蘇 琦 黃翠柏

（鄭州煤炭工業(yè)技師學(xué)院，河南 鄭州 451150）

再議無功功率補(bǔ)償

蘇 琦 黃翠柏

（鄭州煤炭工業(yè)技師學(xué)院，河南 鄭州 451150）

在當(dāng)今社會(huì)大力提倡綠色能源和節(jié)約能源的背景下，如何提高設(shè)備和系統(tǒng)的功率因數(shù)一直是困擾著人們的一個(gè)問題，它也是電力能源應(yīng)用領(lǐng)域一個(gè)突出的問題，本文從將從幾個(gè)方面闡述提高功率因數(shù)的方法。

功率因數(shù)；無功功率；補(bǔ)償

國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2009年全國(guó)總發(fā)電量36 430億千瓦時(shí)，而2009年全國(guó)損失電能約3 300億千瓦時(shí)。造成能源損失的原因是多方面的，但無功功率的增加是能源損失的最主要原因。

1 功率因數(shù)

1.1 功率因數(shù)的含義。有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)。

1.3 提高功率因數(shù)的方法。其一，提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)是在沒有任何補(bǔ)償情況下，用電設(shè)備的功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的方法有：合理選擇電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)接近滿載運(yùn)行；消除嚴(yán)重欠載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)和變壓器；提高維護(hù)質(zhì)量，保證電動(dòng)機(jī)的電磁特性符合標(biāo)準(zhǔn)。其二，采用人工補(bǔ)償無功功率。一是并聯(lián)電容器法。一般工礦企業(yè)都采用并聯(lián)電力電容器法，并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方法又可分為：個(gè)別補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、 集中補(bǔ)償?shù)确椒āＫ膬?yōu)點(diǎn)是無功負(fù)荷，缺點(diǎn)是不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功負(fù)荷。此調(diào)節(jié)方法也稱無功補(bǔ)償電容器，是傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置。二是同步電動(dòng)機(jī)過激法。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)輸出無功功率；調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其處于過激狀態(tài)，就可以使同步電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)“送出”無功功率。三是采用同步調(diào)相機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載而空載運(yùn)行，專門向電網(wǎng)輸送無功功率就是同步調(diào)相機(jī)。在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無功功率，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率，降低系統(tǒng)電壓。但同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜，有功功率損耗也比較大。20世紀(jì)70年代，國(guó)外普遍應(yīng)用了靜止型無功補(bǔ)償裝置（SVC），同步調(diào)相機(jī)開始逐漸被取代。四是靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）。靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）是專指使用晶閘管的靜止無功補(bǔ)償裝置，包括晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容（TSC），以及這兩者的混合裝置（TCR+TSC）或機(jī)械投切電容器（MSC）。靜止補(bǔ)償裝置由電容器與電抗器并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）的無功功率。20世紀(jì)80年代國(guó)外開始研究基于電壓源換流器的靜止同步補(bǔ)償器SVG，它屬于快速的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，90年代末得到較廣泛的應(yīng)用。

2 有源動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償

2.1 SVG電氣原理。SVG（靜止無功發(fā)生器）又稱靜止同步補(bǔ)償器。SVG的基本原理就是將電壓源型逆變器，經(jīng)過電抗器或者變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)逆變器交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流電流的幅值和相位，迅速吸收或者發(fā)出所需要的無功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。當(dāng)采用直接電流控制時(shí)，直接對(duì)交流側(cè)電流進(jìn)行控制，不僅可以跟蹤補(bǔ)償沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且可以對(duì)諧波也進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。

2.2 SVG的特點(diǎn)。其一，設(shè)備的快速性。它采用全控型器件IGBT實(shí)現(xiàn)迅速關(guān)斷，使響應(yīng)時(shí)間大大降低。在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)從額定容性無功功率到額定感性無功功率的轉(zhuǎn)換，有效抑制閃變。其二，SVG采用新型低損耗IGBT功率器件，減少了無功損耗，提高了電氣設(shè)備的利用率，節(jié)能降耗的效果顯著。其三，具有優(yōu)異的諧波輸出特性。其四，多種補(bǔ)償功能，抑制系統(tǒng)過電壓，改善系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性；提高系統(tǒng)暫態(tài)狀態(tài)的穩(wěn)定程度，防止發(fā)生暫態(tài)電壓崩潰；動(dòng)態(tài)維持線路端電壓。其五，減少電壓和電流的不平衡。因此，SVG成為現(xiàn)今電力系統(tǒng)中采用的先進(jìn)的提高功率因數(shù)技術(shù)。另外，隨著電路中的整流裝置的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)中的干擾也隨之增加。為減輕干擾，我們還可以采用多重化整流電路，即將幾個(gè)整流電路多重聯(lián)結(jié)。它能減少交流側(cè)輸入電流的諧波，對(duì)晶閘管多重整流電路采用順序控制的方法可以提高總的功率因數(shù)。

綜上所述，提高功率因數(shù)，是為了提高（電源）電網(wǎng)的效率，提高電網(wǎng)的安全水平。從而提高整個(gè)電力系統(tǒng)的效益和安全。為了達(dá)到這一目的，國(guó)家采取強(qiáng)制措施，用戶必須達(dá)到要求的功率因數(shù)，否則就實(shí)施罰款。無論從國(guó)家還是個(gè)人利益看，發(fā)展和利用新一代的電力設(shè)備和系統(tǒng)是一個(gè)重要的戰(zhàn)略任務(wù)。

[1]電工基礎(chǔ)[M].北京：勞動(dòng)和社會(huì)出版社.

TM76

A

1671-0037（2014）08-99-1

蘇琦（1972-），男，講師，研究方向：自動(dòng)化控制的教學(xué)與研究。