的原理

1.1有源电力滤波器的原理

电力滤波器主要包括有源滤波器和无源滤波器,或两者的混合,即混合滤波器。

有源电力滤波器(APF)根据其与补偿对象连接的方式不同,分为并联型和串联型两种,而并联型滤波器在实际中应用较广。下面以并联型有源滤波器为例,介绍其工作原理。论文参考。HPF(High Pass Filter)是由无源元件RLC组成的高通滤波器,其主要作用是滤除逆变器高频开关动作和非线性负载所产生的高频分量;负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功功率。有源电力滤波器主要由两部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(PWM信号发生电路、驱动电路和逆变主电路)。指令电流运算电路的作用是检测出被补偿对象中的谐波和无功电流分量,补偿电流发生电路的作用是根据指令电流发出补偿电流的指令信号,控制逆变主电路发出补偿电流。

作为主电路的PWM变流器,在产生补偿电流时,主要作为逆变器工作。为了维持直流侧电压基本恒定,需要从电网吸收有功电流,对直流侧电容充电时,此时作为整流器工作。它既可以工作在逆变状态,又可以工作在整流状态,而这两种状态无法严格区分。

有源滤波器的基本工作原理是:通过电压和电流传感器检测补偿对象(非线性负载)的电压和电流信号,然后经指令电流运算单元计算出补偿电流的指令信号,再经PWM控制信号单元将其转换为PWM指令,控制逆变器输出与负载中所产生的谐波或无功电流大小相等、相位相反的补偿电流,最终得到期望的电源电流。

1.2无功与谐波自动补偿装置的原理

为适应滤波器要求容量大这一特点,我们采用了有源电力滤波器与无源LC滤波器并联使用的方式。其基本思想是利用LC滤波器来分担有源电力滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与有源电力滤波器相比,其优点在于结构简单、易实现且成本低,而有源电力滤波器的优点是补偿性能好。两者结合同时使用,既可克服有源电力滤波器成本高的缺点,又可使整个系统获得良好的滤波效果。

在这种方式中,LC滤波器包括多组单调谐滤波器和高通滤波器,承担了补偿大部分谐波和无功的任务,而有源滤波器的作用是改善滤波系统的整体性能,所需要的容量与单独使用方式相比可大幅度降低。

从理论上讲,凡使用LC滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能,因此在有源电力滤波器与LC滤波器并联使用方式中,需对有源电力滤波器进行有效控制,以抑制无源滤波器与系统阻抗之间发生谐振。论文参考。

2.无功与谐波自动补偿装置控制系统设计

2.1系统技术指标

(1)适用电源电压等级: 220 V(AC) , 380V(AC)

(2)有源滤波器补偿容量: 50kVA(基波无功);150A(最大瞬时补偿电流)

(3)可以控制的无源补偿网络的功率等级: 500kVA。

(4)在无源补偿网络容量范围内,补偿后的电源电流:功率因数高于0. 9,总谐波畸变系数(THD) <5%,三相负载电流的不对称系数<3%。

(5)可适用的运行环境:室内;温度-20~

55℃;相对湿度<90%。

2.2有源滤波器控制系统的设计

双DSP芯片分别采用浮点芯片TMS320VC33和定点芯片TMS320LF2407,以下简称为VC33和F2407。对VC33来讲,其运算能力很强,主频最高为75MHz,但片内资源和对外I/O端口较少,逻辑处理能力也较弱,主要用于浮点计算和数据处理;而F2407正好相反,其片外接口资源丰富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于数据采集和过程控制。

中央控制器由F2407实现,主要用于①主电路电压、电流的采集;②四象限变流器的控制;③无源补偿控制指令的;④显示、按键控制;⑤与上位机的通讯。两个DSP芯片通过双端口RAM完成数据交换。通过这两个DSP芯片的互补结合,可充分发挥各自的优点,使控制系统达到最佳组合。各相无源补偿网络的控制及电流检测由各自的控制器完成。各控制器通过光电隔离的RS-485通讯总线与F2407相连。

3.结论

3.1提出了一种新的电力系统谐波与无功功率的综合动态补偿方式,对无功与谐波自动补偿装置主电路和控制系统工作原理进行了分析。

3.2由于电源系统的谐波对应于一个连续的频谱,投入有源滤波器可以大大改善滤波性能,并能抑制LC电路与电网之间的谐振。有源滤波器的控制系统采用了基于双DSP结构的全数字化控制平台。论文参考。

3.3在此项目的实践中,电力系统的功率因数提高到0.9以上,完全符合此项目合同的技术性能指标。同时使供电网的谐波得到了有效抑制。通过仪器检测5次、7次等谐波电流几乎为零值。

【参考文献】

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[9]范木宏,成立,刘合祥.电荷泵锁相环的全数字DFT测试法[J].半导体技术, 2005,(04).

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（一）电力系统无功补偿技术的原理与作用

无功补偿的基本原理是将具有容性设备与感性负载相并联。在日常的工业与生活用电负载中，绝大多数都属于感性负载，具体应用在变压器、荧光灯等设备中，这些设备在整个运行过程中都需要进行无功补偿以维持其正常的运转、保持其稳定性。由于无功补偿装置能够补偿掉负序电流分量，并可以达到三相负荷平衡的效果，因此，无功补偿可使设备容量降低、电网电压稳定、供电质量提高，因此，无功补偿技术是维持电网稳定与电网安全的一个重要保障，也是提高供电质量与供电效率的一个必不可少的手段。

（二）无功补偿装置的应用现状

1、同步调相机

同步调相机是最早采用的一种无功补偿装置。它相当于空载运行的同步电动机，不附带机械负载，虽然在早期运用中，同步调相机确实起到了调节电压、稳定电网的作用，但是由于其本身是旋转机械，噪声及损耗都较大，且投资费用不低，因此，在后来并联电容器发展起来后，其应用逐渐降低，但由于它可在短时间内进行强行励磁，所以仍用于一些高压直流输电系统中。

2、并联电容器

继同步调相机后，并联电容器逐渐应用到无功补偿装置中。较同步调相机而言，并联电容器价格低廉，投资费用少，且损耗低、易于安装维护，既适合集中使用，又适合分散装设。因此，并联电容器在电网中应用最多。但是由于电容量固定，并联电容器无法实现系统的无极补偿，同时，当系统出现谐波现象时，由于并联电容器本身的负电压效应，这时便会出现并联谐振、放大谐波电流的问题。因此，随着无功补偿装置的不断发展，并联电容器的地位也逐渐的降低。

3、并联电抗器

并联电抗器是无功补偿装置的又一重要组成部分。其主要作用是通过提高感性无功功率来达到电力系统过剩容性功率平衡的效果。但是这种装置的运用有一定的条件限制，一个是电力系统初期输送功率较小，维持在一个额度内；一个是后期负荷较轻，否则会打破系统的电压平衡，电压会升高，从而导致电网安全无法保障。

4、静止无功补偿器

最早的静止无功补偿装置是饱和电抗器，饱和电抗器又分为自饱和式与可控饱和式两种。前者通过运用铁心的饱和特性来控制无功功率的增减，这种装置的响应速度较快，但是由于铁心损耗比较大，且噪声也较大，因此在运用中优势并不明显；后者可通过控制电流来控制铁心的饱和度，从而改变电抗器的电抗，进一步改变无功电流的大小，但其使用仍受到一定的制约，因为在运用过程中，会产生很大的噪声。

5、静止无功发生器

静止无功发生器与静止无功补偿器相比较更具进步性，因为其主要采用自换相变流电路。其基本原理是将自换相桥式电路并联在电网上，通过对桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值进行调节，从而达到使电路吸收或者发出无功电流的目的。这种装置与静止无功补偿装置相比更加简便易行，因为其体积已经大大缩小。同时，静止无功发生器的成本也较为低，其运行速度、运行范围都更具优越性，因而在实际运用中，该种装置有着广泛的市场。

但不可否认的是，静止无功发生器的控制系统以及控制方法较静止无功补偿器更加复杂，因此其器件水平有待于进一步的提高。

二、我国国内无功补偿技术的应用情况

目前国内应用较为广泛的无功补偿技术是机械投切电容器的方式，其较同步调相机等装置而言价格更加低廉，性价比较高，同时，在系统运行过程中，它的变化频率与波动幅度都比较小，因此其市场比较广泛。目前，国内较为先进且有着一定市场的无功补偿装置是静止无功补偿装置，我国约有5个变电站采用改种装置。目前而言，一套静止无功补偿装置设备的市场价格在150至275美元之间，可见其成本也并不很低，所以国内的高电压等级的装置设备尚未实现国产化。当今静止无功补偿装置的生产企业为数不多，主要以西电科技、电科院电力电子公司等为代表。这些企业都较早的引进了静止无功补偿技术，也是较早的一批将其运用到输电网络中的企业。由于技术条件的限制，目前应用于电气化铁路的装置还不是很多，国内关于电气化铁路装置的研究也逐渐的展开与深入。

在国外，静止无功补偿技术已经广泛应用，尤其是在欧洲、美国、日本等发达国家。较于国内而言，国外关于高电压、大功率的静止无功发生器装置的应用也已成熟，其技术已经取得了很大的进步，其低成本、简化的器件使得该种装置的优势得以全面的体现，因而，静止无功发生器的运用较国内而言更加的广泛，其占据的市场份额也更大。现今，国外许多国家已经进入了研究电压不平衡以及非线性负载的阶段。

三、结语

电力系统无功补偿技术是维持电网稳定、保障电网安全的一个重要手段，因此对于无功补偿装置的研究也是我国电力系统发展研究的一个重要方面。目前，由于静止无功补偿装置的价格比较低廉，性价比较高，且操作过程简单易行，因而在应用中最为广泛。本文旨在通过对电力系统无功补偿技术的发展现状及其在国内的应用情况进行分析，以此为我国电力系统的发展提供一定的参考依据。

参考文献

[1]丁永忠；袁佑新；肖义平 基于功率变换的可变电抗器研究[期刊论文]-武汉理工大学学报 2008（03）.

[2]袁佑新；蔡珊珊；班泉聚 基于可变电抗的静止无功补偿器拓扑结构研究[期刊论文]-武汉理工大学学报 2009（12）.

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0.概述

CJK型低压无触点无功功率补偿装置是改善供电系统功率因数及电能质量的动态无功功率补偿及谐波滤除治理设备，采用大功率电力半导体模块和热管散热器、高次谐波滤波器、自愈式低压电容器，配以先进的投切技术，分相实时过零触发，无触点切换，具有无涌流、无振荡、快速动态响应，具有投切无涌流、无振荡、无火花、无噪声、自动动态跟踪补偿，补偿精度高，使用寿命长等一系列优点，是传统的接触器型补偿装置的理想升级换代产品，广泛适用于冶金、造船、汽车制造、建材、机械制造、电力、化工、石油、造纸、煤炭、市政设施以及其他用电负荷大、网压波动大，无功电流大，谐波严重以及三相电流不平衡等行业的配网系统。论文参考网。

1.工作原理

1.1监测终端工作原理

此装置由测量、显示、控制、接口和电源等部分组成。

如图所示：

测量部分由精密小型互感器（输入：0~600V、0~5A）及前置信号处理电路构成，从中获取电压、电流、频率、相位等多种实时数据；显示部分采用高品质的液晶（LCD）显示模块，每屏可以显示8*16个汉字（16*16）或128*64个像素的图形；控制部分以16位单片微机为核心，配以多路A/D，实时时钟，以及容错电路等外围芯片；接口部分采用半双工的RS-485接口，用于向下位机实时传递测量数据、可编程参数、最大（小）值及其时间标签。电源部分采用高频开关电源，使得仪器更加节能，更能适应各种不同的电源电压环境。

软件主要实现测量数据计算、内部参数计算、电能累加、人机界面等功能。由于软件量较大、功能复杂，因此程序采用了先进的编程理念：功能模块化，结构格式化，任务简单化，时间多元化。具有多种优点：程序维护简单，流程式清晰明了，事件并行处理，响应快速有效。

为了提高系统的可靠性、稳定性，内部装有高稳定度基准源，温度监测及软硬件冗余等容错技术；为了提高整机的抗干扰能力，采用了多项电磁兼容保护措施，确保了在恶劣的工作环境下也能安全工作。

2、电容投切方式

采用“循环+灵活编码”投切方式，根据当前无功需量，一次性动态精准选组投切电容器，使补偿容量与系统的需要容量始终保持靠近动态持平点，提高了补偿清度，彻底解决了欠补及无功倒送的问题，补偿精度可达0.95以上。

2.功能特点

2.1使用功能

保护：装置具备上电保护、掉电保护、过压保护、欠压保护、过流保护等多种保护功能。时钟：准确的时钟功能为系统事件的发生和各种统计量提供时间坐标。开关次数统计：统计并显示每只开关的当月动作次数和总动作次数。电压统计：统计包括电压合格率、超上限时间、超下限时间、最大值、量小值等。谐波测量：装置可测量至15次谐波并显示。多项监测：CJK型装置功能强大，它集合了电量变送器、数字式电度表、数显表、数据采集器、记录分析仪、RTU等仪器的部分或合部功能。测量功能包括：一条三相四线制回路或全部相电压/线电压（V）、电流（I）、功率（P、QO）、电能（WH、QH）、功率因数（COS￠）、频率（F）、谐波（%）及谐波棒图分析等到功能。通讯：CJK2W为了未来测量仪表的环境具备通讯功能，可通过RS232或RS485通讯口，与就地的计算设备通讯或组网与远程，允许连接开放式结构的局域网络。应用MODBUS通讯规约，在PC或数据采集系统上运行的软件，能提供一个对于工厂、电厂工业和建筑物的服务的简单、实用的电量管理方案。自动稳零：具有自动校准零点随时间和温度的漂移。宽动态输入：CJK2W允许用户对其工作状态“测量系统选择”、“CT、PT变比”、“通讯”、“电能累加复位”等到进行更改设定。故障自诊断：具有故障自动诊断功能，并将结果显示在屏幕上或通过串行口输出。抗电磁开扰：完善的电磁兼容性设计，具有极强的抗电磁干扰能力，适合在强电磁干扰的复杂环境中使用。

2.2基本功能

2.2.1数据采集

三相电压/三相电流/三相功率因数。有功功率/无功功率。频率/谐波电压/谐波电流/谐波分析至15次。

2.2.2数据通讯

实时监控。三相电压/三相电流/三相功率因数。有功功率/无功功率。谐波/频率。定期采集

累计数据。三相电压/三相电流/三相功率因数。三相有功功率/三相无功功率。

2.2.3参数设置

电流互感器变比/电压互感器变化。论文参考网。电压上限/电压下限设置。电压谐波总畸变率超限。单相电容设置/三相电容设置。投入门限系数/切除门限系数。投切延时/电容设置。系统报警延时设置。论文参考网。通讯波特率/通讯串口和奇偶校验位。

2.2.4无功补偿

取样物理量为无功功率，系统按照无功需量进行投切电容，无投切振荡，无补偿呆区

3.应用效果

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无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。

从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配

置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

一、低压配电网无功补偿的方法

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。

随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。

跟踪补偿：跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

二、无功功率补偿容量的选择方法

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。

（一）单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

1．美国：Qc=（1/3）Pe

2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe

3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空载电流=2Ie(1-COSφe )

若电动机带额定负载运行，即负载率β=1，则：Qo

根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

4．按电动机额定数据计算：

Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)

K为与电动机极数有关的一个系数

极数：2468 10

K值： 0.70.750.80.850.9

考虑负载率及极对数等因素，按式（4）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。

（二）多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

1．对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2是指负载阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和无功电能表读数求得。

2．对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。

多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。

三、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

（一）节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

（二）降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

（三）改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：

U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue输送有功负荷P产生的；QX/Ue输送无功负荷Q产生的；

配电线路：X=（2~4）R，U大部分为输送无功负荷Q产生的

变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的。

可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

（四）三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

四、结束语

在配电网中进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化，是一项建设性的节能措施。本文简要分析了三种无功补偿的方法和两种无功功率补偿容量的选择方法以及无功补偿后的良性影响。在实际设计中，要具体问题具体分析，使无功补偿应用获得最大的效益。

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根据现代电力工作运行规律，我们可得出:在供电的过程中，利用无功补偿的方式进行配送电流，能够稳定电压和降低损耗的作用。由此可见，探讨无功补偿在低压电网中的合理运用，一方面，能够提高电网工作的效率;另一方面，能够降低电能损失，为电力的健康发展获得双赢。

一、低压电网中无功补偿的必要性

(一)无功补偿是稳定低压的必然选择

电压的稳定是电网输送过程中的重要条件，也是电力输送质量不可缺少的重要方面。利用无功补偿的方式进行传输电流，则可达到上述的要求，降低损耗。

(二)无功补偿是企业开支节流的有效途径

根据国家电价制度，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，按照一定的数值进行收取电费。对此，很多企业特别注重对机器设备的节能保养，以便减少开支。无功补偿的运用则可达到上述要求，能够帮助企业减少在正常开机后的损耗，节约成本。

(三)无功补偿有利于降低系统的能耗

我们可根据P= IUCOSφ的计算公式来测算无功补偿降低电力系统能耗的作用情况。根据I1/I2= cosφ2/cosφ1来计算，线损 P减少的百分数为:ΔP%=(1-I2/I1)×100%=(1-cosφ1/ cosφ2)×100% ，也就是说当功率因数从0.75提高到0.90时，由上式可求得有功损耗将降低25%～40%。这是意想不到的效果。

(四)无功补偿能够稳定电压

根据电压损耗的计算公式可知，变压器的电压几乎全为输送无功负荷Q产生的，功率Q在电压稳定中具有不可替代的作用。对此，若在输电过程中，尽量地减少无功功率Q，则不仅能够保持电压的稳定，还能够保证大型电动机的顺利起动。

二、低压电网的无功补偿要求

(一)同机补偿，减少损耗

在输电之前将低压电容器组与电动机进行连接，在此基础上进行同时工作。这样既可降低电流流通过程中损耗，又可提高电流的工作效能，达到无损耗值要求。

(二)用器补偿，弥补损耗

我们可将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二侧，一方面，能够补偿配电变压器空载无功;另一方面，可弥补变压器因运行而带来的一定损耗。

(三)随时补偿，稳压供给

在补偿的过程中以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.5kV左右的母线上。这样，不仅可以上满足述两种补偿要求，还能够发挥稳压的作用，减少电器受损。

三、低压电网中无功补偿的方法

(一)低压集中补偿方法，降低能效值

低压集中补偿方法主要是在配电变压器380V侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜。这样的补偿方法具有如下作用:(1)补偿的容量较大，可用于上千容器;(2)跟踪性能较好，即可根据用户负荷水平的波动情况进行相应数量的补偿，做到供给平衡;(3)补偿的经济效率好，这种补偿方式对配电过程的损耗有一定的帮助，且投资和维护费用均由专用变用户承担，减少供电企业的成本投入。

笔者根据现有的资料进行整理发现:目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切的。一旦运用集中补偿的方法，不仅能够达到上述的目标要求，还能够使企业能够及时地发现和解决问题。这种集中补偿方法，一方面能够引起电力供应部门的关注，便于检查电压的运行情况;另一方面能够使电压的数值始终在一定的范围之内。

(二)中间同步或静止补偿，保持补偿的顺畅性

笔者在近几年的工作实践中发现，在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，能够产生如下的效果:(1)有助于电压的稳定，能够减少在输电过程中的不断充电现象;(2)提高输电的容量水平，即在多条线路的输电过程中，及时补充其损耗，起到稳压增容的作用;(3)调节性能强，因这种补偿在线路的中点，能够起到配给和补偿的功效，从而最大限度地发挥其调节功能。

在实际的操作过程中，应该注意以下几方面:(1)选择合理的调节点，即输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点设计无功补偿装置;(2)确定合理的补偿调节范围，减少其手外力的影响;(3)不断地进行跟踪维护，尽管这种补偿的自动化程度较高，但也会出现一些诸如受恶劣天气影响等问题，应该注意随时观察，发现异常情况进行及时校正。

(三)用户终端分散补偿，提高电压利用率

用户是输电过程中的终结环节，如果能够在用户终端进行分散补偿，不仅能够提高电压利用率，还能够使得用户的电器设备始终保持在一定的稳压值之内，减少破坏现象的发生。笔者以为，用户终端分散补偿的必要性主要体现在:(1)城镇电力用户的用电量日益增多，需要节省资源成本;(2)使用电器的频率较以往有所提高，实行这样的补偿方式，能够有一定的发展空间;(3)符合国家的用电规范要求《供电系统设计规范》(GB50052-1995)指出，容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。可以这么说，用户终端分散补偿方式是较为合理的方法之一。

对此，笔者以为应该建立用户终端分散补偿来提高电压的利用率。我们可针对小区用户终端，应该开发一种新型低压终端无功补偿装置。这样的无功补偿方式，一方面，能够使得电压释放系统能量，提高线路供电能力;另一方面，使得电压始终保持在一定的稳定数值范围之内，有助于保护电气设备。除此之外，运用这样的补偿方法，可使线损率减少20%。

总之，在低压电网的无功补偿中，不仅要分析低压线路的具体特征，还应该从无功补偿的运用方法出发，精心设计符合电压运行的节能模式，一定能够提高低压电网的运行效率。

参考文献

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1、前言 

总体来说，电力系统有效和可靠的运行，电压和无功功率的控制应满足以下目标： 

1.1系统中有所有装置的在端电压应在可接受的限制内。 

1.2为保证最大限度利用输电系统，应加强系统稳定性。 

1.3应使无功功率传输最小，以使得ri2和xi2损耗减小到最小。 

当负荷变化时，输电系统的无功功率的要求也要变化。由于无功功率不能长距离传输，电压只能通过遍布整个系统的具体装置来进行有效控制。 

 2、无功功率的产生和吸收 

同步发电机可以产生或吸收无功功率，这取决于其励磁情况。当过励时产生无功功率，当欠励时吸收无功功率。 

架空线路产生或吸收无功功率取决于负荷电流。当负荷低于自然负荷（波阻抗），线路产生纯无功功率；当高于自然负荷时，线路吸收无功功率。 

 地下电缆，由于它们对地电容较大，因此具有较高的自然负荷。它们通常工作在低于自然负荷情形下，因此在所有运行条件下总发生无功功率。 

变压器不管其负载如何，总是吸收无功功率。空载时，起主要作用的是并联激励电抗；满载时，起主要作用的是串联漏抗。 

负荷通常吸收无功功率。由电力系统的供电的典型负荷节点由许多装置所组成。这种组成随日期、随季节和气候的变化而不同。通常负荷节点的负荷特性是吸收无功功率的，复合负荷的有功功率和无功功率都是电压幅值的函数。具有低的滞后功率因数的负荷使传输网络有大的电压降落，因而供电也不经济，对于工业用户，无功功率通常和有功功率一样要计费，这就鼓励企业通过使用并联电容器来提高负荷功率因数。 

3、无功功率的补偿 

3.1无功功率不足的危害：交流电力系统需要电源供给两部分能量：一部分将用于做功而被消耗掉，这部分称为“有功功率”；另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有做功，称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立磁场，电动机，变压器等设备就不能运转。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件正常工作所需要的功率交换。无功功率不足，无功电源和无功负荷将处于低电压的平衡状态，将给电力系统带来诸如出力不足，电力系统损耗增加，设备损坏等一系列的损害，甚至可能引起电压崩溃事故，造成电网大面积停电。 

3.2无功补偿原理：在交流电路中，纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电感负载中电流之后电压九十度，纯电容负载中电流超前电压九十度，也就是说纯电容中电流和纯电感中的电流相位差为180度，可以互相抵消，即当电源向外供电时，感性负荷向外释放的能量由荣幸负荷储存起来；当感性负载需要能量时，再由荣幸负荷向外释放的能量来提供。能量在两种负荷间相互交换，感性负荷所需要的无功功率就可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，实现了无功功率就地解决，达到补偿的目的。 

3.3无功补偿的三种形式： 

3.3.1集中补偿 

集中补偿就是把电容器组集中安装在变电所的二次侧的母线上或配电变压器低压母线上，这种补偿方式，安装简便，运行可靠，利用率高，但当电气设备不连续运转或轻负荷时，又无自动控制装置时，会造成过补偿，使运行电压升高，电压质量变坏。季节性用电较强，空载运行较长又无人值守的配电变压器不宜采用。 

3.3.2分散补偿 

分散补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所个分路的出线上，形成抵押电网内部的多组分散补偿方式，它能与工厂部分负荷的变动同时投切，适合负荷比较分散的补偿场合，这种补偿方式效果较好，且补偿方式灵活，易于控制。 

3.3.3个别补偿 

 个别补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的方法，把电容器直接接到单台用电设备的同一电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开，俗称随机补偿。这种补偿方法的效果最好，它能实现就地平衡无功电流，又能避免无负荷时的过补偿，是农网中队异步电动机进行补偿的常用方法。 

3.4无功补偿设备 

根据补偿的效果而言，电容器可以补偿负荷侧的无功功率，提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。电抗器可以吸收电网多余的线路充电功率，改善电网低谷负荷时的运行电压，减少发电机的进相运行深度，提高电网运行性能。 

3.4.1无源补偿设备装置 

并联电抗器，并联电容器和串联电容器。这些装置可以是固定连接式的或开闭式的，无源补偿设备仅用于特性阻抗补偿和线路的阻抗补偿，如并联电抗器用于输电线路分布电容的补偿以防空载长线路末端电压升高，并联电容器用来产生无功以减小线路无功输送，减小电压损失；串联电容器可用于长线路补偿等。电力系统变电站内广泛安装了无功补偿电容器，用来就地无功平衡，减少线损，提高电压水平。 

3.4.2有源补偿装置 

通常为并联连接式的，用于维持末端电压恒定，能对连接处的微小电压偏移做出反应，准确地发出或吸收无功功率的修正量。如用饱和电抗器作为内在固有控制，用同步补偿器和可控硅控制的补偿器作为外部控制的方式。 

4、结束语 

无功补偿对提高功率因数，改善电压质量，降损节能、提高供电设备的出力都有很好的作用。只要依靠科技进步，加大资金投入，优化无功补偿配置，实现无功的动态平衡是完全可能的。 

 

参考文献： 

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【文章摘要】

无功补偿具有稳定电压且降低能源消耗的作用，在使用的过程中融入电力电子技术，更能够发挥其自动控制的优越性。本论文着重于探究无功补偿自动控制中电力电子技术的应用。

【关键词】

无功补偿；自动控制；电力电子技术

随着中国企业规模的扩大化，对于生产加工和生产提出了更高的质量要求，生产设备的运行效率也要有所提高，以获得低成本、低能耗、高产出的效果。将电力电子技术应用于无功补偿自动控制中，可以对电力控制电路进行仿真，以充分地发挥电力电子技术在无功补偿中的优越性，完善无功补偿的作用。

1 电力系统中无功补偿装置的应用

1.1 电力系统无功补偿的应用效果

电力系统规模不断地扩大，电力负荷需求增高。在电网运行中，无功补偿起到了提高电网运行功率因素的作用，不仅改善了供电环境，而且在提高供电效率的同时，降低了变压器和输电线路在电力运行中的损耗。在电力系统中安装无功补偿装置，使电网可以保持平衡运营状态，在安全运行中不仅节能降耗，同时确保了电能质量。

1.2 电力系统无功补偿应用的措施

1.2.1 无功补偿电力容器

从设计的角度而言，无功补偿电力容器无论是安装、运行，还是维护工作，都是相对简单的，但是其在使用的过程中， 通常实施的是感性的无功补偿，无法做到持续性的调节。此外，电力电容器的负电效应会降低电网电压，与此同时补偿电流也会有所下降，电容器的补偿容量下降， 导致补偿的无功量迅速下降，加之谐波干扰，电力电容器就会出现被烧毁的现象。

1.2.2 无功补偿同步调相机

同步调相机是同步旋转式的发电机， 属于是无功率动态补偿性装置。其工作原理是通过调节励磁系统，有容性的或感性的无功功率发出。由于同步调相机运行过程中，处于旋转状态，因此会有噪音，损耗也相对较高。当然，要做好机器的检修和维护工作也是很难的。现阶段电力系统无功功率变化迅速，而同步调相机运行速度慢，且难以控制，因此而难以满足有效调节的要求。

1.2.3 静止无功补偿装置

与电力容器和同步调相机相比，静止无功补偿装置摒除了两者所存在的缺点， 运行过程中噪音小，且运行速度快。随着电力电子技术的快速发展，各种新型的开关器件被研制出来，并在静止无功补偿装置中得以应用，获得了动态补偿效果。但是，从运行成本的角度而言，虽然静止无功补偿装置降低了装置维修维护成本，但是设备造价高，且还需要加装滤波电路。

2 无功补偿自动控制中电力电子技术的应用

在无功补偿的执行机构中，主要包括机械式接触器、无触点晶闸管和电子复合开关三种。

2.1 机械式接触器

无功补偿开关设备是通过与电容器开关并联实现的自动控制。当电流输入中初始电压为“零”，根据接触，实现合闸时电压激增。此时所出现的电容器涌流，会严重影响到电容器。设置机械式接触器就是为了对电容器组的涌流有效抑制，起到限流电阻的作用，同时还确保不会出现电压下降和能量损耗。

2.2 无触点晶闸管

电容器组处于并联运行状态的时候， 很容易出现涌流现象，将接触器触头上粘结盒烧毁。将电力电子技术应用于其中， 研制出无触点晶闸管，又被称为“固态继电器”。其在运行的过程中，电压过零时， 即可将可控硅利用起来，发挥自动控制的作用。当电流为“零” ，无触点晶闸管会自动切断，避免了由于拉弧出现而在电容器合闸时出现涌流。但是，无触电晶闸管运行中存在着弊端，即谐波电流产生的时候，影响到电容器的持续运行。特别是设备的温度逐渐提高，即便是有风扇排热， 也很难发挥效用。

2.3 复合开关

针对于无功补偿中所出现的涌流现象，复合开关可以确保在电流过零的时候，抑制涌流。实现这种效果的原因在于， 其采用的并联方式中，有可控硅，且实现交流接触，使得电流有效导通，对于电力系统的开关以有效控制，且正常运行情况下并不会有功耗出现。补偿电容器投入使用中，根据使用功能可以选择两种复合开关，即单相分补和三相共补复合开关。提高系统运行效率，且降低运行成本，可以采用单相分补复合开关和三相共补复合开关综合接线的方式。

3 电路仿真

电路仿真主要包括两个方面，即主电路的仿真和控制电路的仿真。主电路仿真以工程仿真为主，使用Matlab 软件，同时还可以实现强大的数学计算功能，有效地进行矩阵处理和绘图处理。工程仿真中， Matlab 软件可以支持各种工程领域，而且还可以根据技术特点而不断地更新，根据应用领域的需要而不断地完善。

从主电路的结构模式上来看，主要包括两个部件的连接，即晶闸管和交流接触器的触头，其中的晶闸管为反并联连接。当处于运行状态的时候，采用了交流接触器投切，交流接触器的触头会有电弧产生，根据波形进行判断，其所做出的反映通过瞬间尖峰进行判断，当有电容投入的时候，就会在短时间内有超过额定电流八倍的涌流产生。当安装了补偿电容器之后，就会在一定程度上减少输电线路中所流通的电流，使得自动控制设备的能耗有所降低。在三相电路中，当有电流相位有所降低，且电压值呈现出下降的趋势的时候，补偿效果就会呈现出来，非常显著。

将电力电子技术融入到无功补偿装置中，提高自控技术的功能性，从符合开关的设计上就可以体现出来。此时的投切电路容量可以达到200Kvar，当控制电压为“零”的时候，处于自动控制电路中，可以使得可控硅被触发0.2 秒的时候，就会发生晶闸管接触器闭合，此时，波形图并没有出现波动异常。将电容器取出，从计算机电路进行仿真模拟操作，虽然并没有对于时间做出规定，却要求施加晶闸管触发脉冲，可以保证换流及时，以使电网在运行的过程中，避免出现过大尖峰现象。

4 结语

综上所述，当电网在运行的过程中， 没有适当的无功补偿，就会使电网负荷有所降低，且有无功潮流出现。通过采取无功补偿，可以保证电网运行，且实现节能降耗。将电力电子技术应用与无功补偿自动控制中，成为了优化无功补偿的有效方式。

【参考文献】

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[2] 杨小娟.110kV 变电站功率因数分析与无功补偿措施 [J]. 科技致富向导，2014（03）.

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中图分类号： U224.3+1 文献标识码： A

一、配电系统中的动态无功补偿装置

无功功率补偿，简称无功补偿，在电力供电系统中起到提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网供电质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统的电压波动，谐波增大等诸多不利于电网安全运行的因素。无功补偿分动态和静态两种方式。静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，动态补偿是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。一般的补偿是有级的,也就是常用的补偿装置如电容,是按组来进行投切的,也就是用电系统里产生的无功不会是你补偿的一样多,但是由于这种补偿已经将功率因数达到了例如0.95,已经很好了。但是有的负载,其工作时无功的变化量非常大,且速度非常快,可以达到毫秒级，如电焊机，一个工作周期才0.2秒左右，其间还有几十秒的半负荷及几十秒的停顿，而无功在工作时也是不规则的快速改变着。象这样的负载采用常用的无功补偿装置是无法实现的，只能用“动态”补偿。

所谓“动态”即快速性、实时性，一是补偿速度一定要快；二是用电负载需要多少无功，补偿装置就补偿多少无功。这是动态补偿的两个基本特征。但不是非得两个都具备才是动态补偿，有的负载虽然无功变化快，但是无功量的改变是固定的，此时用速度快的无功补偿也可以办到，也就是说这个动态补偿强调的单单是迅速。

动态无功补偿装置由高压开关柜(包括高压熔断器、隔离开关、电流互感器、继电保护、测量和指示部分等)、并联电容器、串联电抗器、放电线圈(或者电压互感器)、氧化锌避雷器、支柱绝缘子、框架等构成。动态无功补偿装置根据改善和提高功率因数，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率功能强大，液晶字段显示，性能可靠稳定，抗干扰能力极强。靠无功控制器根据线路力率情况自动投、切补偿量，以确保功率因数基本恒定于某一设定值附近；后者表示手动投入固定值补偿量，不随线路力率情况改变补偿量，此类方式除非补偿量刚好合当，功率因数才会达标。

无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。功率因数型这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都较容易实现。无功功率（无功电流）型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果。用于动态补偿的控制器要求就更高了，一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的，要求控制器抗干扰能力强，运算速度快，更重要的是有很好的完成动态补偿功能。

二、动态无功补偿装置最优利用方法与原理功能

配电线路无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护措施也要一切从简，可采用熔断器或者避雷器作为过流和过压保护。线路补偿方式这种方式具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。

在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中：由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。对于三相不平衡电流，电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，还会增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，最终会造成三相电压的不平衡。

调整不平衡电流无功补偿装置，有效地解决了这个难题，该装置具有在补偿线路无功的同时调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，三相电流调整至平衡。实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以上，使不平衡电流调整到变压器额定电流的10%以内。

工作原理：无功动态补偿装置由控制器、过零触发模块、晶闸管、并联电容器、电抗器、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率等，通过微机进行分析，然后计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。

目前，国内的动态补偿的控制器和国外的同类产品相比还要有很大的差距，一方面是补偿功率不能一步到位，冲击电流过大，系统特性容易漂移，维护成本高；另一方面是在动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好。另外，相应的国家标准也还没有达到一定标准，这方面落后于发展。但是运算速度快，抗干扰能力强，最重要的是有很好的完成动态补偿功能。

无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

动态无功率补偿装置的主要功能：1、提高线路输电稳定性；2、维持受电端电压，加强系统电压稳定性；3、补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能损耗；4、抑制电压波动和闪变；5、抑制三相不平衡。

动态无功率补偿装置的主要问题：1、电容器损坏频繁。2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。3、电容器组经常投入使用率低。

三、在配电系统中动态无功补偿与静态补偿区别

（一）前者表示靠无功控制器根据线路力率情况自动投、切补偿量，以确保功率因数基本恒定于某一设定值附近；后者表示手动投入固定值补偿量，不随线路力率情况改变补偿量，此类方式除非补偿量刚好合当，功率因数才会达标，否则，不论补偿量过小或过大，功率因数均偏小。

（二）动态无功补偿的定义是这种响应动作时间小于1S，一般是通过可控硅投切电容组TSC、可控电抗器调节无功TCR型SVC或利用IGBT器件调节的静止性无功发生装置SVG等来实现。静态补偿可以是固定的通过隔离开关或熔断器断电后进行人工调节的装置，也指响应时间大于1S的自动投切装置，如接触器投切电容组的方式。

四、应用

（一）SLTF型低压无功动态补偿装置：适用于交流50Hz、额定电压在660V以下，负载功率变化较大，对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。安装环境：周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸，安装倾斜度

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中图分类号：TU855文献标识码： A 文章编号：

引言：随着世界能源的大规模使用及其不合理的浪费，能源的短缺越来越引起发达和发展中国家的普遍关注。其中，电力能源的耗费和电力设计也引起了人们的高度重视。人们在追求智能楼宇、博物馆建筑、住宅楼和校园建筑的舒适、安逸、安全和人性化的同时，也开始注重电气自动化工程的节能设计，既要做到合理、达到用户使用需求，又要兼顾到节能设计。

一、电气工程设计原则

1、优化供配电设计。促进电能合理利用

在做电气工程设计时首先考虑的是适用性，就是要能为电气设备的运行提供必要的动力：为在建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源；应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求；应能保证电气设备对于控制方式的要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度；确保供电、配电与用电设各的安全运行：有可靠的防雷装置：防雷击技术措施；在特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施；按建筑物的重要性与火灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。在满足电气工程的实用性和安全性的基础上，利用先进的技术，优化供配电设计。促进电能合理利用。

2、提高设备运行效率。减少电能的直接或间接损耗

在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电源的综合利用率，提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。

3、合理调整负荷，选取合理的设计系数，提高负荷率和设备利用率在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

二、电气自动化节能技术

在进行电气自动化的技能设计时，主要就是希望能够通过一些可靠的新技术和新思路来保证设备的安全运行和成本的有效控制。在实际的设计与施工过程中，可以从多个角度多个方面来实现，下文中分类简述之。

1、减少电能传输的损耗

电路线路上必然会存在电阻，因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗，对于这样一种形式的能量损失，我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理，考虑到线路上的电流是不允许改变的，因此就只能够在线路的电阻上做文章，也就是说，只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻，就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨，与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度，相应的节能方式也就可以分为三个大类：一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线；二是尽可能的减少线路的长度，这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现；三是适当的增大导线截面的面积。

2、无功补偿

在电气自动化系统中，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，因此增大了线路的损耗，从而造成电网的电压下降，从而大幅度影响到电能质量和电网的经济运行。因此，为了实现无功就地平衡，减少损耗，可以选用恰当的无功补偿设备，这样也能够有效提高社会和经济的双重效益。具体而言，对无功补偿设备有以下几点要求：一是在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据具体参数，如目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等，通过对这些参数的计算来确定；二是为了达到良好的补偿效果，应该采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式，因为以前的补偿电容组中电容器的分担方式、投切开关的方式、按编码配置的方式、按比例分配的方式等，都不能达到现在我们想要的补偿效果；三是最好选择无功功率作为投切参数物理量，以有效防止投切振荡、无功倒送等情况的发生。此外，无功补偿装置最好就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。

3、使用有源滤波器

为了有效避免与电网联结电气设备的误动作，就必须消除谐波，而消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。误动作主要是由于电气设备数量的增加，产生的谐波越来越多，又由于这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠，就会引起电压的畸变，从而造成电气设备产生误动作。概括起来，有源滤波器主要以下特性：具有优异的动态性能；反应快；能使功率范围更宽大等，能使无功补偿达到更好的效果。一般情况下，采用有源滤波器对产生的谐波进行过滤，在电气设备误操作之前就能够将其阻止，使电气设备的运行更加有效率，从而达到节能的目的。

4、选择电压等级

电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果，一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择，另一方面就是在进行供电电压的确定时，需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行，包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。

5、供配电系统的设计

通过供配电系统的合理设计来实现节能无疑是最为直接也最为有效的方式之一，具体来说可以从以下三个方面来着手进行：一是尽可能的减少配电的级别，这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性；二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定，尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置，这样就能够最大程度的降低供电半径，从而实现电力节能，并且，这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。

6、提高自然功率因数

自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类，而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在，这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率，我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到，提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中，实现功率因数降低的方式有两种：一是直接采用功率因数较高的同步电动机，二是采用电容器来实现补偿。

7、照明节能

在电气自动化的节能设计中，还可以通过照明节能来实现，具体来说同样是有两种方式，一种就是直接利用高效光源，传统的白炽灯虽然简单便宜，但是其发光的效率比较低；另一种就是充分的利用自然光，这就需要对构筑物的门窗进行扩大，或者是对建筑物或者是构筑物选择一个较好的朝向。

结束语：

社会还在不断的发展，电气系统也随着社会的发展在不断的进步，而对于电气自动化中的节能技术而占也正处于发展阶段。现在的节能技术能够达到节能的效果，而今后研究的节能技术将会朝着更好的方向发展。而现在要做好电气自动化的节能设计则应该从导线的选择到最后安装的完成都应该做到最好，并且还要让节能技术在电气系统中发挥到最好的效果。

参考文献：

[1]刘江，浅析220 kV变电电气自动化[期刊论文]-中国科技博览2010(26)

[2]刘沫然，发电厂电气自动化技术分析[期刊论文]-科学时代（上半月）2010(4)

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一、引言

线损是电网在输送和分配电能过程中，各设备元件和线路所产生的电能损失，它包括固定损失、可变损失和其它损失。

固定损失是指电网中的设备或线路的电能损失不随负荷的变化而变化，它与外加电压、设备容量和产品质量有关。如电网中的变压器铁损，电缆和电容的介质损失，其它各种电器设备和仪器仪表线圈的铁损及绝缘子的损失等。影响固定损失最大的因素是变压器中的磁滞损耗和涡流损耗，即变压器的空载损耗，简称铁损。

可变损失是指电网中的设备和线路的电能损失随负荷电流的变化而变化。如变压器的铜损、其它设备线圈的铜损和输配电线路的可变损失。影响可变损失最大的因素是流经线路和设备线圈中的电流，它与电流的平方成正比。其它损失是指在供用电过程中，由于管理不善所造成的损失。

二、运行措施

运行措施是指通过运行手段来控制整个电网的损失，主要手段有：

（一）电网运行时，环网供电的情况往往是有的，环网供电线路可根据潮流分布原则，找到一个经济功率分点，将功率分点打开，这是很经济的。有时可以调整变电站的变压器闭环运行，强行分配负荷，以达到最经济运行。两台变压器并列运行时，应根据变压器的经济运行曲线确定最经济的运行台数；

（二）充分发挥有载调压变压器的作用，使母线电压保持在额定值范围内：

（三）合理调整负荷，加强需求侧管理提高负荷率；

（四）合理分布电容器，使其发挥最大的经济效果；

（五）监视系统的无功电流，及时起、停无功补偿设备，力求做到全网平衡、就地平衡；

（六）由于10kV配网负荷相对比较稳定，可以通过加大导线截面，缩短供电半径，在配网中合理增加无功补偿设备，平衡配网中的三相负荷，加强统一检修，提高检修质量，开展带电作业，减少线路停运次数，保持配电系统的电压质量可以有效地降低线损。

三、提高功率因数、降低电网损耗

采用合理的无功补偿方式一般采用并联电容器作为人工补偿，包括个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。采用低压电容器在变电所低压侧集中补偿，或者对电气设备个别进行补偿，可以使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低电网损耗，补偿效果较高压侧补偿好。高压集中补偿主要适用于用户远离变电所，或者是在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以起到一定的补偿作用。

配置合适的无功补偿装置首先，应确立合适的无功补偿容量，然后根据实际情况合理地配置无功补偿装置，尽量采用新技术、新设备。例如，可采用无功动态补偿装置来提高电网的功率因数，优化电能质量。

四、合理配置变压器

变压器容量的配置是电网经济性的一个重要因素，配置变压器需要注意以下几个问题：要合理选择变压器容量，避免“大马拉小车”现象，不要因容量的不合理而加大电能的无功损耗。变压器容量越大，它空载需要的无功功率越大，经验表明，变压器容量在负荷的65％，～75％时效率最高。因此，对长期处于轻载运行状态的变压器，应更换为小容量变压器；对长期处于满载运行状态的变压器，要及时调整负荷或更换较大容量的变压器；对于空载或轻载变压器应及时停运。合理的合并轻载变压器，例如，对农业排灌用变压器，可考虑限时停轻载、空载，晚上没有用户时停，早晨有用户再送，这样可降低不必要的空载损耗；变压器各相间负荷严重不平衡时，要及时调整，尽量使各相负荷趋衡。

五、应用计算机技术实现最优运行方式的选择

电力部门可充分利用调度自动化系统、网损在线检测系统、负荷监控系统等完善线损管理手段。如利用计算机软件进行潮流计算、潮流分析工作。重大方式变化时，及时进行潮流计算，选择最佳运行方式使其损耗达到最小；利用调度自动化系统，制定出各变电所主变的经济运行曲线，使各变电所主变保持最佳或接近最佳运行状态，保证主变的经济运行。

六、做好电网及设备的经济运行

（一）适当提高电网的运行电压。大家知道，线路和变压器中的可变损耗与运行电压的平方成正比．提高运行电压可以降低线损。所以我们可以利用这个原理来降低线损．但是也只能在额定电压的上限范围内适当提高。

（二）优化运行方式。应根据科学的理论计算决定电网是合环运行还是开环运行，以及在哪一个点开环是与电网的安全、经济运行密切相关的。优化主变运行。使变电所主变保持最佳的运行状态，从而降低损耗。

（三）均衡三相负荷。应使配电变压器低压测电流的不平衡度小于10％。因为三相负荷不平衡时，损耗要增加，同时还造成变压器的不安全运行。

（四）合理安排设备的检修，搞好设备的维护管理，降低电能泄漏。

七、加大电网设备技术改造力度

（一）结合不同电网的实际情况，采取电网升压改造、简化变电电压等级、增加并列线路运行(DN装复导线或架设第2回线路)、更换细截面导线、环网开网运行、增设无功补偿装置，采用低耗能和有载调压变压器等措施，降低电网电能损耗。

（二）延伸高压供电至负荷中心，增大导线截面，缩短配网供电半径，减少迂回供电，有计划有步骤地更换和淘汰高损配电变压器，逐批更换老化的进户线，降低配电网损耗。

（三）进一步加大电能计量装置改造力度，降低计量装置损耗，提高计量装置的精度和准确性。

八、总结

总之，降低电能损耗是一个内容丰富，涉及面广的工作，具有很强的技术性、经济性。尤其是在“十一五”能源规划中，强调提高能源效率，强化公众节能意识，建设节能型社会，这对节能降耗工作将起到了推动作用。

参考文献

[1]王涛，张坚敏，李小平.计划线损率的计算及其评价[J].电网技术，2003，(07).

[2]赵继红.电力系统10kV配网中的线损管理[J].农村电气化，1999，(11).

[3]郭鹏.对线损管理工作的思考[J].农村电气化，2003，(02).

篇12

供电企业“跑、冒、滴、漏”和配电网线损居高不下的问题，一直是困扰供电企业经济效益的瓶颈。通过近几年的电网改造，电网装备水平得到了较大改善，线损率逐年下降，但一些台区特别是乡镇居民密集区低压线损率依然居高不下，个别台区线损高达30%以上，这给供电企业线损管理和经营带来了巨大压力。

配电网的损耗分为管理线损和技术线损，管理线损通过科学的管理方法来降低，技术线损主要采取技术措施来降低，包括对电网进行技术改造和改善电网运行方式等措施。下面谈谈农村配电网节能降损几项技术措施。

一、合理选择配电变压器

配电变压器的选择包括配电变压器容量、型号的选择以及变压器安装位置的选择。

1.配电变压器容量选择

配电变压器容量应根据该区域的现状和发展趋势选择，如果容量选择过大，会出现“大马拉小车”现象，变压器利用率低，空载损耗增加。选择容量过小，会引起变压器过载，损耗同样增加，严重时将可能导致变压器过热或烧毁，因此，配电变压器必须根据所安装区域平时负荷和最大负荷进行合理的选择。

2.配电变压器型号的选择

主要是选用应用了新技术、新材料、新工艺的新型号高效节能配电变压器，降低能耗。

（1）选用非晶合金铁芯变压器。非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗下降80%左右，空载电流下降约85%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和变压器负载率较低的地方使用。

三相非晶合金铁心配电变压器与S9型配电变压器相比，其年节约电能量相当可观。

例如：三相五柱油浸式非晶合金电力（200kVA）变压器，空载损耗为0.12kW，负载损耗为2.6kW；三相五柱油浸式S9配电（200kVA）变压器，空载损耗为0.48kW，负载损耗为2.6kW，两种型式配电变压器的负载损耗值一样，可计算出一台非晶合金（200kVA）变压器相比同容量S9配电变压器每年可减少的电能损耗为：

Ws=8760×（0.48-0.12）=3153.6kW·h

通过以上计算可看出，三相非晶合金铁心配电变压器节能效果明显。由于油箱设计成全密封式结构，使变压器内的油与外界空气隔绝，防止了变压器内油的氧化，延长了产品使用寿命，同时节约了维护费用。

（2）选用卷铁芯全密封型配电变压器。卷铁芯全密封型配电变压器是近几年研制的新一代低噪声、低损耗型变压器，卷铁芯无接缝，全部磁通磁化方向与硅钢片轧压方向相同，充分地发挥了硅钢片的取向性能，在条件相同的情况下，卷铁芯与叠片铁芯相比，空载损耗下降了7%～10%，空载电流可下降50%～70%。由于变压器高低压线圈在芯柱上连续绕制，绕组紧实，同心度好，更加增强了产品的防盗性能，噪声下降10分贝以上，温升低16～20K。

由于该型号变压器空载电流小，因此降损效果明显，可提高网络功率因数，减少无功补偿设备的投入，节省设备投资和降低运行能耗。另外，卷铁芯产品抗突发短路能力强，运行可靠性较好。

（3）选择有载自动调容配电变压器。有载自动调容变压器是将变压器线圈采用串、并联接线，在变压器的低压线圈上接有有载调容开关，在变压器低压侧接有电流互感器和自动控制器，通过电流互感器提供变压器负荷状态，自动控制器可按负荷自动调挡运行。有载自动调容变压器解决了长期以来电磁线圈变压损耗较高、需要人工操作的缺点，进一步降低了变压器的空载损耗和空载电流。有载自动调容变压器特别适用于负荷分散、季节性强、平均负荷率低的用户。

3.配电变压器安装位置的选择

变压器安装位置除满足场地、环境要求外，还要考虑将配电变压器接近负荷中心位置，使供电半径尽量缩短，最好控制在500米范围内。对于负荷比较分散的台区，也应将绝大部分负荷尽量控制在500米范围内。

二、改善低压供电网网架结构

根据理论计算，配电变压器如果设在负荷中心位置，分支线向四周辐射式，在网络总电阻相等、供电容量相同的条件下，低压分支线越多，损失越小，而且是随分支线数的平方在快速下降。所以从配电变压器的低压出口到每个负荷点，尽量增加分支线数，供电半径宜控制在500米内，有利于降低低压网损。

三、改造老旧低压计量装置

低压计量装置改造包括表计、表箱、进出线的改造。一是降低表计计量误差；二是配备封闭表箱，可起到良好的防窃电作用；三是通过更换进出线消除导线破损和接触不良带来的电能损耗。

如笔者所在单位某供电营业所2条10千伏线路通过改造所带居民计量装置，线损由原来大于20%降低到现在的7.5%～8.5%，效果显著。

四、保持变压器低压三相负荷平衡运行

配网变压器采用Y，yn0接线组别的变压器，当三相负荷平衡时，零线没有电流。当负荷增加时（主要是单相设备负荷的增减），就会出现三相负荷的不平衡。当三相负荷不平衡时，在低压绕组和二次零线内便会有零序电流通过，进而增加了变压器的损耗。因此调整配电变压器三相负荷，具有一定的经济价值。

低压电网中，由于各种单相负载的接入，三相负荷往往很不平衡，这将使变压器和低压线路中产生的损耗大幅增加，在输送相同功率的情况下，三相负载不对称造成的变压器和线路的损耗比对称运行要高许多。如果三相负荷电流不平衡率在20%以上时，线损率可升高2%～3%，为了取得三相负荷的平衡，降低线损，三相接户线应尽量由同一电杆不同相上引下，保持三相接户线负荷平衡；还要根据季节变化特点开展变压器负荷平衡测试工作，及时进行负荷调整；另外借助农网升级改造契机，优先将农村低压二线供电方式改造为四线供电方式，平衡变压器负荷。

五、加大无功补偿力度

配网无功补偿可分为二次变集中补偿、10kV线路分散补偿、随变压器补偿和随机补偿，其中随器补偿是无功就地平衡最有效的方法之一，也是供电分公司节能降损的一项重要措施。

第一，在有条件安装集中补偿装置的变电站10kV母线上加装补偿电容器，使无功得到平衡。

第二，采用低压侧集中补偿的无功补偿方式，把配电网部分无功功率就地平衡，一方面降低有功损耗和电压损耗，另一方面以满足负荷变动时最低补偿的需要，避免轻载时过补偿。

第三，在线路较长、负荷较大的10kV线路上安装并联电容器进行分散补偿，补偿容量取配电变压器空载无功总功率的1.1～1.3倍进行补偿。

第四，增加动力用户无功补偿，新上动力用户在设计阶段要考虑到无功补偿装置；现阶段把无功补偿的重点放在小容量动力用户上，补偿的方法应以随机补偿为主，实现无功就地平衡，这样可收到较好的降损效果，提高配电变压器利用率。

例如：某分公司现有架空变压器台458座，全部未安装无功补偿设备。小区配变站567座，其中388座安装了无功补偿柜，231座小区配变站无功补偿柜未投入运行。按每台无功补偿柜检修费用1000元计算，无功补偿柜全部投入运行需投入资金23.1万元。按每台无功补偿柜每月降损600kWh计算，月节约资金6.93万元，3个月内即可收回投资。

如果将变压器台和小区配变站全部安装无功补偿装置，按每台无功补偿柜1.5万元计算，需投入资金1274万元。按每台无功补偿柜每月降损600kWh计算，月节约资金19.11万元，6年内即可收回投资。

六、改善供电电压水平

电压如过低或过高，都将给供用电设备带来危害和增加电能损耗，因此，加强日常用户电压监测工作，通过无功补偿或在调节变压器分接头等手段，把绝大多数用户电压水平控制在额定允许的偏移范围内，改善电压水平，降低电能损耗。

10kV及低压电力用户允许电压波动范围为额定电压的±7%，低压照明用户为额定电压的-10%～7%。在额定电压允许的波动幅度内，运行电压提高，电流相应降低，因电能损耗与电流的平方成正比，所以在输送功率不变时适当提高运行电压，可明显地降低线路损耗。

七、降损的管理措施

当然，低压电网节能降损除了采取技术措施外，如上文所谈及的六个方面，另外采取管理措施降损也是至关重要的。

首先，应大力实施台区承包。例如：某供电分公司用“三三四”体系推动了台区管理向标准化目标的迈进。“三三四”即三大指标体系：工作量指标、工作质量指标、绩效考核指标；三大保障体系：组织体系、技术体系、监管体系；四大制度体系：营销流程问责制、绩效考核兑现制、指标考核考评制、基础数据修改卡片传递制。