無功補償的重要性

【文章摘要】

對于用電設備的功率因數，其用途可以對測算電能損失。在實際中現場技術可以對達不到標準的功率因數進行調整，使其滿足電路要求，實現節約電能的目的。本文分析了無功補償的作用和近年來無功補償得應用方式，對于無功補償技術的應用，在低壓的電網中和耗電設備中節約電能達到提高功率因數的目的已成為一種必然趨勢。

【關鍵詞】

無功補償；補償手段；功率因數

1 無功補償的基本知識

無功補償的原理

有功功率，無功功率為電網輸出功率的內容。機械設備通過能的轉化直接將電能轉化為人們日常所需的機械能、熱能、化學能或聲能，并利用這些能直接為人們工作，通過用電器做功的形式，其中能的轉化功率稱為有功功率！若電能可以與其他形式的能在電網中進行往復性的相互轉換，必要時候還可為電氣設備做功提供一定的能！則此過程的轉化功率稱為無功功率，此電能大多于電磁元件建立磁場，電容器建立電場時所占用。電流在電感，電容元件中做功時，電流電壓不同相位！電流滯后電壓90℃。是電流在電感原件中做功。若超前則是于電容元件中做功。同一電路中，電感可通直隔交，而電容則通交隔直，所以二者電流反向相位反向。利用此原理，若于電磁元件電路中合理配置電感，電容元件，利用其電流方向的性質，讓其電流相互抵消，使相位差縮小，即可達到更加有效的利用電能做功的目的，這就是無功補償的道理。

在電路中，需要無功功率的都是感性負荷，感性元件和容性元件接入同一電路中既為無功補償。因容性裝置儲能多，在電路中釋放能量，釋放的能量由感性負荷吸收。在此過程中能量得到轉化。因為感性負荷需要的無功功率能從容性裝置中得到補償，這個過程稱為無功補償。（1）

2 無功補償設備及無功補償的方式

根據補償方式的不同，有三種劃分，調感式設備，調容式設備及靜止無功發生器設備。前二種屬于無源式補償裝置，靜止無功發生器屬于有源發生裝置。現今使用較廣的是無源補償裝置，而以調容式為主，因為調感式裝置一般裝有鐵芯，而采用調容裝置一般占地較小，成本較低。此外，要想改變晶閘管的補償容量可調整晶閘管的導通角，此種方式既為調感式補償，而電網中，大多時候都是需要補償容性的無功功率，采用調感式須串聯比較大的電容，因此，負荷側主要采用調容式，比較大的電能傳輸系統則采用調感式。靜止無功發生器是較為新型的補償裝置，其可補償容性無功功率，又可補償感性無功功率。是新一代的無功補償裝置。（4）

2.1 交流斬波無功補償器

在傳統并聯無功補償電容的基礎上，在電網和電力電容器之間加入一個交-交變頻接口電路的控制，得到一超前電網電壓90°，可通過對對容性電流的幅值調節。實現對交流網側感性無功功率的連續動態的補償。最終使得網側功率因數為1.交流斬波無功補償器主要由網側濾波器，交-交斬波器及補償電容器組成。

2.2 動態補償的晶閘管投切電容器（TSC）

對于電網中的無功功率進行的方法有多種，而大多采用裝設補償晶閘管投切電容器。因為晶閘管電流的特殊性，將二個晶閘管反并聯即可將電容器和電網分開的作用，此法用于晶閘管投切電容器設備中。當電網的無功功率欠佳時，晶閘管導通，電容器接到電網中，對無功功率進行補償。若晶閘管關斷，則電容器脫離電網，此時電路不需要補償。

晶閘管投切電容器的優點在于對無觸點開關方式的實現，如高頻率的開通與關斷，且在開通和關斷過程中，沒有觸點可避免開通與關斷過程中產生的電弧，燃燒觸點。而且因其響應速度快，控制精度得以有效提高。晶閘管投切電容器由于其他開關在于，晶閘管響應要快得多，可以提高控制精度。更加方便的實現零電壓投切控制，另外，出于其響應速度的提高，一些最新的投切控制理論，也可以方便的用于實踐中（2）.

2.3 以補償感性無功功率的混合靜止同步無功補償器[HSTATCOM]

[HSTATCOM]由無源和有源部分組成，晶閘管投切電容器結構（TSC）為無源部分主要內容，投切開關為晶閘管與二極管反并聯組成的雙向開關。可保證電容器組無過度投切。抑制涌流，防止諧波放大的實現可通過于電容器回路中串聯電抗器。有緣部分（STATCOM）采用電壓源型逆變器，直流側利用電容器維護電壓恒定，逆變器與電抗串聯接入系統。為得到逆變器輸出的連續可調的感性，容性及無功電流保持系統頻率因數的100%，可根據系統電壓，負荷電流及電流信號控制逆變器的電壓的幅值和相位。

2.4 動態無功補償器（DSTATCOM）

近年來一種新型補償器在配電網無功補償和電網電能質量調整中得到了廣泛的應用，即動態補償器，動態補償器憑借其補償能力強，補償范圍廣，性價比高，且可對電網電壓閃變，電壓跌落，三相不平衡等電壓質量問題進行補償等特點奪穎而出！最為顯要的是其能綜合補償負載端的功率因數低的問題。

在不考慮電阻和電感損耗的情況下動態無功補償器不需要從電網吸收有功功率故系統電壓和逆變器的交流側電壓同相位，通過改變二者得相位差就可以改變連接電抗器上的電壓，進而控制其電流的大小和方向。而實際應用中由于連接電抗器和開關器件本身的損耗，及輸電線路得阻抗，管壓降等原因，系統電壓和逆變器交流側電壓，不可能等相位。由此帶來的損耗，歸算到交流側等效電阻，逆變器本身不需要消耗有功能量，這個能量由電網電壓提供。若想利用動態補償器補償無功功率的大小和性質，可通過改變動態無功補償器的輸出交流電壓幅值的大小及與電網電壓的相位的差值。以達到目的。

3 結論

文中主要介紹了無功補償技術的原理，介紹了現今社會對于無功補償技術的應用手段，對于近年來較為先進的無功補償方式的介紹，及各種補償方式對功率因數的影響以達到補償技術的經濟性、合理性、安全可靠性，達到節約的目的。

【參考文獻】

[1]賈時平，劉桂英編著.靜止無功功率補償技術[M].北京中國電力出版社，2006

[2]李耀斌.基于DSP的TSC型動態無功補償裝置的研究[D].西安科技大學碩士學位論文，2009

[3]張軍利.基于DSP的配電系統同步補償器（DSTATCOM）得研究[D].西安理工大學，2007

[4]何一浩，王樹民.TSC動態無功補償技術評述[J].中國電力，2010年，第10期