动态无功补偿装置应用及发展

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1、动态无功补偿装置应用及发展1.背景近年来，各电力用户对电能质量的要求越来越高，对电能应用过程中出现的各种电能质量问题越来越重视。这是因为一方面现代化生产过程中所使用的各种先进设备对供电质量的敏感性不断增加。传统的机电设备对供电质量的要求低，能在较大变化范围的供电质量下正常工作，但现代广泛使用的自动化流水线生产线、以微处理器为核心构成的各种电气设备、精密加工仪器、机器人等先进技术，他们能否正常工作都取决于是否有高质量的供电。一旦出现电能质量问题，轻则造成设备故障，重则造成整个系统的损坏，由此带来的经济损失难以

2、估计。另一方面大量以提高生产效率，减少环境污染而采用的基于电力电子技术的现代化设备正成为主要的电能质量问题的根源。比如工业系统中各种调速设备正在取代传统的电动机直接驱动方式成为主流，相应地所带来了谐波、无功、闪变、三相不平衡等电能质量问题。也就是说新型的电力电子设备具有双面性，它既是电能质量的敏感对象，也是电能质量的污染源。基于电力电子新技术成功解决实际生活环境中看得见的污染的同时造成了电力系统中看不见的污染，污染问题不是得到了解决，而是在一定程度上进行了形式的转换。因此用户端大量非线性负荷正式成为新型电能

3、质量恶化的主要因素。不论是低压小容量家用电器还是高压大容量工业交直流变换装置中存在的各种变流器，它们都以开关方式工作，会引起电网电流、电压波形的畸变。如电弧炉、弧爆设备等是主要的冲击源、谐波源和不平衡源。电能质量是一个本身模糊的概率，所以不同的人从不同的角度出发给出了许多不同的定义，但是电能质量可用功率因数、电压波动、谐波含量、闪变、负序电流和三相不平衡度等指标来表示。1.1.电能质量问题及危害在我国当代的主要电能质量问题是无功和谐波，涉及负序和电压波动和闪变等方面，主要表现如下：(1)功率因数功率因数是供

4、用电系统的一个重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需要大量的无功功率功率由电源端送给负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。用电设备大都为感性负荷，功率因数低引起线路电流增大，使得供配电设备的容量不能充分利用，降低了系统的供电能力；电流有效值增大，使得设备和线路的损耗急剧增加、电压损失加大，使得负载端的电压质量下降；对发电机而言，无功电流增大，使电机的去磁效应增加，端电压降低，使得发电机的出力降低。(2)谐波含量工业的发展使得越来越多的电力电子设备及其非线性负荷

5、在电网中获得应用，这也使得谐波污染问题更加凸显出来。谐波不仅会造成电网污染和危害电力系统正常运行外，还会带来大11量谐波损坏，浪费能源，并危害各种节电设备。谐波会引起电网的附加损耗，一般来说，谐波电流和基波电流相比所占比例不大，但是谐波频率高，导线的集肤效应使得谐波电阻增加很多，因此由谐波产生的损耗也大；谐波会引起旋转电机和变压器的附加损耗，谐波对旋转电机和变压器的影响主要是引起附加损耗过热，其次是产生机械振动、造成和谐波过电压，这些都会缩短电机或变压器寿命，严重时还会损坏电机或变压器谐波对电力设备的危害大

6、，谐波存在会对电力设备造成损坏，加速绝缘老化，谐波叠加后的电压峰值会降低其绝缘性能，严重的谐波过流使得设备的损耗增加，发热加剧；谐波干扰通讯和继电保护等设备，谐波对计算机、通讯、继电保护、电表等弱点设备进行干扰，影响正常的工作和生活。(3)负序电流由于单相负荷和三相不对称负荷的使用，产生了较大的负序电流。较大的负序电流使得旋转电机产生逆向旋转磁场，导致转子产生谐波电流，电机热功率增大，功率降低；负序还容易导致电力系统以负序为启动的继电保护误动作；负序造成电力系统容量和设备容量利用率低，还造成附加损耗，造成电

7、压不对称，降低发电机和电动机出力等不良影响。(4)电压波动和闪变电压波动和闪变的出现是供电系统的特征造成的，任何负荷的改变都会造成电压的波动。波动和闪变主要是由于负荷在0.01秒到数十秒时间内重复反复变动，或由于偶然暂态过程，如电机启动造成。如果这类负荷容量较大将足以通过公共阻抗引起同一公共母线连接点处的电压波动和闪变。大型冶炼厂的电弧炉、大型采矿转绕电动机工作具有不确定性和重复性，是主要的波动和闪变来源。波动和闪变的主要危害是损害人体的健康和视觉功能。因波动和闪变造成的白识灯发光不稳定，计算机显示屏闪烁将

8、影响人的视力。因此，电能质量问题给电力系统和用户都造成了多方面的危害。这些危害轻则造成电能损耗的增加和产品质量的下降；重则造成企业的生产中断和停顿，甚至发生电网解列，出现像美加大那样的停电事故，破坏经济、社会和生活的正常秩序，造成重大的经济损失和深远的社会影响。这种巨大的无形损失远大于直接损失动态电能质量问题已经成为目前影响供电可靠性的主要干扰，这是现代信息化社会供电质量问题不同于以往任何时代的特征。如何改善动态