再议无功功率补偿

苏 琦 黄翠柏

（郑州煤炭工业技师学院，河南 郑州 451150）

再议无功功率补偿

苏 琦 黄翠柏

（郑州煤炭工业技师学院，河南 郑州 451150）

在当今社会大力提倡绿色能源和节约能源的背景下，如何提高设备和系统的功率因数一直是困扰着人们的一个问题，它也是电力能源应用领域一个突出的问题，本文从将从几个方面阐述提高功率因数的方法。

功率因数；无功功率；补偿

国家能源局数据显示：2009年全国总发电量36 430亿千瓦时，而2009年全国损失电能约3 300亿千瓦时。造成能源损失的原因是多方面的，但无功功率的增加是能源损失的最主要原因。

1 功率因数

1.1 功率因数的含义。有功功率与视在功率的比值称为功率因数。

1.3 提高功率因数的方法。其一，提高用电设备的自然功率因数。自然功率因数是在没有任何补偿情况下，用电设备的功率因数。提高自然功率因数的方法有：合理选择电动机，使电动机接近满载运行；消除严重欠载运行的电动机和变压器；提高维护质量，保证电动机的电磁特性符合标准。其二，采用人工补偿无功功率。一是并联电容器法。一般工矿企业都采用并联电力电容器法，并联电容器的补偿方法又可分为：个别补偿、分组补偿、 集中补偿等方法。它的优点是无功负荷，缺点是不能减少用户内部配电网络的无功负荷。此调节方法也称无功补偿电容器，是传统的无功补偿装置。二是同步电动机过激法。调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率；调节同步电动机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电动机向电网“送出”无功功率。三是采用同步调相机。同步电动机不带负载而空载运行，专门向电网输送无功功率就是同步调相机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率，能提高系统电压；在欠励运行时，它从系统吸取感性无功功率，降低系统电压。但同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂，有功功率损耗也比较大。20世纪70年代，国外普遍应用了静止型无功补偿装置（SVC），同步调相机开始逐渐被取代。四是静止无功补偿装置（SVC）。静止无功补偿装置（SVC）是专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容（TSC），以及这两者的混合装置（TCR+TSC）或机械投切电容器（MSC）。静止补偿装置由电容器与电抗器并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。20世纪80年代国外开始研究基于电压源换流器的静止同步补偿器SVG，它属于快速的动态无功补偿装置，90年代末得到较广泛的应用。

2 有源动态无功补偿

2.1 SVG电气原理。SVG（静止无功发生器）又称静止同步补偿器。SVG的基本原理就是将电压源型逆变器，经过电抗器或者变压器并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流电流的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。当采用直接电流控制时，直接对交流侧电流进行控制，不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波也进行跟踪补偿。

2.2 SVG的特点。其一，设备的快速性。它采用全控型器件IGBT实现迅速关断，使响应时间大大降低。在极短时间内实现从额定容性无功功率到额定感性无功功率的转换，有效抑制闪变。其二，SVG采用新型低损耗IGBT功率器件，减少了无功损耗，提高了电气设备的利用率，节能降耗的效果显著。其三，具有优异的谐波输出特性。其四，多种补偿功能，抑制系统过电压，改善系统电压的稳定性；提高系统暂态状态的稳定程度，防止发生暂态电压崩溃；动态维持线路端电压。其五，减少电压和电流的不平衡。因此，SVG成为现今电力系统中采用的先进的提高功率因数技术。另外，随着电路中的整流装置的不断扩大，电网中的干扰也随之增加。为减轻干扰，我们还可以采用多重化整流电路，即将几个整流电路多重联结。它能减少交流侧输入电流的谐波，对晶闸管多重整流电路采用顺序控制的方法可以提高总的功率因数。

综上所述，提高功率因数，是为了提高（电源）电网的效率，提高电网的安全水平。从而提高整个电力系统的效益和安全。为了达到这一目的，国家采取强制措施，用户必须达到要求的功率因数，否则就实施罚款。无论从国家还是个人利益看，发展和利用新一代的电力设备和系统是一个重要的战略任务。

[1]电工基础[M].北京：劳动和社会出版社.

TM76

A

1671-0037（2014）08-99-1

苏琦（1972-），男，讲师，研究方向：自动化控制的教学与研究。