動態無功補償
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動態無功補償范文第1篇
1問題的提出
某工程吊車供電系統改造中，因后續吊車負荷增加較大，且不可能增加變壓器容量和臺數，就必然面臨變壓器供電能力不足的問題。因此，采用了增加就地動態無功補償裝置，提高功率因素的方案，以擴大變壓器供電的能力。
改造前吊車供電系統負荷計算，見表一。
一期工程吊車負荷計算
Pjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kVA)CosØIjs(A)
鋼水接收跨1193206423830．53626
加料跨784135615660．52382
表一
由上表負荷計算結果和負荷性質，考慮到主廠房吊車供電要求的高可靠性，采用了變壓器相互備用的方案，具體見下圖一。
吊車供配電圖圖一
新建的二期工程，引起加料跨及鋼水接收跨吊車臺數和容量增加很多,根據廠家提供的參考資料,我們對吊車供電系統進行了計算：見表二
二期工程負荷計算
Pjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kVA)CosØIjs(A)
鋼水接收跨1497258929900．54549
加料跨1722297934410．55233
表二
根據表二可知，原供電方案已完全不能滿足要求。主要存在的問題為：由于擴容，變壓器容量不夠；由于變壓器供電線路電流增大，引起有功和無功損耗增加。
由上述數據可知，擴容后原供電變壓器2X2500kVA及配電開關及下級配電開關和滑觸線均不能滿足擴容后供電要求。
照此，原供電變壓器及低壓配電柜及滑觸線全部要改造，重新設計，而且變壓器容量要加大到4000kVA以上，這樣，開關的短路容量要求更高，供電電纜更多，滑觸線全部更換，施工難度更大，從而改造費用巨大，停產時間長。
根據負荷計算結果，也曾考慮過在電氣室采用低壓側無功補償方案，由于電氣室空間限制和投資的限制，也曾考慮加大變壓器容量的方案。但變壓器容量已選最大，無法再擴容。
為了既保證變壓器總輸出容量不增加，又解決新增設備的供電需要，經過多方比較、論證，最后決定采用低壓就地動態無功補償方案。
2無功補償方案的選擇
由于主廠房吊車負載存在功率因素低的特點,主要按以下幾點確定選擇方案：
1)能采用就地補償的地方盡量選用就地補償方案、就地平衡負載無功功率，以消除無功功率對供電系統的影響，使整個供配電設施都以較小電流供電從而損耗最小；
2)選用動態補償方式補償無功功率，動態跟隨負載無功功率變化，不僅可以使供電電流減小，獲得較大的經濟效益，而且從根本上消除了靜態濾波器補償時網壓過高和過低對設備的損壞問題。
3)選用TSC(晶閘管投切電容器)補償方式，吊車供電負載屬于感性負載，采用可變的容性無功直接進行補償。
基于以上幾點，具有諧波治理功能的TSC就地動態無功補償方案是本工程無功補償方案的理想選擇。
2.1裝置主要特點
1)補償裝置動態響應時間為15ms，投切時間10ms。
2)TSC控制，電流過零點投切，補償電容入網、退網時電流均為正弦變化，對電網無沖擊。
3)可靠性提高。
2.2無功補償的作用及性能
提高功率因素，減少供電線路的輸入的無功功率，充分發揮現有變壓器容量。
3TSC動態無功補償裝置和其它補償裝置的區別
TCR動態無功補償（結構如圖二），其原理是通過改變可控硅導通角調整感性無功。固定電容器產生容性無功，靠調節裝置內可變的感性無功同固定的容性無功抵消作用，使補償裝置輸出大小可變的容性無功，其特點為當用可控硅作為接通電感的無觸點電子開關元件在改變其導通角時，可獲得不低于20ms的響應時間，并且沒有電流沖擊。主要缺點是裝置內部很大一部分無功相互抵消，裝置自身損耗比較大。所以，TCR動態無功補償雖然可獲得20ms的響應時間，但其結構龐大，造價成本高，比較適合高壓補償。
根據補償理論，低壓用戶就地補償從降低線路損耗和用戶變壓器增容方面來看，都比高壓補償效益明顯。
國內常用的無功補償裝置為靜態無功補償方式，（結構如圖三）此類裝置價格較低，本身損耗小。
但靜態無功補償方式的主要缺點為：
1)對波動負載不能及時響應，易產生過補和欠補，例如對大型電動機啟動過程無法補償，造成網壓動態下降。
2)在產生過補償時會造成網壓升高損壞用電設備。
可見這種靜態無功補償方式不能達到和保持最佳的補償效果，一般只適合于在無功功率變化不大或緩慢的場合。
而TSC低壓就地無功動態補償裝置的微機控制單元（結構如圖四）采用按無功功率投切電容器組的補償原理，只需一次到位，大大減少了開關動作次數。這種控制克服了按功率因素投切電容器組所帶來的不利因素。通常按功率因素投切電容器組需要多次投切才能找到合適的補償容量，開關動作次數多，影響了電容器的使用壽命，同時還不能保證電壓合格率。
該裝置應用的補償技術不需附加緩沖電感，可控硅以10ms速率直接將電容器投入電網，降低了補償裝置成本。而且，在電網電壓高低不同時可采用不同的補償算法，以確保不發生欠補償和過補償產生的電網電壓升高。
3.1無功補償地點的確立
3.1.1安裝在電氣室變壓器二次側水平母線上
可減少動力變壓器電力損耗，但配出線路及配出饋電開關及滑觸線全部要改。改造范圍大，投資多。
3.1.2安裝在吊車上直接與電動機并聯
這種方式補償效果最佳，但投資最貴，而且現場環境惡劣，且安裝、維修困難。
3.1.3安裝在現場滑觸線電源供電處
現場將按照滑觸線電源供電點數量增加控制室以安裝無功補償柜，從而減少線路損耗。而且環境比較好，容易維護保養。改造范圍較小，已實施就是此種方案。
上述用戶側就地補償方式可以使補償在以前的整個線路的電流下降，補償點越接近用電負載，其節電效果就越顯著。
因此無功功率補償不應僅僅局限于高壓側進行補償，同時應在用戶側進行就地補償。
無功補償裝置的位置布置示意圖見圖五。
圖五
3.2吊車無功補償量的計算
補償量的確定原則：
功率因素達到0.92以上，裝置運行中不會出現過補、欠補，且個別電容器損壞后仍能保證正常運行。
需補償的無功功率補償量為:
Qc=αP30qc
Qc-需要補償的無功容量
α-平均負荷系數取0.7~0.8
P30-總計算負荷kW
qc-補償率kvar/kW
根據以上公式可計算出需補償的無功功率及所需補償裝置
將現供電的功率因數由0.5提高到0.92，計算結果見下表三：
二期工程負荷計算
Pjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kVA)CosØIjs(A)
鋼水接收跨149763816270．922474
加料跨172073318690．922843
表三
4結論
根據表一～表三及上述計算和分析，得出結論：
動態無功補償范文第2篇
論文關鍵詞：配電系統；動態無功補償裝置
一、配電系統中的動態無功補償裝置
無功功率補償，簡稱無功補償，在電力供電系統中起到提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網供電質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統的電壓波動，諧波增大等諸多不利于電網安全運行的因素。無功補償分動態和靜態兩種方式。靜態無功補償是根據負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態補償是根據負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。一般的補償是有級的，也就是常用的補償裝置如電容，是按組來進行投切的，也就是用電系統里產生的無功不會是你補償的一樣多，但是由于這種補償已經將功率因數達到了例如0.95，已經很好了。但是有的負載，其工作時無功的變化量非常大，且速度非常快，可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功在工作時也是不規則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現的，只能用“動態”補償。
所謂“動態”即快速性、實時性，一是補償速度一定要快；二是用電負載需要多少無功，補償裝置就補償多少無功。這是動態補償的兩個基本特征。但不是非得兩個都具備才是動態補償，有的負載雖然無功變化快，但是無功量的改變是固定的，此時用速度快的無功補償也可以辦到，也就是說這個動態補償強調的單單是迅速。
動態無功補償裝置由高壓開關柜(包括高壓熔斷器、隔離開關、電流互感器、繼電保護、測量和指示部分等)、并聯電容器、串聯電抗器、放電線圈(或者電壓互感器)、氧化鋅避雷器、支柱絕緣子、框架等構成。動態無功補償裝置根據改善和提高功率因數，降低線路損耗，充分發揮發電、供電設備的效率功能強大，液晶字段顯示，性能可靠穩定，抗干擾能力極強。靠無功控制器根據線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當，功率因數才會達標。
無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無功功率型、無功電流型。功率因數型這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果。用于動態補償的控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。
二、動態無功補償裝置最優利用方法與原理功能
配電線路無功補償即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。線路補償點不宜過多，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象；保護措施也要一切從簡，可采用熔斷器或者避雷器作為過流和過壓保護。線路補償方式這種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護等優點，適用于功率因數低、負荷重的長線路。
在低壓三相四線制的城市居民和農網供電系統中：由于用電戶多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時間的不同。所以，電網中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這種用電不平衡狀況無規律性，也無法事先預知。導致了低壓供電系統三相負載的長期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。 電網中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會影響變壓器的安全運行，最終會造成三相電壓的不平衡。
調整不平衡電流無功補償裝置，有效地解決了這個難題，該裝置具有在補償線路無功的同時調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以內。
工作原理：無功動態補償裝置由控制器、過零觸發模塊、晶閘管、并聯電容器、電抗器、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機進行分析，然后計算出無功功率并與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入并聯電容器組。
目前，國內的動態補償的控制器和國外的同類產品相比還要有很大的差距，一方面是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統特性容易漂移，維護成本高；另一方面是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好。另外，相應的國家標準也還沒有達到一定標準，這方面落后于發展。但是運算速度快，抗干擾能力強，最重要的是有很好的完成動態補償功能。
無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。
動態無功率補償裝置的主要功能：1、提高線路輸電穩定性；2、維持受電端電壓，加強系統電壓穩定性；3、補償系統無功功率，提高功率因數，降低線損，節能損耗；4、抑制電壓波動和閃變；5、抑制三相不平衡。
動態無功率補償裝置的主要問題：1、電容器損壞頻繁。2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發生熔斷。3、電容器組經常投入使用率低。
三、在配電系統中動態無功補償與靜態補償區別
（一）前者表示靠無功控制器根據線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當，功率因數才會達標，否則，不論補償量過小或過大，功率因數均偏小。
（二）動態無功補償的定義是這種響應動作時間小于1S，一般是通過可控硅投切電容組TSC、可控電抗器調節無功TCR型SVC或利用IGBT器件調節的靜止性無功發生裝置SVG等來實現。靜態補償可以是固定的通過隔離開關或熔斷器斷電后進行人工調節的裝置，也指響應時間大于1S的自動投切裝置，如接觸器投切電容組的方式。
四、應用
（一）SLTF型低壓無功動態補償裝置：適用于交流50Hz、額定電壓在660V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業。安裝環境：周圍介質無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵埃。無劇烈震動和顛簸，安裝傾斜度
（二）SHFC型高壓無功自動補償裝置：適用于6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。技術特征：電壓優先，按電壓質量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處于規定范圍。
動態無功補償范文第3篇
關鍵詞：鋼鐵企業 無功 諧波 SVC
1、前言
鋼鐵企業是傳統的用電大戶，也是污染大戶，鋼鐵的產量及質量都會影響到電能的損耗。隨著現代電力電子設備和非線性負荷的大量應用，使電網供電質量受到嚴重影響，尤其是各種電力電子開關器件的大量應用和負載的頻繁波動是最主要的干擾源，對電網的穩定造成一系列不良影響。隨著低碳經濟的提出，鋼鐵企業的節能降耗問題也日益突出，解決此問題刻不容緩。
鋼鐵企業用電所產生的電能質量問題是多種多樣的，造成的危害非常地嚴重。它們產生大量的無功功率和諧波，對電網和用電設備等產生很大危害。軋機等大型三相對稱負載頻繁變動電機工作時，當軋機主傳動采用直流調速，交-交變頻調速時，軋機（咬鋼）加速期間，不僅僅產生有功沖擊負荷，還產生巨大的無功沖擊負荷。對電網造成如下影響。
（1）引起電網電壓下降及電壓波動，嚴重時使電氣設備無法正常工作使功率因數降低。
（2）產生有害諧波，主要是5，7，11，13次為主的奇次諧波及其他高頻諧波，使電網電壓發生嚴重畸變。
電弧爐，精煉爐是冶金行業的重要生產設備，是典型的非線性無規律負荷，超高功率電弧爐電極與廢鋼之間的短路，斷弧以及電弧本身的不穩定性，造成有功功率以及無功功率的劇烈波動，從而造成嚴重的電壓波動及閃變。電弧爐接入電網會對電網產生一系列不良影響。
（1）導致電網嚴重三相不平衡，產生負序電流。
（2）產生高次諧波，普遍存在如2，4次偶次諧波與3，5，7次等奇次諧波共存情況，電壓畸變更趨復雜化。
（3）存在嚴重的電壓閃變。功率因數低，生產效率低，損耗變大。
除了電弧爐和鋼包精煉爐等主要用電設備外，在鋼鐵企業，不論是煉鐵，煉鋼，軋鋼還是燒結，連鑄等，還有大量的輔助用電設備采用交直流調速，形成分散的諧波源。
2、無功的產生及補償裝置
什么是無功功率？無功功率就是對電網向負荷傳遞能量沒有貢獻，在電網和負荷之間循環交換的能量。
什么是諧波？簡言之，就是與標準的三角函數不一致的波形。一般說來，在復雜電力環境中，對于電壓，電流信號采用傅立葉分解可以將這些波形分解成為工頻頻率為50Hz的三角函數波形的整數倍頻率或分數次頻率的波形的級數和的交流信號成分。
諧波的產生
隨著經濟的發展和技術的進步，各種電力電子器件不斷成熟，帶來了各種非線性負載的大規模使用。如各種可控硅，變頻調速，電子調壓，電解化學，礦井提升，電氣化牽引等工業設備；以及常規的照明，空調，UPS，電梯，電腦及外設等商業設備。這些非線性負載的使用不可避免的會產生非正弦的諧波，污染并加大了電網的負擔，進而影響其他設備的正常工作，嚴重時甚至會損壞設備。
無功和諧波的危害
1.無功增加供電設備容量，增加設備投資。
2.無功增加供電設備及線路損耗。加劇了變壓器，電機等感性負載的銅損和鐵損，導致設備的非正常發熱，并影響其輸出功率，增大了噪音；
3.無功影響供電電壓，降低產品質量，縮短生產設備使用壽命。
4.諧波使公用電網中的元件產生了附加的諧波損耗，大量諧波流過中線時會使線路過熱甚至發生火災。
5.諧波影響各種電氣設備的正常工作。影響了各種現實，計量等儀表的精度（干擾各種通訊，監控，精密電子設備的正常工作，甚至將其燒毀；干擾各種繼電保護等設備的正常工作，造成斷路器的拒動或誤動，擴大事故）
6.諧波會引起公用電網中局部的并聯諧振和串聯諧振。
7.諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作。
8.諧波會對鄰近的通訊系統產生干擾。
9.諧波會加劇集膚效應，造成電纜的發熱，加劇對絕緣的破壞。造成電容器的過流，縮短了其使用壽命甚至直接造成爆炸等破壞；
10.引起晶閘管等設備的誤觸發，導致設備故障；
11.加大了電網的非正常損耗，加劇電網內設備的提前老化，并增大了誘發電網諧振的可能。
采用濾波裝置可將畸變的波形補償為標準的正弦波形，使非工頻的三角函數波形總量低于國家標準。
現階段主要的補償方式是無源濾波裝置和有源濾波裝置兩種。無源濾波裝置是一個單調濾波裝置，可以用來消除某一固定頻次的諧波；有源濾波裝置是一個應用高頻電力電子開關的四象限逆變器。相比而言，有源濾波裝置不僅構造原理先進，而且補償頻次廣泛，補償效果也優于單調濾波裝置，補償特性不受電網阻抗的影響，不會與電網發生諧振。有源電力濾波裝置（APF，Active Power Filter）以并聯的方式接入電網，通過高精度采樣CT實時監測負載電流，轉換成數字處理器可讀的信號后通過一系列的運算，以PWM調制方式，控制核心的智能功率模塊輸出與諧波分量大小相等，相位相反的電流，達到消除諧波凈化電網的目的。優勢在于快速響應能力，高度的可靠性，大容量的補償能力，簡單的操作方法和結構，高性價比，節能降耗能力。
無功補償裝置主要應用在電弧爐，軋機，電氣化鐵路的供電系統，遠距離電力傳輸，提升機等其他重工業負載，城市二級變電站等領域。
動態無功補償范文第4篇
關鍵詞：煤礦 變電站 無功補償
鴛鴦湖礦區清水營煤礦是一座現代化特大型礦井，建設產能規模為1000萬噸，年。由于清水營煤礦選用了大量的變頻控制及直流拖動系統，其產生的諧波電流不可避免的對電源質量造成污染，為消除諸多大功率變頻、直流設備產生的諧波及無功沖擊，減少無功能耗，清水營煤礦在110kV變電站裝備了10kVTCR型高壓靜止型動態無功補償裝置(SVC)，在10kV高壓側集中進行無功補償。通過兩年的運行證明了該裝置穩定可靠，在煤礦大規模推廣應用有著非常廣闊的前景。
1、設計方案
設計參數：
清水營煤礦(含選煤廠)電力總負荷：
總有功功率：42860kW，總無功功率：33967.73 kvar
功率因數：0.95，無功補償總容量為2×10000kvar
補償后無功功率：13967.7kvar，視在功率：45078.6kVA
全礦年耗電量：180012000kWh，噸煤電耗：18.0度／噸。
通過計算，清水營煤礦110KV變電站設計安裝了三臺SFZ10-M-31500/110±8×1.25％/10.5主變壓器，容量為31500KVA，進線電壓110KV，二次側輸出電壓10.5kV。一次側兩回進線接線方式為雙母線分段式，二次側三回進線接線方式為單母線分三段接線。兩套10KV靜止型動態無功補償裝置(SVC)分別掛接在10KVⅠ、Ⅲ段母線上，每套SVC裝置的TCR部分有效補償容量為10.5Mva，FC部分設置3次、5次、7次共三組單調諧串聯諧振濾波器，每套SVC裝置占用4臺出線柜
2、裝備TCR+FC型SVC裝置的目的
裝備sVC裝置主要實現3個目的：(1)抑制電壓波動，減少電壓波動沖擊，確保用電安全。(2)動態補償無功容量，改善功率因數，實現節能降耗。(3)吸收電網諧波，消除諧波危害，提高用電質量。
3、TCR+FC型SVC裝置的工作原理
sVC裝置自動實時跟蹤負荷的工作狀態，確定所需補償的感性無功功率，發出所需的觸發脈沖，通過光電轉換及光纜傳輸，對TCR晶閘管閥的觸發角進行控制，調節通過相控電抗器的電流從而實現感性無功功率的動態調節。使Fc濾波器提供的總容性無功功率一負荷產生的動態無功功率一相控電抗器所需補償的動態感性無功功率=O或一定值。從而使用戶流入電網的無功功率趨于零(或一定值)。使電網的功率因數保持在設定值，電壓幾乎不波動，從而達到無功補償的目的，以抑制負載波動所造成的系統電壓波動和閃變。晶閘管閥及電子設備的動態響應很快(小于10ms)，實現了實時動態無功補償。依靠FC回路的作用，濾除了高次諧波電流，提高了電源質量。
4、TCR+FC型SVC裝置的優點
(1)做到了無功動態補償與諧波治理的有機結合。(2)響應時間快、實現了實時動態無級補償。(3)對不平衡負荷，能實現分相調節、消除負序電流，實現三相電流平衡。(4)能平衡有功，補償無功、控制電壓閃變、保證功率因素，提高供電質量，確保供電安全。(5)與傳統電容分級投切補償相比，不會出現過補、欠補等現象，不會對電網產生污染。
5、應用效果
自2008年4月1日清水營煤礦110KV變電站投運以來至2010年4月1日，TCR+FC型高壓靜止型動態無功補償裝置(SVC)運行穩定可靠，確保了供電質量，對每月功率因數進行統計。
從統計中可以看出，功率因數―直保持在0.99以上的范圍內，且功率因數較為恒定，取得非常好的動態無功補償效果。
(1)通過實際檢測，電網供電電壓波動及電壓畸變率均小于2％，高次諧波對電網質量的影響在要求范圍內，電網供電質量良好，滿足供電部門的各項要求。
(2)由于功率因素較高，還可獲得電費優惠的獎勵。通過統計2008年4月1日至2010年3月30日，清水營煤礦總計消耗電能4486.46萬度，按照平均電費0.7元／度，實際應支出電費3140.522萬元，以0.9為標準計算力調電費，根據國家相關相關規定，功率因素在0.95以上，實際電費收費將減少0.75％。故應減少電費=3140.522萬元*0.0075=23.55萬元。如按照設計能力1000萬噸／年達產后，每年消耗電能18001.2萬度，支出電費12600.84萬元，按照功率因數為0.9的標準計算力調電費，僅此一項每年可減少94.5萬元的電費費用支出。
(3)同時提高了有功功率，可減少變壓器負荷側電流，降低變壓器銅損，僅此就可節約大量無功損耗，使用效益尤為可客觀，
(4)此裝置能夠更好的支持大量的變頻設備安全可靠運行，變頻設備可以充分發揮節能的優勢，僅清水營煤礦投運的主井皮帶10KV高壓變頻系統、通風機0.69KV低壓變頻系統在目前產能僅為設計產能四分之一的情況下，節能效益十分明顯，每年節約能耗支出在300萬元左右，長期使用效果將更加明顯。
動態無功補償范文第5篇
關鍵詞SVG 無功 補償 應用
Abstract The exothermic welding copper bolts, widely used in domestic metro power supply return cable .This paper mainly analysis of the factor of subwaycharging capacitance wattless which would send a fine, low power and so on. And then take Shenzhen metro line three110kV Caopu main substation reconstruction for instance to propose to solve the problem of lowpower factor of electric charging scheme of main transformer in Metro. This paper starts with analyzing of SVG in the pract- ical application ofrecommendations for improvement. Finally point out that is most important for the SVG dynamic wattless compensation device in high volt- age power supply subway system.
Keywords SVG idle , equalize , application
中圖分類號： U223 文獻標識碼： A 文章編號：
1 引言
隨著城市軌道交通建設的快速發展，地鐵供電在城市電網中所占比重也越來越大，因而地方供電局對城市軌道交通供電系統質量要求也越來越高。地鐵供電功率因數的高、低，對改善供電系統質量、節省電能具有積極的意義。由于供電系統的特殊運營機制和負荷特性，使地鐵供電系統長期滿足不了供電部門對用戶端電能質量的要求。通常電力管理部門按照相關電力管理規定，對用戶端計費點功率因數設定下限值（如廣東地區功率因數按不低于0.9）來考核，對功率因數達不到0.9要求的單位，每月征收最高達基本電費1.3倍的力調電費。因此，如何解決地鐵高壓供電無功補償問題成為各地鐵運營供電部門急需課程，本文將以深圳地鐵三號線為例，對城市軌道交通增設SVG動態無功補償方案及經濟效益進行探討與分析。
2 深圳地鐵三號線草埔主所運行情況
2.1三號線供電方式
深圳地鐵三號線全長約42公里，30座車站，其中地下站14座、高架段16座。全線供電系統采用集中供電方式，先由各主變電所將110kV降壓為35kV后，通過環網向各供電分區提供電源。雙龍～六約由110kV銀海主變電所供電，益田～通心嶺由110kV文化中心主變電所供電，紅嶺～丹竹頭由110kV草埔主變電所供電，同時草埔主變電所還給5號線黃貝嶺～楊美10個站供電。
2.2 110kV草埔主所功率因數及力調電費征收情況
深圳地鐵三號線110kV草埔主所計費電度表設在2.7公里外的供電局220kV 清水河變電站出線端。2010年～2012年3年時間內，因未增設SVG無功補償裝置，功率因數長期達不到0.9，而被供電局多收力調電費（實為罰款）約1158.6萬元。
表1 草埔主所歷年力調電費表
3 功率因數偏低原因分析與危害評估
3.1 功率因數偏低的原因分析
1）、地鐵行業運營的特殊性，白天運營負荷相對較高，且時刻在變化，晚上停止運營后負荷很低，功率因數基本在0.2-0.4之間。且深圳地鐵三號線草埔主所110kV電纜線路長約2.75公里，而相應的35kV供電環網中，電纜單根總長累加約200公里，因而電纜容性負荷較大，是計費側長期功率因數難以達到0.9以上的主要原因。
2）、地鐵供電設計的特殊性，地鐵供電負荷設計是按遠期最大用電需求量來考慮設計的。運營初、中期，尤其是地鐵調試和試運營期間，行車密度小、客流小及部分商業開發滯后等，導致用電負荷率偏低，功率因數偏低。
3）、地鐵供電受季節影響大，春冬季地鐵用電負荷大幅減少，也是導致系統有功偏低、相對容性無功較高，對電網的整體功率因數偏低的重要原因。
3.2 危害評估
經對深圳地鐵5條線進行調查發現，深圳地鐵功率因數偏低主要是大量高壓電纜產生容性無功在本系統中無法得到補償，而向地方供電局電網反送大量容性無功。而電網一般電力用戶是向電網輸送感性無功的，因此一般電網需要容性無功補償，地鐵容性無功倒送實際上對地方電網無實質性損害，同時還有利于補償電網容性無功。但輸電效率和輸電損耗會增加，供電電能質量會降低。因而地方供電局規定用戶無論感性無功還是容性無功都不能向電網輸送。否則，按規定增收最高達1.45倍基本總電費的力調電費。
4地鐵高壓供電功率因素偏低整改
4.1 功率因數偏低整改方案選擇
目前市場對一般電力用戶無功補償普遍采用并聯電抗器或電容器靜態投切方式，多以電容補償為主。而國內110kV地鐵高壓供電需要電感補償，而原傳統補償方式對地鐵這種頻繁變化的負荷特性難以實現。若采用低壓400V就地補償，不但解決不了高壓計量側功率因數問題，反而會使計量側功率因數更低，原因是地鐵低壓總負荷呈感性的，需補容性無功，而高壓計量側容性無功已經偏高。因此，地鐵低壓補償及傳統補償方法難以實現。
隨著第三代無功補償技術SVG雙向動態無功補償技術出現，解決了地鐵110kV高壓供電無功補償的難題。SVG核心部分采用大功率IGBT組成的逆變器進行無功功率補償，最大優點能實現雙向無功連續調節。根據深圳地鐵三號線110kV草埔主變電所地下站受限吊裝入口小影響，選用SVG+并聯電抗器的補償方式接入主所35kV母線進而實現110kV計量側的無功補償。
4.2 容性無功補償容量計算
根據深圳軌道交通供電系統的資料，獲取計算所需要的設備相關資料，包括電纜的長度、型號等電氣參數；變壓器的額定參數和不同運行情況下負載率；機車負荷的額定功率和功率因數；通風照明負荷的額定功率和功率因數等。利用這些有效參數即可進行容性無功補償容量計算。下面以草埔主變電所35kV I段母線為例進行無功補償容量計算。
1）110 kV電纜充電容性無功計算
電纜型號YJLW03-Z-64/110KV-1*500mm2，電容參數C0=0.18μF/km（單相電纜的感抗相對較小可忽略不計）。
電纜敷設距離2.745km，則單相電纜的容抗為：6445Ω，三相電纜的容性無功功率：1.88Mvar
2）主變的空載感性無功容量計算
經查《電氣設備實用手冊》110kV/35kV變壓器空載電流按0.9%計算，有功損耗為0.545MW。變壓器為40MVA，其空載最大感性無功為：
Q2=。
3）35 kV及以下負荷需補償的容性無功計算
根據地鐵特性，動照負荷無補償時功率因數在0.70-0.85，且呈感性。牽引機車功率因數較高，通常在0.95以上，可不考慮。同理，用110 kV 計算方法可計算出35 kV及以下各種不同電纜、變壓器等無功容量。經計算得出約需補容性無功Q3=3.905 Mvar 。
4）需補償總容量計算
Q= Qc+ Q1+Q2=（-1.88）- 3.905+0.3558= -5.42 Mvar
經計算需補償為感性無功約5.4 Mvar ，根據現場條件，草埔主變電所選用2.4 Mvar SVG+3 Mvar并聯電抗器進行補償。
5 改造后經濟效益分析及存在問題
5.1直接經濟效益
SVG投運前一個月，夜晚功率因數在0.2-0.3之間，白天功率因數在0.5-0.8之間，當月功率因數罰款56.58萬元， SVG+電抗器投運后，月平均功率因數大幅提高至0.95，當月獎勵達到5.5萬元。半年節省力調電費約115萬元，預計全年節省力調電費約230萬元。
5.2減少線損和變壓器銅損
功率因數提高，能較好減少系統的有功線路損耗和變壓器銅損，大大提高輸電效率。功率因數提高后線路節省有功功率損耗及變壓器銅損計算方法如下：P=[1-（cosφ1/ cosφ2 ）2]×（PL + PT ）
cosφ1、cosφ2：分別代表補償前、后的功率因數；
PL：代表有功線損，PT 代表變壓器銅損。若PL+ PT年損耗按72萬度計（總量8‰），功率因數從0.75提高到0.95,減少損耗達37% ，年節省約27萬度。
5.3 SVG改善了供電系統的電能質量，削弱空載或輕載時長線路的電容充電效應所引起的工頻電壓升高，限制系統電壓升高和操作過電壓的產生，確保線路的可靠運行。并減少電壓波動延長設備的使用壽命。
5.4大容量SVG+并聯電抗運行時，在全國地鐵范圍內應用極少。草埔主所電抗器投入和切除易產生操作過電壓及高次諧波。經進行模擬仿真計算，并在電抗器前端加裝避雷器與RC保護回路后運行正常。
6 小結
SVG動態無功補償裝置能實現快速雙向動態調節無功的目的，其優越的性能在深圳地鐵三號線草埔主變電所改造工程中充分地體現出來，投入運行后補償效果顯著。不但大幅度提高了110kV系統功率因數，改善了電能質量，降低了有功損耗，還產生了良好的經濟效益，是未來地鐵供電無功補償的發展趨勢。
參考文獻
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