无功补偿技术论文范文第1篇
摘要：在城市轨道交通工程中，电力系统功率因数的调节总是复杂的。由于城市轨道交通运营初期电力系统负荷率低，电力电缆产生的无功功率难以吸收，导致系统功率因数低，无功损耗大。另一方面，由于城市轨道交通的特点是夜间维护、白天运营，白天不同时段的负荷性质不同，電力系统的功率因数在固定时间内不符合电力部门的要求。因此，必须引入SVG作为城市轨道交通电力系统的功率因数调节解决方案。
关键词：城市轨道交通;供电系统;动态无功补偿;功率因数调整
前言
城市轨道交通的运营离不开电力系统的支撑。优化电力系统电能质量的关键在于动态调整系统功率因数，以更好地保证电能质量。从城市轨道交通无功补偿现状出发，介绍了无功补偿装置的特点和优点，研究了将SVG无功补偿装置添加到电力系统的方法，该装置的使用可以大大提高电能质量。
一、SVG动态无功补偿装置的基本原理和组成
SVG动态无功连续补偿装置是一种新型的可调连续双向补偿电源。基本原理是：IGBT管式三相并联变换器并联并网，系统电流由电流变换器采集到SVG控制系统中，控制系统通过实时控制电路分离负载电流中的无功元件，并采用IGBT触发控制通过调整三相变换器直流侧输出电压的相位和幅度，可以快速吸收（在感知模式下）或发射（在体积模式下）持续不断地补偿动态无功所需的无功电流。SVG的基本原理是通过高压连接变压器将自动开关桥电路连接到电网上，正确调整桥电路交流侧输出电压的幅度和相位，或者直接控制桥电路交流电流，使电路吸收或释放符合的无功电流h .无功补偿装置H.SVG在原理上有创新突破，使电容器失效，无电容器产生无功。全面解决了和谐环境下的动态无功补偿问题，是无功补偿的替代产物。
二、城市轨道交通无功补偿的现状
城市轨道交通工程供电系统采用双层集中供电系统。主要由110kV主变电站、35kV牵引减压联合变电站组成。分析了电力系统的组成和负荷组成，无功补偿要求主要由牵引负荷、变压器负荷和电缆负荷以及电力照明负荷组成。（1）牵引负荷：功率因数较高，一般大于0.95，无需补偿牵引负荷。牵引负荷使用简单、易于控制的电力，功率因数较高、稳定，无功需求较低。（2）变压器和电缆：中压环路网线和低压电力线具有相同的应用优势，即提供体积无功功率。电网建成后，变压器的感知无功能保持相对稳定，电缆提供的容积无功无明显波动，可控性好。（3）电力和照明负荷：需要对通信系统、信号系统、照明系统等多个电力系统提供协调支持。各电力系统运行特点不同，启动时间不同，功率因数不同，范围为0.5 ～ 0.8，加大了控制难度，不利于粒度控制的发展。
三、无功自动补偿功能
无功自动补偿功能包括：（1）电压自动调节：根据电压质量要求，用带电调压变压器、电容器和抗原组自动调节。完成此操作后，总线电压将优化以保持在合理范围内。（2）无功自动补偿：根据电压优先的基本原则，无功自动触发电容器组用于优化系统运行状态，以避免出现过电流或过电流补偿的异常情况。（3）操作记录和搜索功能：详细记录操作信息，然后根据需要查看、显示和打印。（4）遥信：主要形式为遥信、遥测、遥控，完全符合变电站自动运行的要求。（5）利用预防控制机制，避免带电调压开关的滑移或排气限制。（6）两大变压器调压运行稳定，输出电压差可在相对较小的状态下控制，从而改善运行协调。（7）变压器负荷超过额定电压1.1倍时，进行闭锁吊装操作，触发报警信息通知有关人员，全过程响应水平高。
四、设计方案实例解析
城市轨道交通供配电系统产生的无功包括感知无功和体积无功。（1）负载电缆产生的反应能力110kV。（2）主变压器空流引起的无功损耗。（3）充电电缆3）35kV产生的无功。（4）35kV侧减压变压器、跟踪变压器、综合建筑变压器、牵引变压器的灵敏无功。（5）机车和各种电气设备产生的无功。该程序主要计算系统运行期间的最大无功需求，因此选择地铁夜间停车时的最大无功功率和最小无功功率进行计算。城市轨道交通中某变电站无功补偿能力核算实例：该变电站的两个入口通道：一个变压器a全长4.0公里，另一个变压器b全长2.1公里，均为110kV-YJLW03电缆本期主要变压器容量为31.5兆瓦，期末为50兆瓦。电缆的充电功率估计为690千伏安/公里。由于变压器中已经安装了40 mvar的无功功率，因此该回线缆的负载功率将被抵消一半。在这种情况下，功率因数为0.95，根据国家能源署《国家能源文件》，电网主变压器高压侧的功率因数不得小于0.95，最大负荷小于0.95，最小负荷小于0.95，最小功率因数不得小于0.95
总结：根据实际负载和功率因数数据，站无功补偿装置将高压电缆负载功率、变压器无功损耗和低压电缆负载功率的补偿作为负载侧无功补偿，并予以适当考虑。本期MVA无功补偿设置在变压器a的输入端，mvr无功补偿设置在变压器b的一侧，本方案采用SVG无功补偿装置补偿35kV母线，可实现双向补偿和连续负载调整。补偿能力旨在将功率因数稳定在0.95以上。
结束语
综上所述，SVG设计已成功地应用于国家城市轨道交通项目。对国内几个城市轨道交通项目供电系统的研究，再加上电力供应局对电能质量的具体要求，提出并实施了动态无功补偿装置的设计方案，使城市轨道交通的供电系统更加完善。
参考文献：
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[2]李建民，徐坚.基于SVG的城市轨道交通供电系统功率因数补偿研究[J].变压器，2008，45（2）：5.
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[5]黄焕隆.静止型动态无功补偿装置（SVG）在城市轨道交通供电系统中的应用[J].科技创新与应用，2017（18）：10-11.
无功补偿技术论文范文第2篇
摘 要 随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，现我国社会的总用电量越来越大，从而使得电力工程的建设规模也不断扩大，同时也使得电力工程当中的感性负荷量也不断增多，这在很大程度上就加大了配电网中的无功功率，无功功率的加大不但会影响供电质量，而且还会在一定程度上降低电力工程的经济效率。
关键词 电力工程；无功补偿；配电网
近些年来，伴随经济全球化的不断加大，加上党中央的正确领导，我国经济不断好转且呈飞速发展趋势。随着经济的快速发展，工业及居民的用电量也不断增多，电力工程也不断加大，从而满足社会总体对于用电量的需求。然而在整个发展过程当中不可避免地也出现了很多问题，如无功的不合理分布、无功补偿设备过少等，这些问题的存在不但会对供电质量产生影响，而且还会在一定程度使供电企业及用户蒙受经济损失。
1 无功补偿的概念
通常说来，若将供电系统的功率因数提高就可使供电变压器和电力输送线路存在的损耗降低，而这种通过将供电总体效率进行提升而达到降低线路损耗的技术就称作无功补偿技术。对于小范围的电力系统来说，无功补偿技术主要用于平衡三相电流；对于大范围的电力系统来说，无功补偿主要用于对电网电压进行调节以稳定电网。无功补偿技术的工作原理如下：供电系统的功率包括有功功率和无功功率两种，其中无功功率不适合用于长距离车头，所在针对部分企业用电及配电变压器中存在的无功功率需利用技术方式给予补偿，而这种补偿则主要是利用无功补偿装置来实现，无功补偿装置可抵消相关用电设备所产生的无功功率，从而实现将供电系统功率因数提高的目的，以此在整体上将无功功率降低，使电能的传输效率提高，其可在同一电路系统当中同时连接感性功率及容性功率装置，从而转换两者的能量，最终实现功率补偿的目标。
2 无功功率对配电网的影响
无功功率对于电力工程配电网的影响主要体现在以下几方面：①电力系统当中存在无功功率则会使变电系统的供电能力大大降低；②电力系统当中存在无功功率会在很大程度上影响发电设备的有功功率输出；③无功功率还会干扰电力工程配电网的电压；④供电过程当中存在无功功率导致线路运转处低功率状态，使得用户部分电气设备无法正常运转。由此看来，无功功率会给整个供电网络带来负面影响，为此必须要尽量避免无功功率的产生，或针对存在无功功率的设备采取科学合理的技术手段以进行补偿，这样不但可将供电系统的整体供电质量提高，而且还可将电气设备运行过程中的功率因数提高，从而实现电能利用的最大化。
3 电力工程无功功率补偿的实践
1）利用技术手段确定无功补偿容量。
对电力工程当中所存在的无功功率进行补偿之前必须要做的就是确定无功补偿容量。通过来说，确定无功补偿容量的技术手段主要有以下几种：①通过了解电力工程配电网的电压来确认，此方法多用于用户变电所及起枢纽作用的变电所，其主要作用是合理调节电压；②通过对供电线路的损耗状况进行分析而确定无功补偿容量，此方式可有效体现供电线路损耗及补偿容量两者之间的内存联系；③通过分析电力工程配电网的配电因数，最佳的功率因素应在充分考虑实际情况的基础上符合用户的技术需求；④通过分析变压器容量以确定无功补偿容量，以实现无功补偿的合理性。
2）采取相应措施实现无功补偿。
通常说来，在实际生活当中使用电力工程配电网时，会采取以下措施实现无功补偿：①使用配电变压器实现无补偿，即将适量的电容器安装于配电变压器的低压母线上，同时依照分析无功功率经济性的方式平衡无功功率；②使用配电网已有的配电线路进行无功补偿，在采取此措施时，补偿点应置于相应配电线路主干的2/3处，同时要保证每个集中点上的电容器都有足够的受电压能力，但此措施也存在诸多不足之处，如采取此补偿措施地使得相关电气设备因曝露而受到自然环境的影响，若设备出现故障，那么将很难在短时间内进行修复；③将无功补偿集中实施于变电站当中，通常来说此措施多用于电压较大的变电站当中，用大部分在母线上实施，将等容量的电容器安装于母线上，从而达到降低无功功率损耗的目的，同时还可有效减少输电线路的无功损耗，但此措施也存在一些不足之处，如因无功补偿是在变电站的相关线路中进行的，所以变电站相关线路当中仍存在无功电流，因此此措施尚不能完美解决配电网的无功补偿问题；④将无功补偿集中于低压线路当中，即在配电网的低压线路的主干上安装无功补偿电容器；⑤利用随机的方式实现无功补偿，即在供电企业的电动机旁随机安装无功补偿电容器以对无功功率进行补偿。
3）选择正确的无功补偿设备。
要想选择正确的无功补偿设备，就必须考虑客观的实际情况，如配电网的电压需求、补偿设备的技术特征等。通常来说，现我国所使用的无功补偿设备主要有以下几种：①用于低压电网的无功补偿设备，此设备的应用最为广泛，就使用方面来说，此设备应安装于配电网的低压端或低压电动机旁，此设备可随着电动机的开、关实现无功补偿的同步进行；②用于中压电网的无功补偿设备，如干式自愈性并联电容器，此设备需利用金属薄膜卷制后将导线引出，为绝缘空气需利用树脂进行封装；③用于高压电网的无功补偿设备，如高压并联式电容器，通常来说，此设备应安装于高压变电站的主变压器上，这样不但可减少主变压器的无功损耗，而且还可将电力工程配电网的传输功率因数进行有效提高，从而提高送电质量。
4 结论
若在电力工程的输送线路当中存在大量流动的无功电流，那么相关线路就会出现大量损耗，这不但会降低电力工程的供电质量，而且还会对供电企业及电能用户带来一定的经济损失，因此必须尽量避免无功功率的产生，或对电力工程配电网中存在的无功功率采取相应技术手段进行补偿，从而保障电力工程的供电质量。
参考文献
[1]杨金奇.开式网无功功率电源最优分布计算的改进[J].电力科学与工程，2005（01）.
[2]陈立新.电力系统无功功率补偿的探讨[J].电力学报，2005（04）.
[3]丁建学.农村低压电网无功补偿方式选择与实际效益分析[J].电力学报，2007（02）.
无功补偿技术论文范文第3篇
1、我国市政路灯照明系统与无功补偿技术
1.1、无功补偿技术
无功补偿技术也就是无功补偿技术, 无功补偿技术能够高效的提高电子供电系统的电网功率, 能够高效的降低点亮传输中的损耗度。与此同时, 无功补偿技术能够改善供电环境。对于供电系统而言, 无功补偿技术在其应用过程中有着重要的影响。所以, 在进行无功补偿技术的补偿设备选择过程中, 务必保证选择的科学性, 降低其电网的电量损耗, 务必保证其电网质量。通过很多时间的证明, 对于纯电阻性负载的情况中, 交流电能够转换电能为热能, 产生电量的不合理损耗现象, 不利于电能的持续传输。要想进行该问题的解决, 务必对交流电的纯电阻性负载情况, 进行电能转化的阻止, 这也是应用无功补偿技术的意义所在。通过对无功补偿技术的应用, 能够实现电能运输概率的降低效果, 降低其电能损耗量, 提高电网运行的稳定性。
1.2、市政路灯照明电气系统
对于市政基础设施而言, 路灯照明电气系统也是属于其设施的一部分。现阶段, 我国的很多城市的得路灯照明电气系统一般为光感控制。因为光感控制能够通过设定临界光感数, 而对路灯开关进行控制。对于光线比较暗的情况, 路灯则会自动开启。天亮之后, 路灯自动关闭。从而实现电能损耗的降低, 同时降低人力资源, 提高其便捷性。一般能够充分利用光感控制, 实现对市政路灯照明电器系统的管理, 同时能够根据其季节的特点进行路灯的开启时间的规划。这一举措能够高效的降低人员的工作量, 因此, 很有必要进行光感控制系统的推广和应用。
2、路灯照明电气系统无功补偿技术
2.1、无功补偿技术类型
2.1.1、单灯补偿
对于电容器的配置过程中, 一般需要进行其电容补偿, 单灯补偿的性能比较良好, 其抗压能力一般在400V左右, 单灯补偿可以降低配电线路的电流水平, 同时能够提升照明电气的系统功率。并且有一定的实践证明, 通过运用补偿电容装置之后, 能够降低电容流量, 增加功率。除此之外, 对电容器进行配置, 能够有效的提升开关设备运行能力和配电线路的运行水平。
2.1.2、集中补偿
对于街道的控制箱进行其电容器的配置, 主要的电容器是大容量的三相低压无功补偿的电容器。集中补偿能够提高维护的效率, 降低维护成本, 减小变压器与电容器的功率损失。相比于单灯补偿, 集中补偿方式的更加简单、更加清晰、更加有效。同时集中补偿的应用范围广泛。集中补偿能够在短时间内将投资金进行回收, 从而高效的提升其变压器的容量利用率, 实现了能源的节约。通过将单灯补偿与集中补偿进行比较得:相同点是两种补偿方式在照明电气系统的线路利用率和能源上都有提高和节约的作用, 因此都存在积极的影响。在实际的情况中, 需要以现场的实际状况进行具体补偿方式的选择。一般情况, 对于已建成和已经投入使用的照明电气系统都是采取集中补偿方法, 因为集中补偿方式能够减小电气系统安装的任务量, 同时能够降低后期维护工作量, 促进安装技术的顺利进行。如果路灯是对称三相负载的状况, 则需要采取三相补偿装置, 对其功率因数进行提高。如果三相负载的电流出现不对称的情况, 相对应的技术为混合技术, 能够进行补偿目标的实现。
2.2、无功补偿技术应用中存在问题
2.2.1、补偿方式
当前的城市照明系统中, 逐渐应用高压气体放电灯结合补偿装置的照明方式, 该种补偿方式能够提升供电的安全系统, 同时能够节约资源, 同时能够提升其资源的配置。可是, 对于现阶段的照明电气系统而言, 在进行无功补偿的过程中, 还是有些不足, 除此之外, 很多企业对补偿功率因数过于重视, 但是对于电能的装置消耗工作过于忽视, 不能进行能源的最大节约。
2.2.2、谐波
对于现阶段的经济发展, 其供电的需求量是非常大。但是, 对于我国的现阶段的供电装置而言, 其发展并不是很先进, 同时供电装置的电压并不是很稳定, 因此, 容易发生谐波。如果出现谐波, 势必影响电容器的使用寿命。
2.2.3、无功倒送
无功倒送是比较常见的问题, 但是这种问题的影响是比较大的。一般在进行电能的输送过程中, 能够增加其能源消耗, 同时对变压器和输电线路的使用寿命有一定的影响, 造成故障的发生, 对照明电气的系统工作存在一定的影响。
2.2.4、无功补偿技术应用中存在问题的优化方式
保证无功补偿的作用进行发挥。在照明电气系统应用无功补偿技术时, 能够提升电网的稳定度, 耗能降低电能输送过程中的消耗和损失, 除此之外, 设置的差异都存在一定的优势。比如, 当前的小型无功补偿箱, 其安装操作简便, 同时无功补偿的距离不长, 节能效果也有一定的提升, 以便后期的设备接线工作和后期的维护工作。这些优点能够扩大无功补偿技术的应用范围, 同时能够延长照明电气系统的工作寿命, 能够提升电网的安全性与稳定性, 同时能够最大限度的降低输送电能的损失量, 能够最大程度的环节其能源压力。
总之, 对于城市发展而言, 其路灯照明的电气系统时比较重要的影响因素。因此, 在进行无功补偿技术的应用过程中, 需要全面调查供电装置的数量, 对电压和电流的情况进行明确, 安装过滤器, 以便避免发生谐波现象, 保证电网的正常运行。
摘要：现阶段, 我国人们经济已经有了很大的提升, 人们的生活质量也有了很大的提升, 其中, 路灯照明系统也在不断的完善, 在照明系统完善的过程中, 要想减小能源的消耗, 需要进行无功补偿技术的应用力度。在建设市政路灯中, 人们对于照明电器系统的照明功能有一定的要求之外, 对于其省电功能和发光效率的要求也逐渐提升。对于该种现象, 就很有必要加强对无功补偿技术的应用。本文将就市政路灯照明系统无功补偿技术进行深入的探索研究, 为城市的可持续发展做出了巨大的贡献。
关键词：市政路灯照明,电气系统,无功补偿技术
参考文献
[1] 苏怀英.路灯照明电气系统无功补偿技术研究[J].科技展望, 2017, 27 (18) :140.
无功补偿技术论文范文第4篇
煤矿企业用电属高能耗、低效率、大容量、电压等级多, 设备富余量较大的类型, 对设备的过载能力和可靠性要求较高, 设备的负荷变化大, 不少设备长期在较低负荷、较低效率下运行;井下全部采用长距离电缆供电, 因此电缆终端用电设备的功率因数普遍较低。
1 提高功率因数的方法
提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各个部分所需的无功功率, 特别是减少负荷取用的无功功率, 使电力系统在输送一定的有功功率时, 可降低其中通过的无功电流。提高功率因数的方法很多, 可以归结为两大类如下。
1.1 提高自然功率
降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施, 称为提高自然功率因数的方法, 主要有: (1) 正确选用异步电动机的型号与容量。 (2) 根据负荷选用相匹配的变压器。 (3) 合理安排和调整工艺流程, 改善电机设备的运行状态。 (4) 异步电动机同步化运行, 同步电动机在过励磁的情况下送出无功功率。这几种方法, 以尽量减少无功负荷为出发点, 但无功负荷在交流电网中不可或缺, 无论是变压器还是电动机, 其运行的基本原理靠的是电磁场, 而电磁场就是由无功负荷产生的。所以这些方法一般来说不能从根本上满足对功率因数要求较高的电网。
1.2 动态补偿
采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率, 以提高其功率因数的措施, 称为动态补偿方法, 其灵活、可靠, 可调的无功补偿设备可根据电网负荷变化调节其功率, 使功率因数在要求的经济范围内运行。它因为具有良好的补偿特性, 被广泛应用, 下面主要介绍几种无功补偿方法。
(1) TCR型动态无功补偿技术。TCR型动态无功补偿技术将可控硅反向并联后, 与电感串联, 构成单相相控电抗器。该技术通过控制可控硅导通时间, 使电流基波分量随控制角α的增大而减少 (控制角α在0°~9°范围内变化) , 调节其输出容量, 实现无功功率的平滑调节。但由于基于相控电抗器的晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下, 晶闸管发热量大, 容易被击穿, 目前应用较少。
(2) 自动分组投切电容器组无功补偿技术。利用真空开关或晶闸管投切电容器组进行无功补偿, 简单有效。但该技术为离散型调节, 电压稳定性较差。
(3) MSVC型动态无功补偿技术。该补偿电路由补偿 (滤波) 支路和可控电抗器支路组成, 采用直流助磁原理、小截面磁饱和技术, 通过改变铁心磁导率调节磁控电抗器的磁饱和度来改变输出的感性无功功率, 以实现电抗值的连续可调功能。它具有输出谐波少、电压平稳、结构简单、可靠性高、占地面积小等优点, 是理想的动态无功补偿和电压调节设备。
2 无功补偿节能技术应用的目的、意义
无功补偿技术是一种先进、有效的节能技术, 它已被日、美、西欧一些发达国家普遍采用, 有的还把它列入行业技术法规中, 如《美国国家电气法规NEC-460》、《日本电气学会标准JEC-8001-1982》等, 但是在我国煤矿却迟迟未能推广使用。因此, 开展井下供电系统无功补偿节能技术的应用的技术研究可保证供电质量, 提高企业内部用电设备的效率, 减少电能损失, 降低设备故障率, 以保障煤矿供配电系统安全、合理、经济地运行。由于煤矿井下生产的特殊性, 存在地方狭小、移动困难等问题, 采用随机补偿效果好, 但鉴于目前工作面的实际情况应采用局部就地补偿与个别随机补偿的方案。
3 无功补偿的原理
无功补偿装置是利用电容电流与电感电流反向能相互抵消的原理, 可减少无功功率在电网中的流动, 从而提高负载功率因数, 减少线路损耗, 因而可改善供电质量。该装置由无功补偿控制器 (简称控制器) 、无功功率补偿器 (简称补偿器) 和无功补偿装置保护器3部分组成。
控制器主要包括电压互感器、电流互感器、无功功率变送器、功率因数变送器和无功补偿控制中心等。控制器串接于供电系统主回路, 它由安装于供电系统主回路的电量变送器来实时采集供电系统的电压、无功功率、功率因数等参数, 并变换为标准信号量进入无功补偿控制中心, 经运算、比较后, 做出是否投入或切除电容器的判断。当无功功率控制器检测到功率因数低于设定值、所需的无功功率大于补偿器的无功功率且供电系统的电压低于额定电压时, 自动投入补偿器;无功补偿装置的投切原则是慢投快切, 即当控制器检测到无功功率、功率因数和系统电压满足投入条件时, 控制器延时投入补偿器;当控制器检测到无功功率和功率因数满足切除条件时, 控制器快速切除补偿器, 这样可以避免频繁投切电容器和过补偿现象。
补偿器由防爆电容器、断路器、电流互感器、过压吸收装置、综合保护单元及二次电路组成。煤矿综采工作面现有采煤机、乳化液泵、刮板机转载机、破碎机等大型设备, 根据现场环境采取乳化液泵、喷雾泵在移变处就地补偿;刮板机、采煤机、破碎机、转载机在电气平台补偿的方案实施。经过安装无功补偿装置后, 可以使移动变电站所带负荷的功率因数达到0.9以上。
4 结语
无功补偿装置应用先进的微机测控技术, 快速采集计算煤矿井下功率因数, 达到最佳补偿效果;自动投切电容器采用真空断路器以防止电网冲击与抑制涌流;可降低无功损耗, 减少电能浪费;提高功率因数, 治理谐波, 净化井下电网;提高供电系统的利用率, 稳定电网电压, 减少电气事故率, 延长设备使用寿命。使矿井中央变电所馈线出口功率因数不低于0.93, 节电率不低于10%。
按照国家有关规定, 如果功率因数在0.9时的电费标准为0, 那么功率因数在0.65时电费将要增加15%。现以煤矿井下的综采工作面为例, 总负荷约为25000k W, 按一年工作3000小时计算, 补偿前的功率因数按0.65, 补偿后的功率因数按0.93计算, 从无功补偿提高功率因数角度、降低输配电网损耗、功率因数调整电费、改善电压质量等角度考虑, 大约年节省电费为50万元左右。
摘要：分析综采工作面设备运行状态及电能质量现状;提出无功补偿优化配置方案;采用先进的自动补偿控制技术实现电网无功自动补偿;保证供电质量, 提高企业内部用电设备的效率, 减少电能损失, 降低设备故障率, 以保障煤矿供配电系统安全、合理、经济地运行。
无功补偿技术论文范文第5篇
铁路运输未来发展的主导方向将会是电气化铁道, 由于其突出的特点, 电气化铁道牵引供电系统无功功率就地补偿和谐波污染治理引起了各界密切关注。电力机车产生的无功和谐波, 对电力系统的稳定、经济及安全运行构成了一定威胁, 同时它也影响了电网电能质量, 使主要电气设备产生附加损耗。目前有两条基本思路来解决电气化铁道牵引供电系统谐波污染和低功率因数问题[1]: (1) 按需要对其功率因数实施控制, 对电力电子装置本身进行改进, 使其不消耗无功功率且不产生谐波; (2) 通过装设补偿装置, 来补偿其谐波或无功功率。
1 我国电气化铁道牵引负荷的特征
我国单相工频交流的电气化铁道牵引负荷主要有以下特点。
(1) 牵引负荷具有稳态奇次性, 电力机车牵引负荷在稳态运行时只产生奇次谐波电流。
(2) 牵引负荷的相位分布广, 复平面的四个象限上, 且随着谐波次数的升高, 谐波相量可均匀出现在四个象限上。
(3) 牵引负荷具有随机波动性, 负荷的波动性降低了牵引供电设备容量利用率, 导致牵引网及牵引变电所上的电压出现波动。牵引负荷的随机波动性主要是负荷电流的大幅度剧烈波动。
(4) 牵引负荷具有不对称性和单相独立性, 相对三相系统, 牵引负荷产生大量负序电流, 具有不对称性。牵引变电所在正常电压范围内各供电臂的取流可认为具有单相独立性。
(5) 牵引负荷具有非线性, 在我国一个庞大的无功源和谐波源就是电力牵引负荷, 主要是因为交-直 (AC/DC) 型电力机车是目前我国电气化铁路使用主要类型。谐波电流畸变率在供电臂处约高达30%。
2 电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害
电气化铁道牵引供电系统无功和谐波严重影响着我国的公共电力系统和牵引供电系统。电气化铁道牵引供电系统无功的危害主要表现在以下两个方面[2]。
(1) 电气化铁道牵引供电系统无功对我国公共电力系统的主要影响是:无功功率的变化对系统中的用电设备产生不良影响, 影响供电质量, 并造成电压的剧烈波动;造成用户端供电电压不足, 输电网络的电压损失加大;增加了电网的损耗;使输变电设施的供电能力降低;发电成本提高, 使发电设备效率降低, 降低了发电机的出力。
(2) 电气化铁道牵引供电系统无功功率对我国牵引供电系统的主要影响是:设备和线路的损耗增加;加大了牵引网和变压器的电压降;增加了牵引网、牵引变压器及其他电气设备的容量;降低了系统的功率因数。
谐波电流倒流入电网会影响供电质量, 尤其当高次谐波电流倒流入电网时, 它不仅会严重影响到供电质量, 还可能会造成严重危害。在我国电气化铁道牵引供电系统谐波的危害主要表现在以下几个方面。
(1) 谐波会干扰通信电路, 影响我国的通信质量。
(2) 谐波可能会造成电气测量仪表的计量出现偏差, 导致自动装置和继电保护的误动作。
(3) 谐波可能会使谐波放大, 引起电网中局部的串联谐振或并联谐振, 从而引发一些严重事故, 与此同时也大大增加其他危害的严重程度。
(4) 在输电线路阻抗上谐波电流的压降会影响各电气设备正常工作, 可能会诱发电网电压发生畸变。
(5) 谐波能造成输电线路出现故障, 从而使变电设备发生损坏。
(6) 谐波降低发电、用电及输电的效率, 附加的谐波损耗在电网中的元件产生。
通过以上分析可以发现, 供电质量、用电设备的使用寿命和输电效率都与无功电流和谐波电流大量注入电网密切相关, 带来高次谐波及降低功率因数是电气化铁道牵引负荷对电力系统的影响主要反映。因此, 我国电气化铁道的无功和谐波治理问题意义重大。
3 我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势
对我国电气化铁道牵引供电系统谐波及无功问题的解决主要从以下两个方面着手。
(1) 通过设置各种无源、无功补偿装置及有源电力滤波对无功和谐波实施就地补偿, 以提高功率因数, 抑制谐波[3]。
(2) 通过各种PWM整流技术和有源功率因数校正技术, 按需要校正其功率因数, 使功率因数达大于0.9的要求, 对电力机车本身进行改造, 保证电力机车在完成自身主要功能任务情况下, 不产生谐波。
上两种方法各有优点和其适用范围, 但由于受诸多限制, 实践中主要进行无功和谐波的集中治理, 在牵引变电所母线上进行装设并联谐波和无功补偿装置是其采用的主要方式。
随着科学的发展出现了一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置——电力有源滤波器 (APF) 。在补偿无功的同时有源滤波器能对谐波进行有效治理, 它是一种新型谐波和无功补偿装置。虽然, 电力有源滤波器目前仍存在在实现上仍需LC滤波器辅助、不易消除高次谐波、成本较高、实现复杂、单台补偿容量低等问题。但, 它有效地治理谐波污染, 无源滤波器受系统阻抗影响的缺点得以克服, 波形的实时补偿主要通过利用电力电子技术, 能迅速的动态跟踪补偿变化的谐波, 采用谐波和无功快速实时测量。无源滤波器是传统应用的谐波补偿装置, 它具有滤波效果差、体积庞大等缺点。由于电力有源滤波器克服了传统谐波补偿装置的一些缺点, 故有源电力滤波器得到了快速发展。
由于APF装置具有容量有限及成本较高等缺陷, 目前的研究重点已转向混合滤波系统 (HPFS) , 它是由PPF和APF构成的的系统, 它克服各自的不足, 同时具备PPF和APF各自的优点, 因此它可以大大提高整个系统的滤波性能, 成为以后的发展趋势。
4 结语
电气化铁道牵引供电系统谐波和无功污染会给电网带来一定的危害, 电气化铁道牵引供电系统无功功率就地补偿和谐波污染治理引起了社会各界密切关注。因此, 通过正确认识谐波及无功污染, 采取切实可行的措施来治理该污染, 确保供电质量, 以便促进我国电力电子新技术的良性健康发展, 是每个电气工作者义不容辞的责任。
摘要：本文首先介绍了我国电气化铁道牵引负荷的特点及电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害, 接着分析了我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势。本文的研究具有一定的参考价值和现实意义。
关键词：电气化铁道,供电系统,谐波补偿,无功补偿
参考文献
[1] 霍利民, 石新春.电力系统中的电力电子技术和谐波治理[J].电工技术杂志, 2002 (1) :5～6.
[2] 王兆安, 刘进军.电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展[J].电力电子技术, 1997 (1) :100～104.