无功补偿技术

无功补偿技术

（一）技术概述

无功补偿与有功电源一样，是保证电能质量和电网安全运行不可缺少的部分。对于电网，无功补偿可提高电网的功率因数，提高电压质量，同时还可提高输配电设备和线路的利用率，增大电力输送能力，对降损节电、安全可靠运行有着极为重要的意义。对于终端用电户，无功补偿可提高设备利用率，减少设备容量，降低线损，节省电费支出。

在供电系统中，为了节能降损，提高电压质量和电网经济运行水平，经常采用各种无功补偿装置。合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏，由其造成的网损相当大，因此无功功率补偿是降损措施中投资少回报高的方案。一般配电网无功补偿方式有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。此类技术的节电效果一般为3%-10%。

无功补偿新技术主要包含：并联无功补偿，无功补偿兼滤波方式、滤波器组方式、常规电容器加滤波器方式、静态型动态无功补偿装置、组合型动态无功补偿装置、滤波型动态无功补偿方式、有源滤波器，混合滤波器等技术。

下面重点介绍最常用的两项无功补偿技术：

1、低压动态无功补偿技术

（1）技术原理

以电炉冶炼系统无功功率和谐波电流的实际问题和特点为例，采用低压动态无功补偿技术，使得电炉冶炼系统在冶炼过程中交流母排、电炉装置等部分需要的无功功率，不需要经过低压交流侧通过交流母排、变压器、供电网络流转后和一次侧电网或高压侧的无功补偿装置交换；通过动态实时综合控制，使无功功率大部分的交换发生在电炉低压交流侧无功功率补偿装置中，达到动态实时补偿无功功率的目的，减小无功电流和总电流，能有效动态地控制电炉冶炼系统的无功功率，减小无功消耗。同时，电炉冶炼装置等产生的5次、7次、11次、13次、17次等谐波电流，通过静止无功功率发生器（SVG），利用可控的大功率半导体器件向交流母排注入与谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使交流母排上的总谐波电流为零并使无功功率趋于无限小。电炉变压器产生的谐波电流不经过交流母排和电炉变压器流转，大幅度缩短了流转路径、减小了谐波电流幅值和总电流，能有效动态地控制冶炼系统的谐波电流，使得谐波产生的消耗大幅度减小。

（2）技术效果、效益

补偿系统进入自动投切模式后，功率因数最高可达到0.98；

补偿系统投入前后三相有功率的偏差小于单项平均功率的5%，即系统三相功率不平衡≤5%；

超标谐波电压与谐波电流均不超过国家标准；

补偿系统进入自动投切模式后有功功率增加16%以上；

补偿系统进入自动投切模式后无功功率减小40%以上。

2、动态谐波抑制及无功补偿综合节能技术

（1）技术原理

检测采用FBD法，控制算法为无差拍电流控制，针对负载需要进行单补无功功率、抑制全部谐波、补偿无功和抑制谐波、抑制某些次谐波、补偿三相不平衡。实时检测电网无功和谐波电流，并输出反向电流以抵消无功和谐波电流。

（2）技术效果、效益

在额定范围内功率因数（补偿后）可达0.96以上，在额定范围内总谐波畸变率可控制在6％以下。

（二）相关政策

2007年7月3日，国家发改委、国家环保总局印发了《关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》（发改能源[2007]1456号），《通知》中明确要求“负荷变化大的机电设备，宜采用变频等调速技术，并应用电源污染治理技术，消除高次谐波，抑制瞬流浪涌，调节无功功率，提高功率因数。条件具备时，宜采用动态无功补偿和就地无功补偿，矿井平均功率因数不得低于0.9。”

2007年12月20日，交通部下发的《关于港口节能减排工作的指导意见》中指出，“新建港区或在老港区电网改造时，应与供电部门相结合，积极采用先进技术，治理高次谐波，减少高次谐波产生的附加损耗，提高港区电网供电质量。”

2009年4月，国家认监委发布第19号公告，《关于低压成套无功率补偿装置强制性认证标准换版有关要求的公告》，对低压成套无功功率补偿装置实行新的强制性认证标准。

（三）技术应用情况

动态谐波抑制及无功补偿是一种代表未来发展趋势的电能质量综合治理设备，在电力系统、工业企业、市政设施中均可应用，应用领域广阔。动态谐波抑制及无功补偿设备的大规模应用能够在很大程度上解决配网的无功、谐波、三相不平衡等问题，更好避免无功功率造成的配网线损，提高用电效率，节约电能，降低电力公司的营销成本，提高利润水平。预计该技术到2015年时能推广到15%，形成节能能力5万tce/a。