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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇動態無功補償，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:動態無功補償;無功補償裝置;PWM技術;調容裝置;并聯電容器
中圖分類號:TM714 文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0022-02
目前電力系統中常用的無功補償設備主要有機械投切電容器裝置(MSC)、晶閘管投切電容器裝置(TSC)、晶閘管控制電抗器與固定電容器(TCR+FC)以及新興的靜止無功發生器(SVG)。MSC和TSC分別采用機械斷路器和晶閘管分組投切電容器,調節電容有級差;TCR+FC通過調整晶閘管觸發角的大小,改變補償電抗器所吸收的無功分量來改變固定電容器組發出的無功,屬于間接調節電容,經濟效益相對較差;SVG屬于有源方式,雖然被普遍認為是目前無功補償技術發展的主要趨勢,但是它的控制器設計復雜,成本昂貴,目前應用很少。因此,并聯電容器連續調容更有利于電力系統進行動態無功功率補償。
一、PWM技術原理
PWM連續調節電容的原理如圖1所示,其中電阻R和電感L是線路的電感和阻尼電阻,pulse1和pulse2是PWM發生器產生的二脈波PWM脈沖,控制k1和k2的開關來投切C1和C2。
圖1PWM連續調節電容原理
k1和k2互補動作,pulse1的寬度為Δt1,pulse2的寬度為Δt2,Δt1與Δt2之和Δt保持恒定,Δt1與Δt的比值為pulse1的占空k。根據PWM控制面積等效原理,即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時,其效果即環節的輸出響應波形基本相同。在Δt1時間內投入的電容C1與在Δt時間內投入的等效電容C對整個電路的作用效果相同,在1個脈沖周期Δt1和Δt2時間內分別投入C1和C2,與在Δt時間內投入等效電容C對整個電路的作用效果相同。調節脈沖占空比k可調節投入電路的等效電容,理論推導如下:
當Δt很小時,由于電感L的存在使得流過電容C1和C2的瞬時電流與流過電感的瞬時電流值相等設為I,在Δt時間內k1導通,根據等面積原理在Δt1內流過C1的等效電流為I1=I?■;C1兩端電壓大小為U1=■;流過C2的等效電流為I2=I?■;C2兩端電壓大小為U2=■;則等效電容C兩端的電壓為U0=U1?■+U2?■。整理得C=■。其中以k為變量對C求導,則當k等于C1/(C1+C2)時C的最大值為C1+C2,即等效電容的值可在C1和C2之間連續變化。
二、PWM連續調容應用特性
從理論上,占空比k可以在(0,1)之間連續變化,但實際應用中開關器件多選用IGBT、POW-ERMOSFET、GTO等電力電子器件,其開關頻率及耐沖擊電壓受到限制,此外綜合考慮電路中電感、電容的耐壓能力,應合理控制k的變化,選擇適當的C1與C2的比值。電路電感L、開關k1、k2、C1、C2所承受的最大電壓與占空比k的數學關系分析如下:
(一)電容兩端的電壓與k之間的關系
流過電感的連續電流為I=U/Z;其中Z=■;將C=■代入可得:
(1)
接著代入C1兩端電壓U1,可得表達式:
(2)
同理,代入C2兩端電壓U2,可得表達式:
(3)
(二)開關與電感電壓之間的關系
開關k1、k2及電感L兩端的電壓開關k1、k2導通在開通關斷瞬間承受的沖擊電壓為作用在兩電容間的電壓差即:Uk=U2-U1。整理可得:
(4)
將UL1、UL2表達式整理可得:
(5)
(6)
三、應用MATLAB建模仿真分析
用MATLAB建立的仿真模型如圖2所示:
圖2 MATLAB仿真模型
其中,理想交流電源u=Usinωt,ω=100π,U為141.4V,脈沖的周期Δt為0.01ms,即開關的頻率為100k,電阻R為0.1Ω,電感L為2.02mH,電容C1為100μF,C2為200μF。改變占空比k及C1、C2的值進行計算,分別代入上面所述的表達式,可得等效電容理論值C為240.96μF。
各電壓值分別為U1=35.79V、U2=161.06V、Uk=125.27V、UL1=16.06V、UL2=19.73V。應用MATLB中SimPowerSystems仿真分析得,穩態時電流波形如圖3所示,電容C1兩端電壓波形如圖4所示:
圖3 電流I波形示意圖
圖4 電容C1兩端電壓波形示意圖
測得電流I=10.86A,則測得電路中總阻抗Z=141.4/11.244,而等效電容和電路的總阻抗滿足式(11),代入C1、C2、L可測得等效電容為240.957μF,各電壓最值分別為U1=35.83V、U2=161.05V、Uk=125.31V、UL1=105.90V、UL2=19.645V。
占空比k取不同值時,理論計算值結果與仿真實測值比較見表1、表2:
表1各變量的理論計算值
表2各變量的仿真測量值
四、結語
仿真結果及理論計算表明,隨著k的增大電流I和等效電容C逐漸增大,當k增加到C1/(C1+C2)時,C有極大值,然后逐漸減小。U1逐漸增大,U2先增大后減小,Uk、UL1、UL2與C變化趨勢相同。本文采用PWM技術控制兩組電容器的投切使其在一個周期內投入系統的電容連續變化,從而減小補償電容器組的級差及補償電容器的數量,使投入電路中的等效電容連續變化。該方法克服了目前無功補償裝置中分組投切電容器時電容有級差的缺點,同時減少了補償所需電容器組的數量。
參考文獻
[1]黃志剛,張麟征.改進靜止無功發生器系統的模型控制及仿真[J].電機與控制學報,1998,(3).
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論文關鍵詞：配電系統；動態無功補償裝置
中圖分類號： U224.3+1 文獻標識碼： A
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?？?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?？繜o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。
【關鍵詞】無功補償 電容器 中性點 動態
基于用戶與各個部門要求越來越高的用電質量影響下，針對電網跟用戶而言，無功動態補償顯得非常關鍵。借助無功補償，可以實現低壓電網功率因素的提升，進而實現降低能耗的目標。下面，筆者分析了無功動態補償的基本方式、原理、實現策略。
1 動態無功補償的基本方式
動態無功補償設備借助電容器組與感性元件實時地調整無功，其中改變的感性無功，即系統當中提供或者是結合應用場合的特征添加于無功補償系統由感性元件提供，而對于固定容量的容性無功而言，其是由電容器組提供的。幾組電容器以及感性元件一起實現并聯，基本等容量跟電容器組分別是一個開關。這樣不但能夠對輸出的容量進行控制，也能夠投切進行控制，電容器容量不可調，屬于固定投切的。容性無功被一系列的電容固定地進行投入，這樣跟系統感性無功相比，剩余的容性無功形成，并且剩余無功可以進行動態性地補償。主控制器結合系統電流以及系統電壓對實時無功進行有效地計算，且結合大范圍無功投切電容與小范圍無功調節角度來補償系統的無功。
2 動態無功補償控制的原理分析以及實現策略
動態無功補償設備的實現方式是結合系統的工作現狀與實時無功進行。結合系統的無功，控制系統能夠對一系列的電容組進行控制，從而使基本的目標――恒定無功的控制對策實現?？刂葡到y能夠結合面板的旋鈕開關各自處在異樣的狀態當中。系統能夠獨立運行兩種狀態，即所謂的自動運行以及手動運行狀態。
作為一種半自動狀態的手動運行狀態來講，控制器結合系統的無功功率，在自動地進行調整之后可以將無功功率有效地發出，然而，用戶能夠結合系統的無功對電容進行自動地投切。工作過程中可控硅可以導通的最小角度是min，而最大角度是max，其也體現了可以發出的最大感性無功以及最小感性無功。在母線欠壓或者是過壓的現狀之下，被看作故障且對脈沖進行有效地封鎖。
在自動運行狀態之下，控制器部件在進行自動調整之后可以將無功發出，而且能夠投切電容組，從而投切電容組，最終使大范圍的無功調節實現。
倘若=min且Nc≥1，以及Qs-QtTc的時間，那么切下一組電容器，即Nc=Nc-1。
倘若=max且Nc≤Nmax以及Qs-Qt>-A%*Qc，且不間斷地保持t>Tc的時間，那么投入一組電容器，即Nc=Nc+1。
基于自動化工作的現狀之下，倘若母線欠壓或者是過壓，也就是U>Ugy或U
可控硅導通角度是，系統的實時無功是 Qs，工作過程中電容組的投入數目是Nc，也能夠設置其他一些參數，其具體含義如下所示：
給定的最大相角： max，即工作過程中可控硅不禁止的最大導通角度。
給定的最小相角： min，即工作過程中可控硅不禁止的最小導通角度。
欠壓門限值是Uqy以及過壓門限值是Ugy。
Qt：系y目標的無功數值，其決定因素是最小無功與最大無功，要么是通過目標無功進行設置。
Qc：電容器組容量。
A：投切彈性系數。
Tc：投切去抖時間。
Nmax：最大電容器組數。
倘若場地開關跟一系列的電容器對應一開關，那么這種情況下的電容器組屬于循環的投切，如此一來，能夠均勻地應用一系列的電容器，從而使開關與電容器的應用年限延長。能夠結合場地現狀（電容充放電時間）靈活地設置投切去抖時間，如此一來，能夠有效地防止電容開關頻繁地進行動作。
3 結語
總而言之，無功補償可以實現電網系統的大大優化，從而提升電能應用率與電壓質量。為此，將無功補償應用于配電網當中，屬于一項建設意義的節能對策。針對各種無功功率來講，應當結合其具體的應用原理，選用異樣的無功補償設備與方法，從而實現無功功率因數的提升，最終大大地降低用戶端、配電變壓器損耗的降低。
參考文獻
[1]王正風.無功功率與電力系統運行[M].北京：中國電力出版社，2009.
[2]申鳳琴.電工電子技術及應用[M].北京：機械工業出版社，2008：52-61.
關鍵詞：晶閘管投切電容器 控制系統 檢測系統
中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-00-02
隨著電力系統的發展和技術進步，電能質量問題日益得到重視，許多新技術設備應運而生。目前，為了減少損耗以及調整電壓，提高系統的功率因數，在各級變電站里廣泛使用了新型電容器組進行系統的無功補償，這些電容器組的正常運行對降低線損和提高電能質量起著重要作用。晶閘管投切電容器就是其中的一種，于近年來得到了較大發展。晶閘管投切電容器具有無功功率補償性能的優良動態，適合經常有波動性負荷和沖擊性負荷的電網。與機械投切電容器相比，晶閘管作為電容器的投切開關克服了采用機械開關觸頭易受電弧作用而損壞的缺點，可頻繁投切，且投切時刻可精確控制。晶閘管投切電容器的上述優良的動態性能，促使其近年發展迅猛，該文對該技術的現狀及最新發展動向進行了介紹。
1 晶閘管投切電容器的分類
晶閘管投切電容器（thyristor switched capacitor，簡稱TSC）是利用晶閘管作為無觸點開關的無功補償裝置，它根據晶閘管具有精確的過程，迅速并平穩的切割電容器，與機械投切電容器相比，晶閘管具有操作壽命長，開、關無觸點，抗機械應力能力強和動態開關特性優越等優點。晶閘管的投切時刻可以精確控制，能迅速的將電容器接入電網，有力的減少了投切時的沖擊電流的優點。TSC可按電壓等級或按應用范圍劃分。按電壓等級劃分為：低壓補償方式和高壓補償方式。低壓補償方式適用于1 kV及以下電壓的補償，高壓補償方式（即補償系統直接接入電網進行高壓補償）則對6～35 kV電壓進行補償。TSC按應用范圍劃分為：負荷補償方式和集中補償方式。負補償方式是直接對某一負荷進行針對性動態補償以消除對電網的無功沖擊，集中補償方式是對電網供電采取系統的補償，以解決整個電網無功功率波動的問題。
2 TSC的主電路
目前，TSC只有兩個工作狀態：投入和切除狀態。在投入狀態下，雙向晶閘管導通，電容器并入線路中，TSC向系統發出容性無功功率；切除狀態下，雙向晶閘管（或反向并聯晶閘管）阻斷，TSC的支路并不起到任何作用，不輸出無功功率。TSC主電路設計除了滿足分級快速補償要求外，還應考慮限制并聯電容器組的合閘涌流和抑制高次諧波等問題。TSC的關鍵技術是如何保證電流無沖擊，常見的接線方式有兩種：晶閘管與二極管反并聯接線方式和晶閘管反并聯接線方式。在TSC系統中，晶閘管反并聯方式是促使兩個晶閘管輪流觸發，接通和斷開補償回路。晶閘管反并聯方式的可靠性非常高，即使是某項損壞了一個晶閘管，也不會導致電容器投入失效或錯誤。晶閘管和二極管反并聯方式與晶閘管反并聯方式相比之下，速率較差，但經濟且操作簡便。晶閘管閥承受的最大反相電壓對于晶閘管反并聯方式是將電容器上的殘壓放掉時的電源電壓的峰值，晶閘管和二極管反并聯方式是電源電壓峰值的2倍。TSC系統中，為了限制因晶閘管誤觸發或事故情況下引起的合閘涌流，主電路中須安裝串聯電抗器，以抑制高次諧波和限制短路電流。而串聯電抗器后，電容器端的電壓會升高，所以額定電壓應選擇電容器高于電網的。電抗器的類型有空芯電抗器和鐵芯電抗器兩種，其中，而鐵芯電抗器限流效果較差，但造價低，空芯電抗器的限流效果很好，但造價也很高。所以選擇時，應通過經濟、技術等方面比較來確定。TSC主回路接線方式根據晶閘管閥和電容器的連接可分為三相控制的三角形接法、星形接法和其他組合接法。其中三角形與星形的組合接法既綜合了前兩種接法的優勢，也可提升補償裝置的運行質量，因此更為常用。根據電容器電壓不能突變的特性，TSC系統投切當電網電壓和電容器殘壓相差較大的時候，則很容易產生沖擊電流。當沖擊電流與正常穩定電流之比小于1.7倍時，可以認為沖擊電流對晶閘管和電容器的使用無影響。投切停止后，電容器上有電網峰值電壓，晶閘管在電網電壓和電容器直流電壓的雙重作用下，存在過零電壓，過零點觸發晶閘管是理想狀態，不會產生沖擊電流。
3 TSC的檢測系統和控制系統
TSC的檢測系統用于檢測電網與負載系統的相關變量，包括相位采樣部分、電壓與電流有效值測算部分、待補無功量與無功功率計算部分等。目前比較先進的技術則是利用微機同步相位控制技術和自適應晶閘管觸發技術進行檢測。當檢測到電容器兩端電壓與電網電壓大小等同，極致一樣時，瞬時投入電容器，電流過零時晶閘管會自然斷開，無需對電容器預先充電，也無需加裝限流電抗器及專門的放電電阻，則可隨時實現無投切電容器。依據電網與負載的不同功能和需求，TSC的控制系統可分為開環控制、閉環控制和復合控制三種?？刂莆锢碜兞堪娏?、無功功率、電網電壓、全周期時間、功率因數角和相位差角等。根據電信號參數，對電信號變量分析處理，在電容組合方式中選出最接近且不會過補償的組合方式，對無功功率進行實時補償。由控制系統發出投切指令，當補償系統所需容量不小于最小一組電容器容量時，可快速、平穩、高效地對設備進行補償。
4 晶閘管投切電容器的研究動向
目前，采用TSC裝置的缺點是：①補償電容器的投切可靠性低，容易引發諧振；②功率損耗過大；③電容器過電壓；④裝置的制造成本增加、復雜程度提高及故障率大等；⑤晶閘管投切具有誤觸發等問題。但由于TSC具有動態無功功率補償的優良性能，近年來該技術還是在低壓配電網中得到很好的廣泛應用。而針對TSC使用中的問題，國內外學者進行了相應的研究，研究內容主要針對以下方面：（1）尋找無功參量的快速檢測及控制新方法；（2）研制兼具補償無功和抑制諧波的多功能產品，控制振蕩問題；（3）探尋高壓系統中的TSC 技術；（4）提高TSC 產品可靠性，并降低其成本等。
5 結語
該文對TSC技術進行了探討，重點對TSC系統的主電路和檢測及控制系統進行了介紹，并對該技術的不足進行了探討，指出了目前的研究動向。TSC裝置具有優良的動態無功功率補償性能，特別適合于具有經常沖擊性負荷和波動性負荷的場所。隨著微電子技術和電力電子技術的進步，TSC 技術將會有更大的發展應用空間。
參考文獻
[1] 鞏慶.晶閘管投切電容器動態無功補償技術及其應用[J].電網技術，2007，12（增2）.
[2] 牛飛.利用單相晶閘管投切電容器實現無功補償[D].中南大學，2010.
關鍵字 牽引變電所高次諧波 功率因數有級調壓高壓動態無功補償 諧波抑制APF
1、引言
隴海線天蘭線和諧（交直交）大功率系列機車的運行，雖然顯著的改善了牽引供電系統的電能質量（機車本身功率因數的提高，系統網壓和諧波），但與傳統的電力機車（交直）相比最顯著的特征是諧波特性不同，對原有電氣化鐵路牽引供電系統在無功補償及諧波抑制方面產生了新的影響。
1.1存在問題舉例
(1) 2010年11月份以后天蘭線天水變電所靜態電容補償斷路器多次因過電壓、諧波過電流而頻繁跳閘。三陽川變電所、甘谷變電所靜態電容補償斷路器也因過電壓、諧波過電流而跳閘的次數有所增加。
（2）2010年11月份以后天蘭線天水變電所、三陽川變電所、甘谷變電所等所由于母線電壓的瞬間升高造成27.5KV所內自用變二次輸出電壓的瞬間波動致使所內直流系統監控裝置模塊、充電機模塊多次燒損。
（3）2011年6月份后鑒于和諧大功率系列機車自身無功補償系統功率因數提高，三陽川變電所退出A相、B相電容補償、甘谷變電所退出A相電容補償，但致使靜態補償裝置濾波功能失去作用。
（4）為保證牽引變電所交直流系統的正常運行，2011年6月份后，天蘭線多座變電所退出了27.5KV自用變，投入了10KV自用變，但造成電力經營成本核算的困難，當電力10KV貫通線在檢修和出現故障時，所以只能投入27.5KV自用變。
1.2母線電壓波動及交直流設備燒損的原因分析：
(1)和諧系列（交直交）大功率牽引機車的主回路的兩個特點對牽引供電系統影響較大， 一是高次諧波含量多（17-51次），低次諧波含量少。二是采用再生制動方式。機車諧波源的幅值是隨著位置和時間變化的，并與機車運行狀態有較大的關系。原有韶山系列（交直）電鐵系統中，諧波的含量主要以3、5、7次諧波為主，原有靜態補償裝置的濾波裝置能有效地抑制3、5、7次諧波，尤其是3、5次諧波，但對高次諧波的抑制作用不明顯。當接觸網阻抗參數同機車匹配造成諧波電流放大時，放大了諧波電流引起電壓畸變，畸變的電壓進一步致使機車諧波電流增大，系統諧振過電壓幾率增大，當形成諧振過電壓時，造成牽引變電所母線電壓異常波動。
（2）和諧系列（交直交）大功率牽引機車自身無功補償裝置以使牽引供電系統功率因數大幅度提升，但固定補償裝置的補償容量在補償過程中是不會發生變化的，極易因無功負荷小于補償容量而造成過補狀態，會造成無功累加電量增大，嚴重時會引起功率因數的大幅度跌落，造成牽引變電所母線電壓的異常波動。
（3）目前天蘭線各變電所使用的交直流充電機的充電模塊對諧波電壓的抑制功能較差，整流模塊工作時自身也會產生較大的電流畸變，這個畸變的電流流經電網時也會產生新的諧波電壓，同時和牽引網中高次諧波電壓直接疊加在交流屏交流元件上，形成過電壓狀態。
2、有級調壓式高壓動態無功補償系統
如果補償裝置能夠根據供電臂牽引負荷變化動態提供系統所需的無功補償容量，就會避免過補現象的發生。
2.1 調壓式高壓動態無功補償系統的工作原理
動態補償是根據感性無功變化，及時調節補償電容器發出的無功容量。改變無功總量有兩種方法：一是改變投入的等效電容量，另一個是改變電容兩端的電壓。傳統補償方式采用的是改變投入的等效電容量的方法，調壓式高壓動態無功補償系統采用的是第二種方法。
（1）
因(Xc-Xl)為固定阻抗，所以補償容量Qc與U2為平方關系，如果我們調節電容器兩端的工作電壓，就可以調節電容器發出的無功總量，實現動態無功補償。
補償系統采用特殊設計的深度調壓變壓器，實現大范圍動態調壓。調壓裝置在高壓無功補償自動控制裝置的控制下根據系統感性無功的變化，動態調節電容器兩端的電壓，通過特種調壓變壓器實現動態無功的饋送。由計算機構成的高壓無功補償自動控制裝置，通過實時采集電網的電壓、電流、功率因數，分析負荷的變化趨勢、系統無功功率、系統諧波含量、電壓波動情況等，利用模糊控制技術調節有載分接開關，實現動態優化補償，并達到無功補償容量隨系統負荷無功容量的變化自動跟蹤的目的。
2.2 調壓式高壓動態無功補償系統總體結構
本系統主要由五部分組成：深度調壓無功補償變壓器、真空有載調壓開關、補償電容器組、保護系統、測控系統。
2.1系統示意圖
2.3 調壓式高壓動態無功補償系統系統優點
有級調壓式高壓動態無功補償裝置，屬高壓電力系統無功補償設備，主要特征是設有特種自耦調壓變壓器與有載調壓分接開關配合，受控于高壓無功補償自動控制裝置，根據被補償系統感性無功功率的變化動態調節補償電容器的工作電壓實現動態無功補償。它具有可靠性高、動態調節范圍寬、容量大、系統附加損耗小、對電容沒有沖擊且能延長電容使用壽命、補償電容量的調節不改變諧波吸收比等優點。
2011年1月份，天蘭線天水變電所對原有靜態補償系統進行了更換改造，采用調壓式高壓動態無功補償系統，自2011年2月-11月，無功補償穩定，功率因數均值達0.97以上，有效改善了供電質量。但是，其對高次諧波抑制方面效果不明顯。
3、調壓式高壓動態無功補償裝置在諧波抑制存在的問題
雖然調壓式高壓動態無功補償裝置有著諸多的優點，對濾波補償系統濾波的影響，可忽略不計，但在設計理念上主要是進行無功功率的補償，兼顧了3、5次諧波的濾波功能，它與傳統的靜態補償裝置相比只是僅僅增加了特種單項有載調壓變壓器，克服了欠補償和過補償的問題， 但對牽引供電系統高次諧波抑制方面效果不強。
4、高次諧波的抑制措施
4.1對高次諧波引起網壓異常波動的治理措施，一方面是降低機車本身的高次諧波電流值，即在機車上加裝RC高通濾波器等方法。二是在牽引供電系統變電所增加濾波裝置。
圖4.1 電氣化鐵道諧波、無功治理方案
4.2 有源電力濾波器在牽引供電系統的應用
采用有源電力濾波器（Active Power Filter,簡稱APF）是牽引供電系統諧波抑制的一個重要發展的趨勢。APF是一種新型諧波和無功補償裝置，在補償無功的同時有源濾波器能對諧波進行有效治理。其基本原理是：通過電流互感器檢測負載電流，并通過內部DSP計算，提取出負載電流中的諧波成分，然后通過PWM信號發送給內部IGBT,控制逆變器產生一個和負載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網中，達到濾波的目的。按照與補償對象的連接方式，APF可分為串聯型和并聯型。串聯型APF不能進行無功補償，且絕緣困難，維修不變，因此，它的實用性受到限制。
大容量的有源濾波器造價高、功耗大，在實際應用中受到限制。為了獲得較好的濾波特性且降低造價，人們提出了有源與無源混合濾波器方案。在混合濾波系統中，對于負載側的諧波電流源，有源濾波器被控制為一個等效諧波阻抗，它使無源和有源濾波器總的串聯諧波阻抗對各次諧波都為零，從而使所有的負載諧波電流全部流入無源濾波器支路，達到提高無源濾波器濾波效果的目的，此時有源濾波器的輸出補償電壓為所有負載諧波電流流過無源濾波器時產生的電壓。這樣充分發揮LC無源濾波器和APF各自的優勢，盡量減小APF的容量，解決了絕緣和最佳投資的問題。
5、 結束語
隨著既有線電力機車的不斷更新，牽引變電所現有補償裝置在高次諧波抑制方面效果差的缺點的顯現，對牽引供電設備運行安全造成了嚴重影響。所以，如何更好的實現鐵牽引變電所無功補償，諧波治理，更好的實現環保運輸節約能源消耗是當今需要考慮的關鍵問題。
參考文獻
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【關鍵詞】 電能質量 濾波 無功補償 應用
隨著現代化礦井的日益發展，越來越多的大功率先進設備投入到煤礦的生產中，這些先進的大功率設備的應用，為煤礦的現代化的發展做出了重要的貢獻，但是這些的設備的應用也增加了大量的諧波，使電壓產生較大的波動，這些諧波對電網質量造成了不良的影響。這些設備在保證了高效生產的同時也會對電力系統的設備造成損耗，比如電動機運轉不正常、線圈過熱甚至燒毀、照明系統無法正常照明等情況。而且由于電網電壓不穩定，導致電子元件或線路過熱，造成電子元件損壞或線路老化，導致電氣設備無法正常工作，甚至導致線路或設備短路，不但會對生產造成不良影響，可能造成生產事故。在煤礦生產事故中，很多都是由電能質量較差的原因導致的，可以看出電能質量在提高生產效率和保證生產安全等方面占有非常重要的地位。所以，我國煤礦企業應該采取切實有效的方法，改善和提高電能質量。
1 改善和提高煤礦電能質量方法
在煤礦供配電系統中，諧波抑制以及補償系統無功功率是通過將電容器并聯接入高壓母線上，對系統的無功功率進行集中補償，通常使用無源濾波器進行諧波治理，以改善和提高電能質量。目前煤礦電網中，改善電能質量的主要方法是進行諧波治理，并對電壓偏差、波動和閃變等情況進行控制，諧波治理方法主要包括：加裝濾波裝置、加裝靜止型無功補償裝置、加裝串聯電抗器等。因此，需要采用“靜止型動態無功功率補償裝置”統一解決電壓波動、高次諧波和無功補償等問題。并可改善煤礦中的電能質量，大大降低電網的諧波量，降低功耗，提高設備和其它電器組件的可靠性，還具備無功功率補償功能。
2 無功補償的優點
2.1 提高負荷的功率因數
由于補償裝置提供了負荷所需要的大部分無功功率，是負荷不再從電源處吸收更多無功，這樣可提高負載線段的功率因數。
2.2 減少線路損耗
當線路通過電流時，其有功損耗在線路輸送的有功功率相同的情況下，功率因數越大，線路損耗越小。
3 幾類常用的動態無功功率補償裝置以及濾波裝置
3.1 自動投切電容器+濾波裝置
這種裝置往往是由以下三部分組成的：
3.1.1 控制器部分
控制器一般具有檢測的功能，其檢測對象主要是某些電參數，比如母線的電壓、電流等，結合母線的電功率因數，處理相關計算工作，而后通過分析，可以得出該系統的無功功率的容量，接著就會自動進行投切工作，這一工作是通過控制真空斷路器而完成的，從而達到調整和控制補償容量的目的。
3.1.2 自動投切電容器組部分
結合現實的需求情況，往往把自動投切電容器組分為好幾組，在這中情況下，真空斷路器起著統一控制的作用，通過控制器的某些部位可以發送相關指令，從而可以完成至少一組投切動作。此外，還有必要以串聯的方式安裝一定的電抗器，這一工作必須在電容器組的工作回路中完成，以盡可能地減少合閘涌流，此外，還可以有效減少諧波。
3.1.3 固定電容器組部分
這一部分具有非常重要的作用，其作用往往有下面兩個：第一，可以很好地處理電網系統無功功率補償工作，這一工作一般是由固定電容器組和自動投切電容器組協調完成的；第二，可以很好地分析出現在電網中的諧波電流，而后可以形成一種濾波通道，從而可以更好地治理諧波。
3.2 晶閘管投切電容器裝置+濾波裝置
據相關資料可知，在無功功率補償以及濾波裝置的工作方式方面，自動投切電容器和濾波裝置和此種裝置基本上沒有什么區別，只是有一點，那就是在結構上，這種裝置采用的是晶閘管技術，從而達到控制投切電容器的目的。
3.3 相控電抗器+濾波裝置
該裝置一般是由三部分組成的，即為以下三個方面：
3.3.1 相控電抗器部分
實際上，組成這一部分的元件僅僅有三只電抗器，其中，該線路的主回路和高壓母線是直接聯接在一起的，使用的是晶閘管，以達到控制電流的目的，此時，電網無功功率補償容量也就是其容量。此外，還能夠結合具體情況，調節這種補償的容量。
3.3.2 固定電容器組補償部分
組成這一部分的原件一般有兩個：第一，電控器；第二，電容器組。所有的無功功率補償容量也不如這種裝置的無功功率補償容量大。其作用一般體現在以下兩個方面：第一，處理對電網的分析工作，還可以分析諧波電流，而后結合結果情況，做一些無功功率補償工作，從而使得諧波得到治理；第二，同相控電抗器一起承擔電網和整個系統的無功功率補償工作。
3.3.3 閥控部分
組成這一部分的元件往往有兩部分：第一，晶閘管元件；第二，控制器等一系列元件?？刂破鞒袚欢ǖ姆治龊蜋z測工作，其檢測的對象為高壓母線，而后再處理相關計算工作，并對導通角加以調整，以較好地控制電抗器，從而也就可以控制滯后無功功率，并在此基礎上，達到監測和補償電網無功功率的目的。
4 結語
總之，靜止型動態無功補償裝置應用于煤礦生產過程中產生了巨大的作用，靜止型動態無功補償裝置主要適用于礦井提升機、絞車、通風機等環境。該裝置具有動態快速跟隨負荷變化的特性，能有效提高電網的電能質量、功率因數和節約電能，同時具有極高的可靠性，維護工作量小，給礦井帶來明顯的經濟效益。
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關鍵詞：光伏；SVG；無功補償
中圖分類號：TM917 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0045-02
引言
與常規的能源發電區分開來，光伏發電系統輸出的功率存在不穩定的問題，容易受到有無光照、溫度變化等環境因素的影響，通過對系統無功功率的調整可以使并網運行中的點電壓實現穩定狀態。當夜晚沒有光照時，有功出力為零，SVG可作為線路無功補償裝置來加強線路的輸電能力[2]。
1 靜止型無功發生器SVG
SVG（靜止型動態無功發生器）是一種IGBT全控式有源型無功發生器，將電抗器連接橋式變流器上，可以發出或吸收無功功率，從而使SVG調節的電壓更平穩的柔性電壓來達到動態無功補償的要求[3]。SVG是由功率模塊、啟動和控制部分組成的。它的基本電路構造如圖1所示。
2 光伏電站中SVG的作用
2.1無功補償能力強
光伏電站大多選用電纜接線，電纜自身相當于圓柱體的電容器裝置。當光伏電站處于光伏滿發和停發兩種狀況下需要無功補償，無功補償分別為容性和感性的，SVG可以使這兩種無功補償更高效更持續平穩。如果選型適當，功率因數可趨于1.0。
2.2 抑制C波能力強
SVG通過運用橋式電路的PWM技術能夠消除逆變器產生的低次諧波。高次諧波隨不能夠被完全消除，但也可以相應程度的降低，這樣就不需要在光伏電站中再配置其他的消除諧波的裝置[4]。
3 光伏電站中SVG選型依據
3.1線路產生的感性無功功率
3.2 計算線路產生的容性充電功率
式中，QC和Q'C為電纜和架空線路產生的容性充電功率；B為電納。
3.3 計算變壓器無功損耗
式中，QF和QN分別為變壓器空載和短路無功損耗，單位為kvar；US%為電壓器短路電壓百分數。I0%為空載電流百分數。
4 某光伏電站工程實例分析
就某安裝總容量為30MWp的光伏電站設計來講，該電站有30個1MWp的光伏發電模塊單元，每兩臺500kW的逆變器接入一臺100kvA的升壓變壓器，將輸出電壓由315v升壓到35kV，從而構成1MWP的光伏發電單元。5個光伏發電模塊單元會連接成一個集電線路。分別將6回35kV集電線路接入35kV開關站的母線，通過5.7km（LGJ-3*240）的架空線專線接人上級變電站。35kV匯集線ZR-YJV22-26/35-3*70電纜長度共5.115km。ZR-YJV22-26/35-3*95電纜長度5.55 km，I0%為0.4，US%為6.5[5]。線路參數見表1。
4.1 計算光伏電站感性充電無功功率
光伏電站感性無功功率總和：
4.2計算光伏電站容性充電無功功率
光伏電站總的容性充電功率：
國家電網對光伏電站并入電網作出了相關規定，根據光伏電站總光伏裝機容量的30%的裕度要求，同時要求狀態響應過程不超過30ms。要想確保無功功率有一定調節容量，要求光伏電站在無功功率補償配置方面既要補償自身無功損耗，還要給系統留有無功備用[6]，建議在光伏升壓站每段35kV母線上配置1組9Mvar的SVG。調節范圍限定在負9Mvar（感性）到正9Mvar（容性之間），SVG根據電壓或功率因數兩種模式調節。
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關鍵詞 SVG；特點；風力發電；應用
中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）111-0137-02
隨著國民經濟的持續快速發展和人們社會生活水平的不斷提高，對能源的需求量也日漸增大，為了滿足日益增長的能源需求，近年來國家大力提倡開發清潔能源和可再生能源，風力發電是目前最具有發展前途的清潔能源和可再生能源之一。
為了風能資源的充分利用，提高風力發電的效率，必需要考慮采取措施改善風電場運行性能。在風力發電場裝設無功補償裝置就是提高風力發電效率的手段之一。
靜止無功發生器（SVG）和靜止無功補償器（SVC）同屬交流輸電范疇的兩種無功功率電源，靜止無功補償器（SVC）有磁控飽和電抗器（MCR）型SVC、晶閘管控制電抗器（TCR）型SVC。由于靜止無功發生器（SVG）與靜止無功補償器（SVC）相比較有較大優點，在近幾年的風電場工程中靜止無功發生器SVG型動態無功補償裝置得到了廣泛的應用。
1 SVG動態無功補償裝置的特點
SVG是基于靜止無功發生器SVG（Static Var Generator）的綜合補償裝置，是目前最先進的動態無功補償技術。
SVG無運動元件，能夠跟蹤系統要求，連續發出所需容性和感性無功功率，其輸出可獨立于交流系統電壓的裝置。
SVG動態無功補償裝置具有如下優點：
1）SVG能耗小，相同調節范圍下，SVG的損耗約只有磁控電抗器類動態調節裝置的1/4，晶閘管控制電抗器類的1/3，運行經濟性更佳；
2）SVG以半導體的逆變器為核心，使用直流電容器儲能，無SVC中濾波之路和電抗器，SVG的占地面積遠遠小于等容量的晶閘管控制電抗器，也比同容量的磁控電抗器略小，有利于電氣總平面的布置和工程改造的實施；
3）SVG自身不產生諧波，同時還能濾除諧波，保證運行安全性，同時，不需要額外的濾波裝置，可大大節省工程占地；
4）SVG的響應速度更快，整體裝置的動態無功響應速度可達到10ms以內，因而對快速的沖擊負荷具有更好的補償效果，對閃有更好的抑制作用，比SVC更快、更穩定；
5）SVG實現了模塊化設計，安裝、調試工作量小，基本免維護；
6） SVG具有電流源的特性，輸出容量受母線電壓影響很小，在電壓波動較大的場合，SVG的補償效果更佳；
7） SVG具有高可靠性，SVG采用N+1冗余主電路拓撲結構，一個鏈接單元損壞后認可繼續滿負荷運行，在系統短路故障條件下，SVG可連續穩定運行。
基于以上SVG動態無功補償裝置的優點，在近幾年的風力發電工程中SVG動態無功補償裝置得到了廣泛的應用。
2 SVG動態無功補償裝置在風力發電工程中的應用
2.1 SVG型動態無功補償裝置的配置
電網公司對風力發電場的要求既要補償容性無功又要補償感性無功，動態無功補償裝置一般裝設于風力發電廠升壓站低壓側。目前大多數風力發電場規模一般為100MW、200MW、300MW，以規模為100MW的風力發電場居多。以100MW風力發電場為例，根據工程經驗補償容性無功一般為25Mvar，補償感性無功要根據送出線路長度確定。如果感性無功補償容量與容性無功相差不多，采用SVG補償比較合適，如果感性無功補償容量與容性無功相差很大，則采用SVG+FC（固定電容器）的型式比較合適既采用SVG與并聯電容器成套裝置配合的方式，這樣既滿足了連續調節的要求，又可以降低造價。
由于大部分的風力發電場容性無功與感性無功相差比較大，因此我院設計的風力發電場大多采用SVG+FC的型式，用兩臺斷路器分別來控制SVG回路和FC回路，在正常運行時兩臺斷路器都處于合閘狀態，保證動態無功補償裝置的連續調節。例如某一風力發電場需要補償容性無功25Mvar，感性無功5Mvar，則需要配置15 Mvar SVG和10 Mvar FC ，分別由兩臺斷路器控制實現從感性5 Mvar到容性25Mvar連續可調。
2.2 SVG+FC動態無功補償裝置中設備主要技術要求
SVG采用IGBT可關斷器件，模塊化設計，功率單元的結構和電氣性能完全一致，可以互換。
FC回路由電容器、串聯電抗器、放電線圈、避雷器、隔離開關、接地開關組成。
2.2.1電容器組
電容器應計入串聯電抗器引起的電容器運行電壓升高。
2.2.2串聯電抗器
在目前風電工程中多數工程串聯電抗器選用干式串聯電抗器。
2.2.3放電線圈
放電線圈應采用電容器組專用的放電線圈產品。
2.2.4隔離開關
SVG型動態無功補償裝置電源進線側應配置三相聯動隔離開關，并提供接“五防”的接線端子，保證檢修時有明顯的斷開點。
隔離開關必須是通過完善化技術審查的產品，并提供針對瓷瓶斷裂、操作失靈、導電回路過熱、銹蝕等易發故障進行的完善化技術措施證明。
接地開關的額定短時耐受電流和額定峰值耐受電流應和主刀一致。
設備底座及傳動構件均要求熱鍍鋅。
隔離開關操作機構采用不銹鋼，不銹鋼厚度不小于2mm，防護等級為IP54。
隔離開關的支柱絕緣子應選用防污型高強度的產品。
設備軸承座采用全密封結構，軸銷采用不銹鋼或鋁青銅材料，有自措施，傳動連桿采用裝配式結構；機構輸出軸與本體傳動軸采用無級調節的連接方式。
隔離開關和接地開關的機械壽命在無需進行機械調整、維修或更換部件情況下, 操作次數不小于5000次。
操動機構應能防寒、防熱、防塵、防潮、防雨和防止異物等，并應在操作機構箱上設置供接地用的接地板，且提供機構箱門與箱體跨接的軟連接，并配有兩個接地端子。
2.2.5接地開關
并聯電容器裝置在其電源側和中性點側設置檢修接地開關。
2.2.6氧化鋅避雷器
并聯電容器裝置回路應裝設氧化鋅避雷器防止操作過電壓，氧化鋅避雷器應采用無間隙金屬氧化鋅避雷器。
參考文獻
關鍵詞：電力系統 能量損耗 無功功率補償 MTSC裝置
為提高供電設備效率，減少供電線路電能損失，國內外自上世紀50 年代初就開始進行無功功率補償裝置的研究工作，其方法主要有兩種：一種是在電網上并聯電容器，通過提高電網的功率因數達到減少線路電壓損耗，提高供電設備利用率的目的;另外一種是在電網上并入同步電動機，通過改變同步電動機勵磁電流的方法來改變電路負載特性。其中前一種方法適用于居民、商業及小型工廠的低壓供電系統，而后一種方法適用于大型工廠中的無功功率補償。
在實際應用中，由于電路特性是隨時變化的，為了達到較好的補償效果，就必須動態跟蹤電路特性的變化，實時監測電路中U 與I 的相位差角，根據角的大小決定并聯電容器的值。基本的功率因數cosφ補償電路如圖1 所示。
電路中的K1～Kn在自動動態補償裝置中可采用雙向可控硅，在電路工作時，一般保證cosφ< 0.95，避免電路出現諧振現象，損壞電網供電設備和用電器。具體的方法是通過對電壓U和電流I的相位檢測來判斷是否并入補償電容器，并入幾個，這些都是通過控制裝置自動完成的，這就是動態無功功率補償裝置的工作原理。
2 現有補償裝置存在的問題及解決方法
上面所述的方法只局限于某一段電路，并沒有從整個電力網的角度來分析。為了彌補這一缺陷，就有必要對整個供電系統中的各段電路功率因數補償裝置進行集中調控，使整個系統處于協調工作狀態。由于現有的動態功率因數補償裝置還沒有實現整網連調，所以，有必要增加動態功率因數補償裝置的數據通訊功能，將其工作狀態及相關的電流、電壓、功率因數、工作溫度、環境狀態等參數發送到總調室，總調室中的主控微機則根據前端工作狀態實時調整控制參數達到整網均衡運行的目的。
另外，在分析補償過程中所提到的電容器，是按理想電容器來分析計算的，實際的電容器可等效為電阻R與電容器C并聯電路，如圖2所示，電路的矢量圖如圖3所示。
由矢量圖可列
式中：tgδ———為介質損耗系數；δ———為介質損
耗角
由式可見：電阻R減小，電容器介質損耗增加，電容器發熱，電解液易枯竭使電容量減小，補償不足。同時，電容器在密閉較嚴時易出現爆炸現象。為及時發現并解決這一問題，也應對電容器的工作溫度、電容量等參數進行檢測，并將檢測結果及時發送給控制終端，便于及時維修更換，避免事故的發生。
對于功率因數補償問題，多年來，人們一直在變壓器輸出端或工廠電力入口等前端上進行無功功率補償，補償方案如圖4所示。
由圖可見，前端補償只補償了10 kV以上供電網的無功電流，400 V低壓輸電網下端的無功電流并沒有得到補償，而現今居民和商業用電戶，多采用節能型日光燈照明，電路功率因數低，且得不到補償圖5為了解決這一問題，有必要開發研制一種造價低、性能好的小型動態無功功率補償裝置(MTSC) 。將此裝置安裝于居民(或商業) 用戶的集中供電箱中，這樣就構成了新的動態補償控制方案，如圖
由圖可見，采用這種方式后，對于變壓器至用戶集中配電箱這段電路的線路損失也得到了補償，其帶來的經濟效益是相當可觀的。
3 動態補償裝置數據采集、傳輸控制方案的實現
3.1 采集傳輸參數
(1) 變壓器工作溫度T1 ～ T6
(2) 各相電源電壓 UA UB UC
(3) 各相電流 IA IB IC
(4) 功率因數 cosφA cosφB cosφC
(5) 無功電流 I rA I rB I rC
(6) 負荷饋電處電壓 V a V b V c
(7) 切入補償通道號 Ac1～4 Bc1～4 Cc1～4
(8) 電力電容器工作溫度 t1 ～ t12
(9) 可控硅功率組件溫度 tk1 ～ t k12
(10) 有功功率 PA PA PA
(11) 無功功率 QA QB QC
(12) 視在功率 S A SB S C
(13) 臺區用戶電量 最多為30 個單元720戶
3.2 采集傳輸控制參數
(1) 電力電容投切保護控制 12 路開關量
(2) 可控硅過流保護控制 12 路開關量
(3) 可控硅過壓保護控制 12 路開關量
(4) 用戶竊電、欠費停/ 供電控制 最多720個開關量
3.3 采集傳輸控制系統方塊圖及各部分的作用
采集傳輸控制系統方塊圖如圖6 所示。
3.3.1 傳感器部分
傳感器部分將現場的電流、電壓、溫度、功率等參數變成采集傳輸控制器所能識別的信號(一般為0～5 VDC輸入) ，以便采集傳輸控制器對其進行分析、計算，根據分析計算結果，發出相對應的控制信息，控制系統正常工作。
3.3.2 電量采集控制器
電量采集控制器是集電量采集、傳輸、控制用戶停/供電以及防竊電功能為一體的前端設備，安裝于用戶各單元配電箱中，能實時采集用戶的用電信息，并具有防竊電功能，當用電戶有竊電現象發生時，能及時發出報警信息，通過低壓電力線載波傳輸給采集傳輸集中控制器，采集傳輸集中控制器再將信息通過傳輸媒體發送給終端接收控制設備(或控制竊電戶停電) 。
3.3.3 采集傳輸集中控制器
采集傳輸集中控制器是裝于變壓器臺區內的一臺主控機，它能同時采集64 路信號(模擬量或數字量) ，并能與30 臺電量采集傳輸控制器通訊，進行電量計量、遠程供/ 停電控制、竊電報警等操作。同時還能與現有的動態無功功率自動補償裝置相配合，將該裝置的工作狀態及相關參數通過傳輸媒體傳輸給終端計算機，達到全局網無功功率平衡補償的目的。
3.3.4 動態功率因數補償控制器
動態功率因數補償控制器是根據電網電壓與電流的相位差來控制電力電容器組是否投切、投切極數的一種控制器，通過改變投切極數來改變無功電流大小而達到改變的目的。
3.3.5 電力電容器組及可控硅開關組件
電力電容器組及可控硅開關組件是與動態功率因數補償控制器相配合，完成動態功率因數補償的一種附屬組件，它能根據動態無功功率補償裝置所發出的控制信息完成相關的投切動作。
以上簡述了系統組成及部分作用，其中，前端電量采集控制器是為今后推廣應用遠程電量管理而設置的，可根據實際情況決定取舍。
4 結論
通過以上闡述，不難看出在原有的無功功率補償產品的基礎上，配置數據采集、傳輸、控制系統，能使整個輸電網有效地聯調，并得到很好的無功功率補償效果。
參考文獻
[1] 諸俊偉。電力系統分析[M] 。北京：水利電力出版社，1995。
【關鍵詞】電力 電網諧波 濾波 動態無功補償
1 油田電網濾波的必要性與可行性
電能作為一種與人們日常生活密切相關的特殊商品，也有其特殊的質量標準。通常用頻率、電壓和電壓波形來衡量供電質量。在理想狀況下，電壓波形應是正弦波，但由于電力系統中存在有大量非線性阻抗特性的供用電設備，使得實際的電壓波形偏離正弦波，這種現象稱為電壓正弦波形畸變，通常用諧波來表征。
當前電網的諧波源大體上可分為兩類：含半導體非線性元件的諧波源，如硅整流或可控硅整流、逆變器、變頻調速器、調壓裝置等。含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源，如感應爐、電弧爐、氣體放電燈、電抗器、變壓器以及電視機、微波爐等家用電器。諧波源電氣設備接入電網后，向電網注入諧波電流，諧波電流在電網阻抗上產生諧波電壓，諧波電壓疊加在電壓波形的50Hz電網上，并施加在所有接于該電網的電氣設備端，對這些設備的正常工作產生影響。
華北油田電網現有很多低谷大負荷用戶，他們大多是含半導體非線性元件的諧波源、中頻電源設備和少量的交流電弧爐，其負荷向電網注入的諧波量已嚴重影響了電網的正常運行，已造成的危害主要表現在：
（1）局部區域用戶家用電器（電視機、冰箱及冰箱保護器、微機電源等）大量損壞。
（2）某些變電站無功補償電容器組的諧波電流放大和諧振，從而導致電容器因過負荷或過電壓而損壞，熔斷器大量燒毀，電容器組不能正常投入，致使功率因數很低。
（3）導線和電氣設備損耗增加，當發生諧振或放大現象時，損耗更加嚴重。
（4）對繼電保護和自動控制裝置產生干擾并造成誤動或拒動。
（5）對測量儀表和電能計量裝置產生影響，后果是諧波源負荷用戶少付電費，而受害用戶反而多付電費。
（6）開關設備的遮斷能力降低。
無論從保證油田電力系統安全經濟運行還是從保證用戶安全可靠用電的角度出發，對諧波污染所造成的危害加以限制是極為迫切的。功率電子技術的發展，使得半導體元件為抑制諧波和無功動態補償裝置提供了技術實現的可能，使用動態補償及濾波裝置可實現：吸收諧波電流，減少電壓畸變；提高功率因數并使之保持穩定；平抑電壓波動，提高供電電壓質量。
2 主要技術內容和技術指標
2.1 主要技術內容
經實際調查核實，華北油田電網中產生諧波源的站所有10多座，從監測諧波的含量和類型來看，造成影響的低谷時段大負荷多為三相橋式整流裝置所產生的特征諧波，即六脈動特征諧波，在其交流側產生的高次諧波為5、7、11、13、17…次諧波，諧波電流中5次和7次的含量分別占到20%和14%。平均電壓總諧波畸變率達到5.8%。
以任一變為例，任一35kV變電站是受諧波源污染嚴重的站所之一，所供負荷中，生活用電所占比例較大，若在任一35kV變電站實施電網濾波與動態無功補償技術。則主要技術內容有：
（1）在6kV母線上配置一套濾波裝置，吸收系統諧波源設備產生的諧波電流，投入濾波設備后注入電網的諧波電流和電壓諧波畸變率應滿足技術條件的要求，同時滿足國標《電能質量 公用電網諧波》（GB/T14549-93）中的有關要求。
（2）提高系統的功率因數，補償對象包括6kV系統的全部負荷，使6kV母線的平均功率因數由原來的0.89提高到0.95，達到節約電能，抑制電壓波動的效果。
2.2 主要技術指標
根據國標和相應法規的規定，結合華北油田電網的實際情況，任一35kV變電站濾波器投入運行后，達到以下技術指標：
（1）6kV系統PCC點電壓總諧波畸變率：THDu
（2）6kV母線的平均功率因數達到0.95以上。
（3）6kV母線電壓偏差不超過額定值的±5%。
3 實施方案建議
3.1 規模、地點及技術方案
根據任一35kV變電站6kV系統諧波電流測量結果和技術條件的要求，在6kV系統母線上安裝一套濾波設備，初步計劃設置5次和7次2個濾波回路，分別吸收250Hz和350Hz及以上頻率的諧波電流。根據單調諧串聯諧振濾波回路的設計經驗，將串聯諧振點設定為特征諧波頻率的98%，即濾波回路的諧振點分別為245Hz和347Hz。以便平衡運行電容器和電抗器參數的變化。各次濾波回路除吸收諧波源產生的特征次諧波電流外，還可以吸收旁頻諧波電流，同時考慮電網背景諧波，使濾波裝置具有足夠的濾波能力，保證設備安全運行。
濾波裝置電容器安裝容量為2800kvar，其中，兩個支路的容量分別為1600 kvar和1200 kvar。電容器基波補償容量為3000 kvar。
每個濾波回路包括以下主要設備：濾波電容器、濾波電抗器、避雷器、電流互感器、逐式熔斷器、金屬支架及連接母排、監測保護裝置、并聯電阻、放電裝置和真空接觸器。每個濾波支路設速斷保護、過流保護、過負荷保護、過電壓保護、低電壓保護、中性點不平衡電壓保護，采用BDP-6410微機綜合保護器，可同時滿足以上保護要求。
監控系統實現：電流、電壓、功率顯示記錄，功率因數測量及控制；根據給定值對各支路進行自動投切，防止在弱負荷期間過補償；三相對稱度監測、諧波分析及記錄；諧波室溫度監測及風機控制；放電狀態顯示；投切順序閉鎖。電能質量監測裝置采用德國生產的EMM4在線監測儀，對各次諧波進行在線監測。
2個濾波支路由1臺高壓開關柜控制，接于6kV母線，開關柜與濾波回路間由電纜連接。濾波裝置的運行方式分為自動投切和手動投切兩種。
以上只是初步方案，待廠家測試后設計具體方案。
3.2 考核技術經濟指標及驗收規范
技術指標：投入該裝置后6kV系統PCC點電壓總諧波畸變率THDu
驗收規范：
（1）對于諧波：使用進口高精度電力諧波分析儀，測量投入裝置后6kV系統PCC點的諧波電壓和諧波電流，共測量10次，并按技術要求進行對照，測量結果應能滿足前述的技術指標。
（2）對于功率因數：根據6kV母線進線側有功電能表和無功電能表一個月記錄的電量計算平均功率因數，其結果應不小于0.95。
（3）6kV母線電壓表記錄的電壓值，在24小時內，其偏差保持在額定值的±5%內。
4 經濟效益分析
本項目經濟效益的表現方式有：
（1）減少輸配電網電氣設備和家用電器損壞而造成的損失；
（2）降低因諧波電流通過電氣設備而增加的有功損耗；（3）提高線路末端電壓，減少有功損耗；（4）提高功率因數，減少線路和主變壓器的有功損耗；
（5）提高供電可靠性，提高開拓供電市場的能力，增加供電量。
參考文獻
[1] 林海雪，孫樹勤.電力網中的諧波.中國電力出版社，2000
【關鍵詞】城市配電網 無功補償技術 方法 策略 研究
在社會主義經濟迅速發展的背景下，為了滿足城市日益增長的用電需求，我國城市配電網建設規模逐漸擴大，而為了確保供電的安全性與可靠性，進而避免供電事故的發生，并提高供電企業的經濟效益，則就需要經濟的將電網無功補償技術進行完善應用。借助這一技術，能夠為實現對電網結構的優化并提高供電的穩定性與電能質量，滿足城市生產與居民生活的用電需求。
1電網無功補償原理與技術應用優勢
這一技術的基本原理則是借助具有容性與感性功率負荷裝置并聯于同一電路之中，進而促使能量在這兩種負荷間實現交換，借助容性負荷所輸出的無功功率來補償感性負荷所需要的無功功率。在缺少電容器來實現無功功率補償的情況下，供電線路中的無功功率會因此而被消耗，相應的線路變壓器容量加大，而當用戶側無功補償能量缺乏時，線路的整體能耗量加大，相應設備的使用效率隨之降低，進而降低了線路供電的穩定性，并使得相應供電效益隨之大打折扣。而以無功功率來實現動態補償后，則能夠避免無功倒送情況的發生，這樣不僅能夠提升電能的質量，同時還能夠降低供電損耗，為提升供電企業的綜合效益奠定基礎。
2五種電網無功補償策略的優劣勢分析
2.1同步調相法
這一無功補償技術誕生較早，能夠同時滿足靜態與動態無功補償之需，實現無功補償的原理是借助相應監控系統，通過對電壓的監測，利用勵磁控制來實現無功的發出，同時以電壓調節器與相應監控反饋裝置，實現對無功功率的優化，進而確保供電線路兩端電壓能夠處于穩定狀態，以確保供電的穩定性。而這一無功補償技術在實際應用的過程中，逐漸呈現出了一系列不足之處，主要表現在實際運行的過程中，其自身的損耗大，同時所產生的噪音也相對較大，并且相應維護工作較為復雜；此外，在進行動態無功補償時，其反應的速度偏慢，因此，在當前的配電網系統中其現有的功能難以滿足實際使用之需。
2.2電容器
電容器主要提供的是靜態無功補償，在實際應用的過程中，一般是在母線上以并聯或是串聯的方式來安置電容器，并輔以電抗器，這樣在變電站就能夠實現集中補償。通過實踐應用表明，使用電容器來實現無功補償的主要優勢是能夠提供的無功容量較大，且在實際落實運維管理工作時相對較為簡單，并且可以滿足大功率且遠距離輸電形式下對無功補償所提出的要求。而所存在的不足之處在于：無法滿足實時動態無功補償的需求，在實際應用的過程中需要人工來實現對電容量補償的控制，同時面對當前相對較為復雜的城市配電網絡，相應負荷波動較大，因此，以此種方式來進行無功補償則難以滿足實際需求。
2.3 SVC、STATCOM以及VQC
首先，SVC。這一靜止無功補償器主要是借助TCR與TSC或是二者混合的形式來實現無功補償的功能，在運行的過程中，主要是借助晶閘管的使用來實現對投切的控制，通過相應監測反饋信息來實現無功補償以確保電網電壓的穩定性，提升電能質量。采用這一無功補償裝置，主要呈現出的優點在于借助晶閘管的使用，可實現連續與動態的無功補償，反應速度相對極快，能夠滿足電網負荷變動較大情況下的使用需求。但是也存在一定的不足之處，主要是不可控的關斷使得在實際進行無功補償時諧波較大，進而相應電能質量隨之下降。其次，在STATCOM的使用上。這一無功補償裝置的性能較高，在實際應用的過程中能夠有效的保證電網供電的穩定性與安全性，且在靜動態無功補償的應用中都表現出了這一優勢，但是基于成本過高而難以實現推廣性應用。最后，VCQ這一無功補償策略的應用兼顧了所有策略的優勢性能。
3城市配電網無功補償技術的實際應用方式
3.1集中補償與隨器補償
在集中補償上，主要是基于變電站下來實現的，能夠以分級平衡的方式來實現對電網無功功率的補償，采用的主要裝置為電容器等，通過對優化供電線路母線電壓來確保補償無功損耗，確保供電線路的安全可靠運行。采用這一方法雖然降損效果不佳，但是運維管理工作開展便利。在隨器補償方法下，通過對無功損耗的補償能夠減低損耗的基礎上，優化電能質量，在使用的過程中表現出了很強的經濟實用性，但是，因安裝格局分散而導致投資較大且運維工作開展不方便。
3.2線路桿上補償與隨機補償
在配電線路上實現桿上補償這一無功補償方法，能夠以分段安裝電容器的方式來實現，因采用的是單點式補償，所以在實際進行控制時相對簡單方便，能夠滿足線路與公用變壓器對無功補償所提出的需求。在實踐應用過程中表現出操作方便且投入小的優勢特點，在功率因數低且電壓負荷較大的長距離運輸線路中更為適用。不足之處在于因離變電站較遠，保護控制方面難度與投入較大，且對于重載情況該補償方式也難以滿足實際需求。采用隨機補償方式是借助電容器與電動機并聯的形式來實現的，通過對電動機無功消耗下勵磁的補償，能夠優化無功負荷，降低有功損耗。在使用上簡單方便且易于維護，相應性能良好且效益較高。
3.3跟蹤補償與線路補償
前一種補償方式下，能夠基于用戶端實際無功負荷變化的情況來實現動態無功補償，但是相應的控制保護裝置相對較為復雜，且在建設前期投入成本高。采用線路補償的方式可降低線路損耗的同時，有效提升末端電壓，適用于35kV與10kV長距離線路。
4結語
綜上所述，基于城市配電網絡建設發展的現狀，為了滿足城市用電需求，就需要以無功補償技術的應用來提升電能質量、確保供電的安全可靠性，并在降低損耗的基礎上來提高供電企業的經濟效益。在實際應用這一技術的過程中，要結合實際情況來科學選擇無功補償的策略與方法，以確保在應用這一技術的過程中實現綜合效益的最大化。
參考文獻：
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[2]戴曉亮.無功補償技術在配電網中的應用[J].電網技術，2009，06：11-14.
Abstract： The application of reactive power compensation device in the traction substation of electrified railway is introduced. The technical characteristics and performance of the reactive power compensation system are analyzed. The dynamic reactive power compensation plans of TCR can quickly and effectively reactive the idle work of power compensation system and improve the quality of the electric energy and economic benefits of running of the traction power supply system. These have important significance in the application of the power supply system.
關鍵詞： 電氣化鐵道;牽引變電所;動態無功補償;TCR;電能質量
Key words： electrified railway;traction substation;dynamic reactive power compensation;TCR;quality of electric energy
0 引言
單相交流工頻制式是全世界廣泛應用的鐵路電力牽引制式，也是我國干線電氣化鐵路所采用的牽引制式。但自其出現以來，就存在結構上不對稱。目前我國絕大部分電力機車采用單相晶閘管相控整流制式，由此給電網帶來功率因數低，諧波含量高等一系列問題，影響公用電網電能質量。因此，解決好電網的無功功率因數補償和諧波問題，對于提高電能質量、安全運行、降低損耗、節能、充分利用電氣設備等具有重要的意義。
1 電能質量治理現狀
作為交流電氣化鐵道負荷的電力機車是隨列車重量、線路坡道、牽引或制動等不同運行條件而劇烈變化的一個時變負荷。為有效減少電氣化鐵道牽引供電對公用電網電能質量的影響，在牽引變電站設置固定的無功補償及三次濾波裝置。
牽引變電所固定無功補償方式介紹（以京哈線興隆店變電所為例進行說明）。
根據興隆店變電所2011年7月21日運行日志，該日0時至22日8時，1#主變壓器總有功功率、無功功率、有功電量和無功電量如表1。
通過計算得該所的功率因數（有功功率因數、無功功率因數）如表2。
根據上述該所小時平均功率因數分布統計結果，可以得到：有功及無功功率柱形圖，如圖2、圖3所示。
表2說明，總體功率因數在0.9左右，在8時-13時、16時-18時時段，有功功率因數偏低，達不到0.9的要求。經與車站查找得知，在該時段運行車次比較少。圖2、圖3說明，無功功率缺額很大，存在過補償的現象，系統對無功的需要因運行車流不同而不同。由于采用固定補償方式，在車次較少的時段，無功過補償。電力系統為限制牽引變電所無功電量采用“反供正計”的計量方式，按絕對值相加計算無功電量，無功負荷小于補償負荷的過補償狀態會造成功率因數下降。
根據上述，對類似變電所而言，需要對無功功率固定補償的方式進行調整。結合我國鐵路的實際狀況，提高功率因數最直接、最有效的方法就是運用分組可調補償方式。由TCR型動態無功補償裝置的原理、結構、特點及在電氣化鐵路牽引變電所的應用效果，提出采用動態無功補償裝置改善電氣化鐵路電能質量。提高功率因數最直接、最有效的辦法就是運用分級可調并聯電容補償技術。以永嘉堡變電所改造為例對動態補償方式進行說明，并聯電容補償改造可以控制無功的過補償。并聯補償裝置接線圖4。
各并補方式進行對比，得出表3統計數據。
通過運行對比，最終選擇只投b相并聯電容補償裝置帶可控電抗器的運行方式。此方式運行至今，狀態良好。
2 裝設動態無功補償裝置運行的經濟分析
在電力系統中，如果無功儲備不足將會導致電網電壓水平降低，沖擊性的無功功率負載還會使電壓波動，惡化供電質量。所以裝設動態無功補償裝置之后，能對無功功率的流向與轉移進行很好的控制，對于降低損耗、改善功率因數，提高經濟效益的效果是非常顯著的。下面以隴縣變電所歷年功率因數獎罰情況進行分析。
從表4可以看出，1996年至2000年10月，因功率因數達不到要求共計罰款91.48萬元，平均月罰款1.6萬元。由于罰款金額隨著運營電費的增加而增加，從1998、1999兩年罰款情況來看，月平均罰款達到2.14萬元。2000年11月裝設動態無功補償裝置以后，功率因數提高到0.95左右，2001年不但未罰款，反是節省成本12萬元。所以有無動態無功補償裝置，每年的收支差約為38.3萬元。按此套設備50萬元成本價格計算，不到兩年即可回收成本，而且永久受益。通過隴縣變電所有無功動態補償裝置的實際運行情況相比，采用可調電抗器的動態無功補償裝置是目前電氣化鐵道牽引變電所一種行之有效的無功補償裝置，它既可以根據牽引負荷的大小來調節補償容量，又可以吸收當牽引負荷為零時，固定補償裝置的容性電流，不至于向電力系統倒送無功，從而減少無功電量，達到提高功率因數，減少運行成本的目的。
3 結束語
從改善電能質量，節約用電成本的角度出發，TCR型動態無功補償方式在電氣化鐵路牽引變電所的成功運行經驗表明：該裝置能夠滿足現場要求，快速、有效地補償系統無功，提高牽引供電系統電能質量和運行的經濟效益。
參考文獻：
[1]李群湛.電氣化鐵道并聯綜合補償及其應用[M].北京：中國鐵道出版社，1993.
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