无功补偿 [电能计量差异与无功补偿]

　　【摘 要】随着现代电力技术的进一步发展，电力用户对供电电能质量水平和用电可靠性提出了更高更多的要求。由此产生了一些静止形态的动态无功补偿装置。在采用S7-1000/10变压器供电时，总用电量是采用高供高计的方式计量的，供电部门依此数据收取每月电费。对于各生产车间的供电方式，采用的是低压树干式接线，即由低压配电室引出多条支路，各支路分别引至各车间动力配电箱，再由动力配电箱分配到各机台。
　　【关键词】电能计量；配电系统；动态无功补偿装置；无功功率； 用电量；无功损耗；无功电流；低压配电；无功分量
　　工
　　一、电能计量差异概述
　　电能计费的公正合理，涉及到电力企业与用户的经济利益。提高电能计量的正确性与收费的合理性，不管对电力企业还是用户都是重要的。电力系统与用户之间如何销售与购买电能，电能如何计量与计费，不仅涉及经济问题，也涉及到技术问题。随着电力电子技术的发展，各种用电设备的种类也日趋复杂，投入电网的各种非线性负荷日益增多，如各种交直流换流设备、电弧炉、电子调压设备等。这些非线性负荷的使用会给电网注入大量的谐波电流，引起电压、电流畸变，造成谐波污染，并产生附加的谐波电能损耗。如何计算谐波电能，谐波电能损耗由谁承担，以及这部分损耗采取何种计费标准，而冲击负荷的计费问题尚没有得到足够的重视，这些都是亟待解决的问题。因此有学者提出电能计费应考虑电能质量的因数。
　　二、配电系统中的动态无功补偿装置
　　无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网供电质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统的电压波动，谐波增大等诸多不利于电网安全运行的因素。无功补偿分动态和静态两种方式。静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，动态补偿是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。功率因数型这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都较容易实现。无功功率型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果。用于动态补偿的控制器要求就更高了，一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的，要求控制器抗干扰能力强，运算速度快，更重要的是有很好的完成动态补偿功能。
　　三、无功补偿装置功效性及工作原理
　　1.配电线路无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护措施也要一切从简，可采用熔断器或者避雷器作为过流和过压保护。
　　2.电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。对于三相不平衡电流，电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，还会增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，最终会造成三相电压的不平衡。
　　3.调整不平衡电流无功补偿装置，具有在补偿线路无功的同时调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，三相电流调整至平衡。实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以上，使不平衡电流调整到变压器额定电流的10%以内。
　　
　　四、无功补偿装置的工作原理及实现方式
　　1.无功动态补偿装置由控制器、过零触发模块、晶闸管、并联电容器、电抗器、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率等，通过微机进行分析，然后计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。
　　2.国内的动态补偿的控制器和国外的同类产品相比还要有很大的差距，一方面是补偿功率不能一步到位，冲击电流过大，系统特性容易漂移，维护成本高；另一方面是在动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好。另外，相应的国家标准也还没有达到一定标准，这方面落后于发展。
　　3.无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
　　4.动态无功率补偿装置的主要功能：提高线路输电稳定性；维持受电端电压，加强系统电压稳定性；补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能损耗；抑制电压波动和闪变；抑制三相不平衡。
　　5.动态无功率补偿装置的主要问题：电容器损坏频繁；电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断；电容器组经常投入使用率低。
　　五、动态无功补偿与静态补偿
　　1.前者表示靠无功控制器根据线路力率情况自动投、切补偿量，以确保功率因数基本恒定于某一设定值附近；后者表示手动投入固定值补偿量，不随线路力率情况改变补偿量，此类方式除非补偿量刚好合当，功率因数才会达标。
　　2.动态无功补偿的定义是这种响应动作时间小于1S，通过可控硅投切电容组TSC、可控电抗器调节无功TCR型SVC或利用IGBT器件调节的静止性无功发生装置SVG等来实现。静态补偿可以是固定的通过隔离开关或熔断器断电后进行人工调节的装置，也指响应时间大于1S的自动投切装置。
　　六、无功补偿装置的实用性能
　　1.SLTF型低压无功动态补偿装置：适用于交流50Hz、额定电压在660V以下，负载功率变化较大，对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。安装环境：周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。
　　2.SHFC型高压无功自动补偿装置：适用于6kV～10kV变电站，可在I段和II段母线上任意配置1～4组电容器，适应变电站的各种运行方式。技术特征：电压优先，按电压质量要求自动投切电容器，使母线电压始终处于规定范围。
　　3.WDB-K型低压无功动态补偿装置：采用大功率晶闸管投切开关，控制器可根据系统电压，无功功率、两相准则控制晶闸管开关对多级电容组进行快速投切。晶闸管开关采用过零触发方式，可实现电容器无涌流无冲击投入，达到稳定系统电压，补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的。
　　结束语
　　无功补偿是提高电压质量的有效手段，通过无功补偿，能够有效的提高低压电网中的功率因数，从而达到降耗的目的。以现在的经济发展与科学前景来说，配电系统中的动态无功补偿装置技术还不太成熟，但是发展前景可观，有很大的利用价值，性价比高。