配电网无功补偿技术研究

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1、配电网无功补偿技术研究2012/04/1128摘要在电力系统中，存在着消耗大量无功功率的设备，这些设备的使用会给电力系统电压产生激烈的波动，例如冲击性的无功功率负载：轧钢机，电弧炉，电气化铁道等。同时用户中又有对系统电压稳定性有较高要求的精密设备：如计算机，医用设备等。如果无功功率不能及时控制，就会对电网电压造成不良影响。另外无功储备的不足会导致电网电压水平的降低。鉴于以上原因，如何快速有效解决电力系统中的无功缺额。具有重要的现实意义。本文分为五个部分，第一部分介绍无功的研究现状讲述无功功率理论的发展，电力补偿装

2、置的发展；第二部分无功功率，介绍什么是无功功率，无功功率的物理意义，无功功率对电力系统的影响。第三部分无功优化的研究，介绍影响无功优化因素，无功优化的一般模式目标函数和约束条件。第四本部分无功补偿的方法，介绍了两种无功补偿的装置：无功补偿电容器和静止无功发生器。关键字：无功补偿无功优化电力系统补偿电容器静止无功发生器28目录第一章绪论11.1无功功率理论的发展11.2无功功率补偿装置的发展2第二章无功功率32.1什么是无功功率32.2无功功率的物理意义32.3无功功率对电力系统的影响5第三章无功优化73.1无功优

3、化的基本原则及要求73.2影响无功优化的因素93.3无功优化的一般模型113.4无功优化目标函数113.5无功优化约束条件13第四章无功补偿154.1无功功补偿的作用154.2无功补偿的重要性164.3无功功率动态补偿的原理164.4无功补偿电容器174.5静止无功发生器20结论24致谢26参考文献2728第一章绪论1.1无功功率理论的发展传统的功率定义大都建立在均值的基础上的。单相正弦电路或者三相对称正弦电路中，利用传统概念定义的有用功率、无用功率、视在功率、和功率因数的概念都很清楚。但当电压或者电流含有谐波时

4、，或三相电路不平衡时，功率现象比较复杂，传统的概念无法正确的对她作出解释和描述。建立能包含畸变和不平衡现象的完善的功率理论，是电路理论中的一个重要的基础课题。学术界有关功率理论的争论可以追溯到20世纪20和30年代，Eudeanu和Fryze最早分别提出在频域定义和时域定义的方法，以后又有各种定义和理论不断出现。20世纪80年代以来，新的定义和理论更是不断推出。自1991年以来，已多次举办了专门的讨论非正弦情况下功率定义和测量问题的国际会议，但迄今为止仍未找到解决问题的理论和方法。新的理论往往是解决了前人未解决的

5、问题，同时却也存在着另一些不足，或引出了新的待解决的问题。对新提出的功率定义和理论应具有如下要求：（1）物理意义明确，能清晰地解释各种功率现象，并能在某种程度上与传统概念理论一致。（2）有利于对谐波源和无功功率的辨别和分析，有利于对谐波和无功功率的流动的理解。（3）有利于对谐波和无功功率的补偿和抑止，并能为其提供理论指导。（4）能够被精确测量，有利于有关谐波和无功功率的检测、管理和收费。根据上述要求，可将现有的无功功率理论分为图1-1所示的三大类。迄今为止各种无功功率定义和理论只解决一两方面的问题不能满足全部需

6、求。Czarnecki和Depenbrock的工作对第一类功率理论一两解决起了较大的促进作用。H.Akagi提出的瞬时无功理论解决了谐波和无功的瞬时检测和不用储能元件实现谐波和无功补偿等问题，无功补偿装置的研究开发起到了很大的推动作用。但这一理论的物理意义较为模糊，与传统理论的关系不够明确，在解决的一类问题和第三类问题时有一定困难。对第三类理论问题的研究虽然取得了一定的成果，但迄今没有较大突破。总之如果建立更为完善的功率定义和理论，特别是为供电企业和电力用户广泛接受，还需要进行更多的努力。28各种功率理论第一类适

7、应与谐波和无功功率的识别第二类适应于谐波和无功功率的补偿和抑制第三类适应于仪表测量和电能的管理、收费图1-11.2无功功率补偿装置的发展传统的无功补偿是用普通开关将电容器或者电抗器投入电网，它会产生很大的冲击电流，而且，将电容器从电路中切除时，会产生拉弧现象，现已被动态补偿装置逐渐代替。早期的动态补偿装置是同步调相机SC，它是用来专门产生无功功率的同步电动机，它能产生不同大小容性或者感性的无功功率。70年代以来，同步调相机已经开始逐渐被静止无功补偿装置（SVC）所代替。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演

8、示运行其使用了晶闸管的静止无功补偿装置。1978年，在美国电力研究院的支持下，美国西屋电气公司制造的使用晶闸管的静止无功补偿装置投入实际使用。静止无功补偿装置包括晶闸管控制的电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）以及两者的混合装置TCR+TSC，或者晶闸管控制电抗器和固定电抗器（FC）或机械投切电容器（MSC）混合使用的装置。在国内SVC越来越广泛的被应用于电力系统