摘 要：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生裝置，即靜止同步補(bǔ)償器，又名靜止無(wú)功發(fā)生器。該裝置主要用來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)中頻繁波動(dòng)的無(wú)功功率，抑制電網(wǎng)閃變和諧波，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和使用效率，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)損耗，有利于延長(zhǎng)輸電線路的使用壽命。而市場(chǎng)上現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償裝置是由人工操作，通過(guò)投切電容器來(lái)完成對(duì)線路上無(wú)功的調(diào)節(jié)。希望能設(shè)計(jì)一個(gè)智能的無(wú)功補(bǔ)償裝置，來(lái)完成線路節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)是否達(dá)標(biāo)的監(jiān)測(cè)，和自動(dòng)投切電容器來(lái)補(bǔ)償無(wú)功。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置；智能；投切電容器

1 背景介紹

電已經(jīng)成為居民生活工作必不可少的一部分。全國(guó)供用電規(guī)則規(guī)定了用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到一定的要求。例如：在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)，100KVA及以上的電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數(shù)應(yīng)為0.85以上。凡功率因數(shù)達(dá)不到上述規(guī)定的用戶，供電部門會(huì)在其用戶使用電費(fèi)的基礎(chǔ)上按一定比例對(duì)其加收一部分電費(fèi)，這部分加收的電費(fèi)稱為力率電費(fèi)。

2 相關(guān)內(nèi)容

交流電在通過(guò)實(shí)際負(fù)載時(shí)候由于功率因數(shù)角的存在，電網(wǎng)輸送的電能中有部分電能無(wú)法轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或熱能（即無(wú)功）。電網(wǎng)中無(wú)功的存在會(huì)大大降低電網(wǎng)的功率因數(shù)，進(jìn)而降低電能的利用率。因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。在小系統(tǒng)中，通過(guò)恰當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償方法，不但可以將各相的功率因數(shù)均補(bǔ)償至1，而且可以使各相的有功電流達(dá)到平衡狀態(tài)。

傳統(tǒng)的補(bǔ)償諧波和無(wú)功電流的另一種方法是裝設(shè)無(wú)源濾波器，通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯(lián)組合而成，該方法既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無(wú)功功率。目前我國(guó)常用的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備仍為機(jī)械式并聯(lián)電抗器、投切電容器，這些靜止型調(diào)壓手段，因調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢，很難滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式快速變化時(shí)的需求。而另一種調(diào)壓裝置SVC，響應(yīng)速度很快，但由于呈恒阻抗特性，使得在電壓低時(shí)，無(wú)法提供所需的無(wú)功支持，因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱，并且為了抑制諧波，必須裝設(shè)濾波器，占地面積較大，此外，過(guò)多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下，新型無(wú)功補(bǔ)償裝置STATCOM則是較為有效的調(diào)壓手段，它的無(wú)功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定，在電壓低時(shí)仍能提供較強(qiáng)的無(wú)功支撐，并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

新的算法：先據(jù)已有資料調(diào)查統(tǒng)計(jì)一般居民區(qū)的用電情況，并基于此得出需要的無(wú)功補(bǔ)償量。如圖為一居民區(qū)一個(gè)月每天二十四個(gè)小時(shí)的用電量統(tǒng)計(jì)圖：

顯然，居民的用電量有明顯的低谷和高峰，需要做的則是在低谷處監(jiān)測(cè)該節(jié)點(diǎn)的功率因數(shù)是否達(dá)到0.85，如果沒(méi)有達(dá)到，則使用無(wú)功補(bǔ)償裝置（本篇使用FST-5A系列戶外低壓無(wú)功補(bǔ)償成套裝置）來(lái)進(jìn)行無(wú)功的就地補(bǔ)償。

3 FST-5A系列戶外低壓無(wú)功補(bǔ)償成套裝置

根據(jù)已有的研究基礎(chǔ)，并根據(jù)不同時(shí)間、季度下的用電情況研究裝置相應(yīng)的使用情況，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法，從在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置、使用哪種型號(hào)的無(wú)功補(bǔ)償器，在不同時(shí)間開(kāi)啟多大功率方面來(lái)作出最優(yōu)化方案。.通過(guò)仿真軟件測(cè)試該方案實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)、節(jié)約電能的效果，并做出相應(yīng)的調(diào)整。

例：戶外配電變壓器應(yīng)用方案

配變?nèi)萘浚?00kVA

無(wú)功補(bǔ)償容量：60kvar 2×30kvar（20kvar+10kvar）

智能電容器數(shù)量：2臺(tái) SWL-8MZS/450-20.10

無(wú)功補(bǔ)償級(jí)數(shù)：0、10、20、30、40、50、60

安裝在箱變低壓室，根據(jù)配電變壓器容量進(jìn)行補(bǔ)償，選用若干臺(tái)智能電容器聯(lián)機(jī)使用。

優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低、節(jié)約空間的顯著特點(diǎn)。

配置參考：箱變無(wú)功補(bǔ)償容量一般為配變?nèi)萘康?5%-40%。

而居民區(qū)有多個(gè)小型的變壓器，可以在選擇在變壓器上裝上FST-5A系列低壓無(wú)功補(bǔ)償成套裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)功率因數(shù)測(cè)量裝置，若該節(jié)點(diǎn)的功率因數(shù)沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)數(shù)，則通過(guò)程序控制來(lái)智能的調(diào)節(jié)投切電容器，直至功率因數(shù)符合要求為止。

該設(shè)計(jì)使用了數(shù)學(xué)建模的方法來(lái)分析無(wú)功補(bǔ)償裝置的使用，并得到最優(yōu)使用方案，能更好的提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量并提高使用效率；并切實(shí)幫助居民節(jié)約電能，避免無(wú)謂的浪費(fèi)；此外，項(xiàng)目以應(yīng)用于居民區(qū)的變壓器為研究對(duì)象，更能從細(xì)微處、從使用端提高功率因數(shù)，提高用電效率，節(jié)約電能，在節(jié)能方面有很大應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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