無功功率精選(九篇)
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第1篇：無功功率范文
cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
1影響功率因數的主要因素
1.1大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
1.2變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
1.3供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10％時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
2無功補償的一般方法
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。
2.1低壓個別補償低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
2.2低壓集中補償低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
2.3高壓集中補償高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。
3采取適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。
3.1合理使用電動機；
3.2提高異步電動機的檢修質量；
3.3采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過勵狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。
3.4合理選擇配變容量，改善配變的運行方式：對負載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。
4無功電源
電力系統的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發生器，這4種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。
4.1同步電機：同步電機中有發電機、電動機及調相機3種。①同步發電機：同步發電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當其在額定狀態下運行時，可以發出無功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數角。發電機正常運行時，以滯后功率因數運行為主，向系統提供無功，但必要時，也可以減小勵磁電流，使功率因數超前，即所謂的“進相運行”，以吸收系統多余的無功。②同步調相機:同步調相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵或過勵的情況下向系統吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據電壓平滑地調節輸入或輸出的無功功率，這是其優點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢，近來已逐漸退出電網運行。③并聯電容器：并聯電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網發quot；無功功率：Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
并聯電容器本身功耗很小，裝設靈活，節省投資；由它向系統提供無功可以改善功率因數，減少由發電機提供的無功功率。④靜止無功補償器：靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應極為迅速，而且通斷次數也可以不受限制。當電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調節，以滿足動態無功補償的需要，同時還能做到分相補償；對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產生高次諧波，為此需加裝專門的濾波器。
第2篇：無功功率范文
關鍵詞：無功功率補償裝置, 功率因數, 補償方式
中圖分類號：TM933文獻標識碼： A
我公司現有35KV變電站1座，總裝機容量63MVA，下設6KV低壓配電室7座，其中400V 低壓配電室23處。現變電站內基波無功補償容量為10Mvar，在正常運行過程中無功補償的投切依據僅依靠功率因數進行投切，對無功的浪費較大。為扭轉由于無功的大量浪費，造成有功功率的大量損失，在2003年經過與北京電力科學院電力電子公司的協商，在滿足補償我公司煉鋼生產過程中產生的感性無功的前提下新上一套容量為60Mvar的無功動態補償裝置，通過近兩年的運行經驗來看，補償效果良好，功率因數指標能夠控制在0.85～0.92之間。在此有必要就無功補償裝置的選擇方面做一下簡單的介紹（以低壓無功補償裝置為例）。
眾所周知合理的選擇無功補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗使電網質量提高，反之如選擇和使用不當，可能造成供電系統電壓波動，諧波增大和有功功率的大量損耗等諸多因素，危害電網的安全運行。
一、低壓無功功率補償裝置，一般采用自動補償方式。按投切方式可進行如下分類：
1、延時投切方式
這種投切依靠于傳統的接觸器動作，當然用于投切電容的接觸器是專用。它具有抑制電容的涌流作用。延時投切的目的在于防止電容不停的投切，導致供電系統振蕩，這一危險情況的出現。這種補償方式是通過補償裝置的控制器，檢測供電系統的物理量，來決定電容器投切的這個物理量，這種物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率，是我們常用的一種補償方式。
2、瞬時投切方式
瞬時投切方式是電力電容器件與數字技術綜合的技術結晶。即我們所說的動態補償，實際就是在半個周波至1個周波內完成采樣計算，在下個周期到來前，控制器已經發出控制信號了，通過脈沖信號通知投切執行元件，即晶閘管導通。投切電容器組大約20－30毫秒內完成一個全部動作，作為一種新的補償裝置有著廣泛的應用前景。
其動作原理是當控制器采集到需要補償的信號發出一個指令（投入一組或多組電容器的指令）此時由觸發脈沖去觸發晶閘管導通，相應的電容器組也就并入線路運行。晶閘管的導通條件必須滿足其所在相的電容器端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，也就是說電力電子器件控制的無功投切是無涌流投切；當控制指令撤消時，觸發脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關閉，關斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容用以投入。用于控制電容器投切的元器件可以用單相晶閘管、并聯的雙向晶閘管，也可選適合容性負荷的固態接觸器。元件的耐壓及額定電流要選擇合理。這種補償方式其最主要的制約因素是用于投切控制的元器件的散熱方式及冷卻方式。我公司現上無功動態補償裝置的冷卻方式選用水冷內循環，各晶閘管的運行溫度能夠控制在40～50℃之間。
在低壓無功功率補償裝置的應用方面，選擇延時速是瞬時的補償方式。要依電網的狀況所定。首先要對所補償的方式性質有所了解，對負荷較大且變化較快的工況。如電焊機、電動機的方式應采用瞬時的補償方式；對于相對穩定的負荷可采用延時補償方式，也可使用瞬時的補償方式。一般電焊工作時間均在幾秒鐘以上。電動機啟動也在幾秒鐘以上。而瞬時補償的響應時間在幾十毫秒。按40ms考慮則從40ms到5秒鐘之內是一個相對穩態過程，瞬時補償能完成這一過程。
二、無功功率補償控制器
無功功率補償控制器按照采樣方式可分為三類，即功率因數型、無功功率型、無功電流型。選擇哪一種物理控制方式實際上就是對無功功率控制器的選擇。控制器是無功補償裝置的指揮系統，是進行采樣運算、發出投切信號、參數設定、測量、元件保護等功能的一個核心裝置。現在對上述所說的三種補償裝置簡單的進行一下介紹：
1、功率因數型控制器。
功率因數用cosφ表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。當cosφ＝1時，就是說明線路中沒有無功損耗，提高功率因數并減少無功功率和無為有功功率的損耗是這類控制器的最終目標，這種控制方式也是傳統的方式，采樣控制較易實現。這種采樣方式在運行中既要保證系統穩定和無振蕩現象出現，又要兼顧補償效果。對于這種補償方式很重要的一點就是如何進行參數設定，只能在現場視具體情況將參數整定在一個較好的狀態下進行工作，既使參數調整的較好，也無法彌補這種補償方式自身的缺陷，尤其是在負荷較重的環境中，例如：設定投入門限cosφ=0.95（滯后）此時工作環境為重負荷，既使此時的無功損耗很大。無功缺額很大，再投電容器組也不會出現過補償。但cosφ只要不小于0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器投入。故不推薦使用這種補償方式。
2、無功功率（無功電流）型控制器。
這種方式可完善的解決功率因數型的缺陷，一個良好設計的無功型控制器，它是智能化的，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性、檢測和無功補償的效果，并能對補償裝置進行完善的保護及檢測。這種補償裝置可實現如下功能：
四象限操作、自動和手動切換、自識別各路電容器組的功率，可根據負荷自動調節切換時間，具有諧波過壓報警及保護，可防止線路發生諧振，具有過電壓保護、低電流報警，可檢測所補償系統的電壓、電流畸變率，顯示電容器功率、顯示cosφ、U、I、S、P、Q及頻率。
由以上功能可以看出其控制功能非常強大。由于是無功型控制器，也就能夠將補償裝置的效果發揮到極至。此時既使在重負荷的情況，負荷發出的無功功率已經相當大，那怕cosφ已達到0.99（滯后）也可根據要求再投入一組，使補償效果達到最佳。
3、動態補償的控制器
第3篇：無功功率范文
關鍵詞：電網無功功率補償無功電源
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的"無功"并不是"無用"的電功率，只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。
在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數cosφ，其計算公式為：
cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
1影響功率因數的主要因素
(1)大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
(2)變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
(3)供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10％時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
2無功補償的一般方法
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。
(1)低壓個別補償:
低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
(2)低壓集中補償：
低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
(3)高壓集中補償：
高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。
3采取適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。
(1)合理使用電動機；
(2)提高異步電動機的檢修質量；
(3)采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態時，定子繞組向電網"吸取"無功，在過勵狀態時，定子繞組向電網"送出"無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。
異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是"異步電動機同步化"。
(4)合理選擇配變容量，改善配變的運行方式：對負載率比較低的配變，一般采取"撤、換、并、停"等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。
4無功電源
電力系統的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發生器，這4種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。
(1)同步電機：
同步電機中有發電機、電動機及調相機3種。
①同步發電機：
同步發電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當其在額定狀態下運行時，可以發出無功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數角。
發電機正常運行時,以滯后功率因數運行為主,向系統提供無功，但必要時,也可以減小勵磁電流,使功率因數超前,即所謂的"進相運行"，以吸收系統多余的無功。
②同步調相機:
同步調相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵或過勵的情況下向系統吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據電壓平滑地調節輸入或輸出的無功功率，這是其優點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢，近來已逐漸退出電網運行。
③并聯電容器：
并聯電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網"發?quot;無功功率：
Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
并聯電容器本身功耗很小，裝設靈活，節省投資；由它向系統提供無功可以改善功率因數，減少由發電機提供的無功功率。
④靜止無功補償器：
靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應極為迅速，而且通斷次數也可以不受限制。當電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調節，以滿足動態無功補償的需要，同時還能做到分相補償；對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產生高次諧波，為此需加裝專門的濾波器。
⑤靜止無功發生器：
它的主體是一個電壓源型逆變器，由可關斷晶閘管適當的通斷，將電容上的直流電壓轉換成為與電力系統電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯接入電網。適當控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運行工況，使其處于容性、感性或零負荷狀態。
與靜止無功補償器相比，靜止無功發生器響應速度更快，諧波電流更少，而且在系統電壓較低時仍能向系統注入較大的無功。
第4篇：無功功率范文
關鍵詞 無功功率；補償裝置；設計選用
中圖分類號TM715 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）86-0132-02
0引言
由于電網中大量非線性負載的使用，造成了系統電壓升降、電能損失、功率因數降低、諧波干擾等問題，嚴重危及電力系統的安全經濟運行。國家“十二五”規劃明確指出，將“依托信息、控制和儲能等先進技術，推進智能電網建設”，而電能質量和功率因數是智能電網的重要因素。世界各國對電力用戶的用電功率因數都有要求，并按功率因數的高低給予獎懲。因此，合理選用無功功率補償裝置對電力系統有著重要的意義。
1 補償原理
造成功率因數低的主要原因是電網中的感性負荷，其無功電流相位滯后電壓90度，由于容性負荷的無功電流相位超前電壓90度，與感性無功電流的相位差180度，因此可用容性無功電流抵消感性無功電流，縮小功率因數角。一般情況下，可用電容器來補償負荷產生的無功電流。電容器價格便宜，易于安裝，到目前為止仍是我國主要的無功補償器件。
2 無功功率補償方式的選擇
根據投切容量的變化可分為穩態補償和動態補償。穩態補償主要是安裝固定容量補償負載變化相對穩定的補償方式，多采用并聯電容器進行。將電容器組與負載并接，同時投切。優點：投資和線路損耗減少、安裝容易、維護簡單、故障率低等。
動態補償則根據負載的變化隨時切換補償量進行補償，動態補償裝置用于急劇變動的沖擊負荷，如煉鋼爐等，主要由補償器件電抗器和電容器、控制器、投切開關等組成，控制器采集電網的電壓、電流量等參數，進行運算，再根據參數設定值發出投切指令。投切開關器件主要有一代普通交流接觸器、二代電力電子元件（如晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管）、三代復合開關（將可控硅與接觸器并接）。電力電子元件控制，應用較廣泛 。復合開關具有可控硅過零投切的優點，又具有接觸器無功耗的優點，是較先進的控制方式[1-2]。投切開關參數選擇應遵守《低壓并聯電容器裝置使用技術條件》（DL/T 842-2003）標準的規定，否則很易損壞。該標準規定： 對于半導體開關電器和復合開關電器，額定電流（有效值）應不小于2.5倍單組電容器額定電流選取。機械開關電器額定電流額定電流（有效值）應不小于2倍單組電容器額定電流選取。
并聯電容器裝置的設備選型應遵守《并聯電容器裝置設計規范》GB50227-95的要求，根據電網諧波水平、補償容量及擴建規劃等因素進行確定。
施耐德公司針對低壓配電系統中的諧波污染程度的不同，提供了不同的無功補償方案，根據如下公式選擇：a= Gh /Sn 。a-諧波污染率，Sn-變壓器視在功率，Gh-產生諧波設備的視在功率（整流/變頻、中/高頻、電弧爐、電焊機等）[3]。
4結論
無功補償是電網優質、安全、經濟運行的一項重要技術措施。本文重點對電容補償的容量計算、容量修正、補償方式選擇進行了探討，并通過大量的工程驗證了實效性，僅供同行們在以后的設計中參考。
參考文獻
[1]田艷兵.礦山井下供電系統無功功率因數與節能[J].煤礦機械，2010，6.
第5篇：無功功率范文
關鍵詞：無功功率補償；電容器；電抗器；調諧型；
中圖分類號： TM53 文獻標識碼： A 文章編號：
引 言
隨著各種電力電子設備等非線性負荷的大量使用，同時用戶節能意識的增強和對電能質量問題的日益關注，無功功率補償裝置作為電能質量治理設備，成為電力系統中越來越重要的電氣設備。作為低壓配電系統中設計比較復雜的無功功率補償電容柜，正確的產品設計選型和安裝，對提高設備使用壽命，以及節約電能具有重要意義的。
在系統中安裝無功補償裝置的必要性和作用
工業生產廣泛使用的交流異步電動機、電焊機、電磁爐等設備都是感性負載，這些感性負載在進行能量轉換的過程中，使加在其上的電壓超前電流一個角度，這個角度的余弦COS￠叫做功率因數。當功率因數即無功功率很大時，會有以下危害：1）增大線路電流，使線路損耗增大，浪費電能；2）因線路電流增大，一旦輸電線路較遠，線路上的電壓降就大，電壓過低就可能影響設備正常使用；3）對變壓器或者發電機而言，無功功率大，變壓器或者發電機輸出的電流也大，往往是輸出電流已達額定值，這時負荷若再增加就需要多加一臺變壓器或發電機，浪費資源；4）月平均功率因數，工業用戶低于0.92，普通用戶低于0.9，若低于此項要求，將要被供電管理部門處于不同額度的罰款。
無功補償的主要作用就是提高功率因數以減少設備容量和功率損耗，穩定電壓和提高供電質量，在長距離輸電中提高系統輸電穩定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率。安裝并聯電容器進行無功補償，可限制無功功率在電網中傳輸，相應減少了線路的電壓損耗，提高了配電網的電壓質量，無功補償應根據分級就地和便于調整電壓的原則進行配置。
補償容量、類型的選擇
一般情況下，設計時可根據變壓器容量的20%~40%選擇無功補償容量。
補償類型的關鍵選型依據是系統的諧波污染程度，由于配電系統中非線性負載越來越多的被使用，其帶來的諧波污染問題日益嚴重，而無功補償電容器是配電設備中受諧波危害最大的設備之一，諧波不僅會造成電容器過載，補償乏值降低，縮短使用壽命，還可能造成電網諧波，發生嚴重的電氣事故，另外，不正確的補償類型選擇還會造成諧波放大，進一步加劇配電網諧波污染程度。因此，必須根據諧波污染程度選擇正確的無功補償類型。
首先將配電系統簡化，將系統簡化為變壓器（容量Sn），所有非線性負載總容量（容量Gh），將Gh/Sn的比值，即非線性負載占系統容量的比例作為補償類型的選型依據：（1）當Gh/Sn≤15%時，表示系統諧波污染程度較輕，推薦補償類型為標準型無功功率補償。一般400V配電系統采用415V的電容器。（2）當15%＜Gh/Sn≤25%時，表示系統諧波污染程度較嚴重，推薦補償類型為過諧型無功功率補償。過諧型無功功率補償方案采用比電網高一等級的電容器，如400V配電系統采用450V或480V的電容器。注意，當采用過諧型無功功率補償電容器時，電容器將降容，降容系數為：K=（Vn/Vr）2，Vn為電網電壓等級，Vr為電容器標準電壓等級。例如：一臺480V,30kvar的電容器相當于一臺400V,21kvar的電容器，30kvarX(400/480)2=21kvar。（3）當Gh/Sn≥25%時，表示系統諧波污染程度嚴重，推薦補償類型為調諧型無功功率補償。調諧型無功功率補償方案由調諧電抗器和過諧型電容器組成。由于調諧補償方案采用了電抗器與電容器串聯，而電抗器與電容器的電壓方向正好相反，所以電容器的端電壓實際上被抬升。以阻抗比為12%的調諧方案為例，電容器實際端電壓Uc=400/(1-12%)=454V,所以必須采用480V電容器以防止過壓。需要注意的是，調諧型和過諧型電容的降容計算有所不同。這里以電抗器阻抗為12%，要求實際補償容量為300kVar的調諧補償方案為例，按單步實際補償30kVarX10路設計，步驟1：計算不考慮串聯電抗器時補償30kvar容量所需的480V電容器容量Q1，Q1*(400/480)2=30kvar,Q1=43.5kvar;步驟2：再考慮電抗器，計算出實際補償30kvar容量所需的480V電容器容量Qc, Qc= Q1*(1-12%)=38.3kvar。結果：本系統按單步30 kvar設計10路，每步電容器為38.3 kVar/480V,電抗器為30 kVar/阻抗12%。（4）當Gh/Sn≥50時，建議使用有源濾波設備。
當電抗器所工作的電網中，諧波總畸變率在4%以下，可以只考慮限制電容器投切過程中的合閘涌流，電抗器的電抗率可選：K=(0.1~1)%。當K≤0.1%時，可安裝在電容器外殼內。當0.1%《K≤1%時，可選用XD型電抗器。這種電抗器是單相結構，在安裝時，注意一，安裝在B相的電抗器，進出線次序與A、C相相反，以免互相影響。注意二，它對3、5次諧波電流略有放大。
當電抗器所工作的電網中，諧波總畸變率在4%以上，應先通過諧波檢測儀表查明該電網的主要諧波含量，然后再合理確定K值。如果電網背景諧波為5次及以上時，這時應配置電抗率為（4.5~7）%。一般用電抗率為6%的電抗器。要注意的是，6%的電抗器，抑制5次諧波效果好，但對3次諧波有明顯的放大作用。如果電網原來3次諧波含量就接近容忍值，就要注意選擇電抗率K偏離6%少許。比如選K為4.5%的電抗器對3次諧波放大輕微。
如果，電網背景諧波為3次及以上時，這時應配置電抗率為12%的電抗器。從材料的價格上分析，在同樣電壓電流情況下，K值越高，其端電壓也越高，電抗器的電抗和電感也大，即K值越高，價格也高些。所以，如果3次、5次、7次及以上諧波含量都超標需要治理時，建議用一部分K為7%的電抗器，用一部分K為12%的電抗器。
保護元件的選擇
當采用斷路器作為主保護時，熱保護整定值設定：
（1）1.36In-適合標準型無功功率補償
（2）1.5In-適合過諧型無功功率補償
（3）1.12~1.31In-適合調諧型無功功率補償，電抗率越大，系數越小
（4）短路保護為10In
當采用熔斷器作為主保護時，一般選擇1.5In
支路保護熔斷器的選擇
1.6In-適合標準型和過諧型無功功率補償
1.5In-適合調諧型無功功率補償
支路保護中不能采用微型斷路器，因為微型斷路器的分斷能力太低，動作時間也沒有熔斷器快。
第6篇：無功功率范文
關鍵詞：高壓直流；無功控制；交流濾波器；諧波
中圖分類號：TM714 文獻標識碼：B
一、換流站無功功率控制簡介
換流站無功功率控制是直流輸電系統中對換流站無功功率進行控制的環節，它通過調整換流站裝設的無功補償設備的投入容量或改變換流器吸收的無功功率，將換流站與交流系統交換的無功功率控制在規定的范圍內，或將換流站交流母線電壓控制在規定的范圍內。前者便于所連的交流系統無功功率的平衡，后者有利于弱受端交流系統的電壓穩定性。除了通過投切交流濾波器實現無功功率控制外，還可以通過改變換流器的觸發角來改變換流器吸收的無功功率進行無功功率控制。
直流輸電系統運行時，無論是整流器還是逆變器都要消耗一定的無功功率，其數值不但與輸送直流功率的大小有關，也與運行方式、控制方式有關。通常，在額定負荷時，換流器消耗的無功功率可達到額定輸送功率的40%-60%，故換流站需投入大量的無功補償容量。但在輕負荷運行時，換流器消耗的無功功率迅速減小，如果補償的無功功率不變，則換流站過剩的無功功率將會注入所連的交流系統，引起換流站交流母線電壓升高。因此，必須對投入的無功功率補償容量進行控制。
換流站的無功功率控制應能控制換流站全部發出無功的設備和吸收無功的設備，如控制交流濾波器、并聯電容器和并聯電抗器的投切以及控制換流器吸收的無功功率等；換流器吸收的無功功率可以通過改變其觸發角來平滑的進行控制。這些控制作用必須相互協調，以便保證在任何給定的直流輸送功率下，對于各種直流系統運行方式、投入的無功補償設備的組合都是最優的。為了方便地進行無功功率控制，通常將交流濾波器和并聯電容器分成若干分組，但濾波器分組不能投切過多，否則投運的濾波器將不能滿足濾波要求。
由于影響無功及電壓的因素復雜，無功功率控制器的所有功能和特性，都應先用數字計算程序進行計算分析，然后在直流模擬程序上予以驗證，以保證其性能滿足要求。
二、南橋換流站無功功率控制系統介紹
1、南橋換流站交流濾波器組及無功補償并聯電容器組配置如表1：
南橋換流站交流濾波器組除了能吸收該次諧波外，還能提供工頻的無功功率，每組可提供無功功率約87Mvar，9組共783Mvar。交流濾波器組按調諧次數分，有11.8次、24次、11.8/24次、24/36次四種類型，11.8次有3組，24次、11.8/24次、24/36次各有2組。
2南橋換流站與交流系統無功交換量的允許范圍
南橋換流站：當功率方向為葛洲壩送南橋時：-70～+70Mvar
當功率方向為南橋送葛洲壩時：-70～+70Mvar
（1）當直流系統運行在最低功率水平時，由于最小濾波器組的要求，換流站與系統的無功交換可能將無法滿足以上要求，此時葛洲壩換流站流入系統的無功不得超過120Mvar，南橋換流站流入系統的無功不得超過150Mvar。
（2）當直流系統運行在較高功率水平，除備用無功設備外，換流站其他可用無功設備均已投入時，葛洲壩站從系統流入換流站的無功不得超過320Mvar，南橋換流站從系統流入換流站的無功不得超過120Mvar。超過上述值時則應限制直流輸送功率的進一步增大。
（3）在直流負荷從最小值（120MW）變到2小時過負荷（1320MW，反送為1056MW），然后再從2小時過負荷（1320MW，反送為1056MW）變到最小值（120MW）的過程中，任何濾波器組或電容器組最多只能投入和切除一次。
具體投切邏輯見圖一：
如圖1所示：在Q控制模式下，當Q>Q_ref+Q_DeadBand時，系統將會切除一組濾波器，當Q70Mvar時，會切除一組濾波器，當Q
3南橋換流站交流濾波器的投切程序
在直流功率上升和下降的過程中，投入和切除交流濾波器組將遵循一定的順序，具體順序如表2。
F1（DA12/22/32）高通濾波器HP11.8，每組87Mvar
F2（DA13/23）雙調諧高通濾波器HP24/36，每組87Mvar
F3（DA14/24）雙調諧高通濾波器HP11.8/24，每組87Mvar
F4（DA15/25）高通濾波器HP24，每組87Mvar
在不同潮流方向、功率大小、運行方式下，不同的直流運行情況需要的交流濾波器組數有所不同，當該直流運行情況下所需的交流濾波器組數不滿足時，無功減載保護將動作，進行功率回降，交流濾波器組數滿足系統要求，或極停運。
4南橋換流站各投切濾波器的優先級
（1）優先級1——AbsMinFiler（絕對最小濾波器組數）：是指根據離線交流濾波器的設計結果，在對應運行方式和輸送水平下必須投入的濾波器組數和類型組合，少于這一組數，將使得濾波器運行應力超
過其元件的穩態額定值，并造成濾波器過負荷。正常運行時，該條件必須滿足。
（2）優先級2——Umax（最高/最低電壓控制）：除了控制換流站與交流系統的不平衡無功外，換流站無功補償設備還可以用來對換流站交流母線電壓進行控制。主要用于監視交流母線的穩態電壓，避免穩態過電壓引起保護動作。在換流器解鎖前或解鎖過程中，根據順序控制要求投入最少濾波器組數。
（3）優先級3——Qmax（最大無功交換控制）：根據當前運行狀況，限制投入濾波器組的數量，限制穩態過電壓。通過檢測運行方式，Qmax功能限制濾波器或電容器組投入的組數。如果系統方式有任何變化，無功功率控制將限制無功連接以防止電壓升高。對于南橋站而言，Qlim恒為10000Mvar，這個永遠無法達到，即該功能幾乎沒有限制，所以Qmax只會發增加濾波器的指令，而不會發切除濾波器的指令。
（4）優先級4——MinFilter（最小濾波器組數限制）：是指根據離線交流濾波器的設計結果，在對應運行方式和運行功率水平下所必須投入的濾波器組數及其組合形式，否則將不能保證濾波效果，以達到工程規范中所規定的濾波性能要求。總之，最大無功交換控制是為了滿足濾除諧波的要求需投入的最少濾波器組個數及其類型。
（5）優先級5——Qcontrol（無功交換控制）：用于控制換流站與交流系統的無功交換量為設定的參考值。一般情況下，整流站選擇控制電壓，逆變站選擇控制無功。南橋站運行時采用Q控制模式，將與交流系統交換的無功功率控制在參考值，將交流母線電壓控制在參考值。在投入時必須滿足最大交流電壓和最大無功功率對濾波器的要求；在切除時，必須滿足絕對最小濾波器、最大交流電壓和最小濾波器對濾波器的要求。
以上5項無功控制子功能依次具有以下優先級，其中優先級1為最高優先級，某項子功能發出的投切指令僅在不與更高優先級的限制條件沖突時才有效。
三、南橋換流站無功功率控制系統控制模式
1 ON模式：系統將自動進入手動模式。此時，運行人員可選擇自動模式。
2 手動模式：僅高優先級的交流濾波器投/切由無功控制自動完成。Minfilter和Qcontrol的交流濾波器組投切操作由運行人員手動完成。當需要投入交流濾波器組以滿足Minfilter時，或需要切除的交流濾波器滿足Qcontrol時，無功控制應發送信號至SCADA系統通知運行人員投/切交流濾波器組，并顯示將被投/切的濾波器組。在手動控制時，絕對最小濾波器控制、最高/最低電壓控制、最大無功交換控制仍起作用，實現交流濾波器的投切。
3 自動模式：所有需要的交流濾波器投/切都應由無功控制自動完成。運行人員僅需設定相關的與交流系統無功交換參考值。
4 OFF模式：無功控制不自動進行任何投/切交流濾波器的操作，也不會對運行人員給出任何提示，但運行人員可進行手動投/切操作。
四、南橋換流站投切交流濾波器的選擇
直流極控系統從站控系統獲得關于交流濾波器組的狀態信號，使得無功控制能夠根據當前運行工況以及交流濾波器組的狀態確定哪一類型的濾波器以及該類型中哪一組交流濾波器將被投入/切除。同一類型的交流濾波器組按循環方式投入、按先進先出原則切除，保證所有可用的無功設備的投切任務盡可能相等。
五、南橋換流站交流濾波器組的狀態
無功控制將從站控系統獲得來自交流場的以下相關信息：已經投入的交流濾波器組、被切除的交流濾波器組、可投入的交流濾波器組。
（1）可投入的交流濾波器組的隔離開關和地刀必須在適當的位置，而且閉鎖繼電器未被置1。如果交流濾波器組被保護跳閘，它的閉鎖繼電器被置1。只有在閉鎖繼電器被手動清0后，交流濾波器組才有可能被再次投入。
（2）交流濾波器組被切除，必須在一定的放電時間（7分鐘）后才能被再次投入運行。如果在一定的時間（1分鐘）內，交流濾波器組未能對指令作出響應，那么認為該交流濾波器組不可用。
（3）當一組交流濾波器從不可用轉為可用時，無功控制不應改變已經投入的交流濾波器組，（如果諧波濾波特性未提出要求），但是，在接下來的投切過程中該組交流濾波器將參與投切交流濾波器的選擇。
六、南橋換流站交流濾波器防振蕩措施
為了防止交流濾波器組/并聯電容器組的反復投/切，無功控制具有防振蕩功能。可對預定時間（1分鐘）內的交流濾波器組/并聯電容器組的投/切次數進行計數。如果投/切次數超過了一定值（6次），無功控制將自動轉入手動控制模式，防止更多的交流濾波器/并聯電容器組的投/切操作。
七、南橋換流站無功功率控制系統運行注意事項
1交流濾波器組替換的原則為：當一組交流濾波器由保護跳閘后，根據AbsMinFilter或MinFilter的要求，該交流濾波器將由另一組交流濾波器來替代。如果跳閘的交流濾波器組屬于AbsMinFilter控制范圍內，那么無功控制功能將在1秒鐘內投入另一組交流濾波器。如果屬于MinFilter控制范圍內，那么無功控制功能將在5秒鐘內投入另一組交流濾波器。
2當系統頻率低于49.5Hz以下時，應及時向調度匯報，加強對交流濾波器組電流的監視，加強系統運行工況監視，以防失諧。
3對各交流濾波器組、并聯電容器組切除后（即隔離刀閘拉開后），必須超過7分鐘以上才能合電容側接地刀閘，以保證電容有足夠的放電時間。
4交流濾波器組發生故障跳閘后，應及時改為冷備用狀態，在改為冷備用前不得將開關解鎖，以防止無功控制功能再次誤投該組濾波器。
5交流濾波器組的手動切換，在交流系統電壓未達到允許的最高電壓時，應按照“先投后切”的原則，投入一組，再切除一組。
6交流濾波器組在電容器檢修或部件更換后，在試運行后，應有檢修人員在對應的交流濾波器組保護屏上對初始不平衡電流進行補償，并做好記錄。
參考文獻
[1]張望，郝俊芳，曹森，李延龍，直流輸電換流站無功功率控制功能設計，電力系統保護與控制。
[2]張萌永，曹繼豐，高壓直流輸電換流站無功控制系統分析，電力設備。
第7篇：無功功率范文
cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
1影響功率因數的主要因素
1.1大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
1.2變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
1.3供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10％時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
2無功補償的一般方法
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。
2.1低壓個別補償低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
2.2低壓集中補償低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
2.3高壓集中補償高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。
3采取適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。
3.1合理使用電動機；
3.2提高異步電動機的檢修質量；
3.3采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過勵狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。
3.4合理選擇配變容量，改善配變的運行方式：對負載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。
4無功電源
電力系統的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發生器，這4種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。
4.1同步電機：同步電機中有發電機、電動機及調相機3種。①同步發電機：同步發電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當其在額定狀態下運行時，可以發出無功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數角。發電機正常運行時，以滯后功率因數運行為主，向系統提供無功，但必要時，也可以減小勵磁電流，使功率因數超前，即所謂的“進相運行”，以吸收系統多余的無功。②同步調相機:同步調相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵或過勵的情況下向系統吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據電壓平滑地調節輸入或輸出的無功功率，這是其優點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢，近來已逐漸退出電網運行。③并聯電容器：并聯電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網發quot；無功功率：Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
并聯電容器本身功耗很小，裝設靈活，節省投資；由它向系統提供無功可以改善功率因數，減少由發電機提供的無功功率。④靜止無功補償器：靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應極為迅速，而且通斷次數也可以不受限制。當電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調節，以滿足動態無功補償的需要，同時還能做到分相補償；對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產生高次諧波，為此需加裝專門的濾波器。
第8篇：無功功率范文
[關鍵詞] 同步發電機 無功功率擺動 勵磁系統
1.概述
山西鋁廠熱電分廠共有六臺汽輪發電機，額定電壓為6.3kV，額定容量分別為一期12MW三臺; 二期25MW三臺。從1996年—2002年3#、4#、5#、6#機組多次出現發電機無功功率自然擺動，其最大擺幅8Mvar，給生產的組織和調整帶來了很大的影響，為此通過多次的試驗和分析，查找到了其無功擺動的原因，并提出了對發電機勵磁系統改進的措施。
為分析機組無功功率自然擺動的原因，于2002年2月7日0點到24點，對5#、6#機組實施無功功率的24小時在線監測，其監測數據如表1、表2。
第9篇：無功功率范文
關鍵詞: 電能質量優化；無功功率補償裝置；靜止同步補償器；靜止同步補償器
Abstract: in this paper, the reactive power compensation device application background of power, and analyzes all kinds of reactive power compensation device and the classification of the advantages and disadvantages, and introduced the static synchronous compensator SVC and static synchronous compensator STATCOM characteristics and working principle, and introduced the two control based on STATCOM method.
Keywords: power quality optimization; Reactive power compensation device; Static synchronous compensator; Static synchronous compensator
中圖分類號：R363.1+24文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
隨著現代工業和電力工業的不斷發展，電能傳輸的距離和容量日益增大，工業用戶對電能質量的要求越來越高。近年來，電弧爐、軋鋼機、大型可控硅裝置的應用和大功率沖擊性負載的存在，使得系統功率因數變低，電網諧波加大。電能質量的下降嚴重地影響了供用電設備的安全、經濟運行 ，降低了人民的生活質量。因此，無功功率補償對電力系統有著重要的意義。
對電力系統進行適當的無功功率補償，可以穩定電網的電壓，提高電網的功率因數，提高設備的利用率，減少網絡有功功率損耗，提高輸電能力，平衡三相功率，為系統提供電壓支撐，提高系統安全運行性。
無功功率補償裝置可以改善電網的電能質量，在今后的電力系統中具有廣泛的應用前景。
1 電網電能質量要求
1.1 頻率要求
我國電力系統的運行頻率為50Hz，國家標準規定，電網容量在300萬kW及以上，頻率允許的誤差為±0.2Hz；電網容量在300萬kW以下，頻率允許的誤差為±0.5Hz。
1.2 供電電壓要求
一般以電壓變動幅值來衡量電壓是否符合標準，國家標準規定，35kV及以上供電電壓允許的偏差為額定電壓的±10%；10kV及以下供電電壓允許的偏差為額定電壓的±7%；220V單相供電電壓允許的偏差為額定電壓的+7%～-10%。
2 無功補償裝置介紹
目前，無功功率補償裝置主要有同步調相機SC、靜止電容器FC、機械投切電容器MSC、靜止同步補償器SVC和靜止無功發生器SVG(也稱STATCOM)，其分類如圖1所示。
圖1 無功補償裝置分類
2.1 早期的無功功率補償裝置
同步調相機SC和靜止電容器FC是早期的無功功率補償裝置。同步調相機SC不僅可以補償固定的無功功率，對變化的無功功率也可以進行動態的補償，當電網電壓下降時，SC通過控制勵磁發出和吸收無功功率，并通過電壓調節器來自動調節無功功率的大小，以維持電壓的恒定。同步調相機SC的成本高、安裝復雜、損耗和噪聲都比較大、響應速度慢。
靜止電容器FC可以改變線路的感應無功功率，來補償系統的無功功率。其補償容量有級，調節性能差，目前同步調相機SC和靜止電容器FC基本上已經不再使用。
機械投切電容器MSC是一種比較簡單的無功補償裝置，不能進行動態無功功率補償，但是價格低廉，目前在國內仍然擁有較大的市場。
2.2 SVC介紹
SVC是目前廣泛用于無功功率補償的裝置，具有響應速度快，可以連續調節無功功率輸出的特點。SVC在系統中相當于可變電納，隨著電壓的變化而改變其電納值，因為所加的交流電壓是恒定的，改變電納值就可以改變基波電流，從而導致電抗器吸收無功功率的變化。
SVC主要包括飽和電抗器SR型SVC、晶閘管投切電容器TSC型SVC、固定電容—晶閘管控制電抗器FC-TCR型SVC、機械投切電容器—晶閘管控制電抗器MSC-TCR型SVC以及晶閘管投切電容器—晶閘管控制電抗器TSC-TCR型SVC，各種類型的SVC裝置的結構圖如圖2所示。
FC-TCR型SVC由TCR和若干個不可控的電容器并聯而成。其中，電容器為固定連接，TCR支路采用觸發延遲控制，形成連續可控的感性電流，TCR的容量大于FC的容量，以保證既能輸出容性無功電流也能輸出感性無功電流。
TSC型SVC由電容器和雙向導通晶閘管組成，其中，晶閘管僅僅起到開關作用，TSC只能提供容性電流，將多組TSC并聯使用，根據容量需要逐個投入可以獲得近似連續的容抗。
MSC-TCR型SVC采用機械開關控制電容的投入和切除，只能在一些要求不高、電容切斷頻繁的場合使用。
TSC-TCR型SVC一般使用n組電容器和一組晶閘管相控電抗器，它的無功功率輸出可以在容性和感性范圍內調節。
FC+TCRTSC
TCR+TSC MSC+TCR
圖2 幾種常見的SVC結構圖
2.3 SVG介紹
2.3.1 SVG原理
SVG也被稱為靜止同步補償器STATCOM，圖 3為STATCOM原理圖。其中，直流側為儲能電容，GTO逆變器通常由多個逆變器串聯或并聯而成，將直流電壓變換成交流電壓，交流電壓的大小、頻率和相位可以通過控制GTO的觸發脈沖來控制。連接變壓器將逆變器輸出的電壓轉換成與電網電壓等級相同的電壓，從而使得STATCOM裝置可以并聯到電網中。
圖3 STATCOM原理圖
整個STATCOM裝置相當于一個電壓大小可以控制的電壓源，根據圖3可以得到，STATCOM裝置所吸收的復功率。
STATCOM裝置吸收的無功功率，其中為超前的角度。
將多個逆變器組合成多重化結構、多級并聯逆變器和多電平結構可以擴大STATCOM的容量，原理圖如圖4所示。
圖4 多重化結構原理圖
多個逆變器并聯的結構，由多個開關頻率較高的小容量STATCOM并聯運行，可以靈活地擴大逆變系統的容量，易于實現逆變器的模塊化，提高系統運行的可靠性和可維護性。
2.3.2 SVG的控制
要實現STATCOM的快速補償功能，必須快速地從負載電流中檢測出無功電流。1983年日本的赤木所提出的三相瞬時電流分解成有功和無功電流的p、q分解法被廣泛應用。
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