6、电能质量-无功补偿解决方案
电力系统的无功补偿和电压调整的解决方案
电力系统的无功补偿和电压调整的解决方案为了保证电力系统的稳定运行和电能质量的提高，无功补偿和电压调整是非常重要的技术手段。
本文将从技术和设备两方面，详细讨论电力系统的无功补偿和电压调整的解决方案。
1.静态无功补偿装置（SVC）：SVC是通过控制可变电容器和可变电抗器的容量，实现电力系统的无功调节。
它具有快速响应、精确调节无功功率因数的特点，并且能够提供压力支撑和电压稳定功能。
2.静态同步补偿装置（STATCOM）：STATCOM是利用电力电子器件和控制系统，通过直流电压的调节来实现对电力系统无功功率的调节。
它能够实现快速响应和灵活控制的特点，可以有效地提高电力系统的无功调节能力。
3.无功发电机（SVC）：无功发电机是利用发电机的励磁系统来控制无功功率的输出，实现电力系统的无功补偿。
它可以根据需要灵活调节无功功率因数，提高电力系统的无功调节能力。
4.并联电容器补偿装置：并联电容器补偿装置是通过并联连接电容器，提供无功功率来补偿电力系统的无功功率缺陷。
它具有成本低、简单可靠的特点，并且能够有效改善电力系统的功率因数。
5.无功补偿滤波器：无功补偿滤波器是利用滤波器来抑制电力系统中的无功电流，实现无功补偿。
它可以有效减少电力系统中的谐波和电磁干扰，提高电力系统的电能质量。
1.电压调整变压器：通过调整变压器的变比来实现电力系统的电压调整。
它可以根据需要提高或降低电压水平，保证电力系统的电压稳定性。
2.电压调整容性器：通过并联连接容性器，提供额外的无功功率，实现电力系统的电压调整。
它可以根据需要灵活调整电压水平，保证电力系统的电压稳定性。
3.电压调整调压器：通过调节调压器的输出电压，实现电力系统的电压调整。
它具有调节范围广、快速响应的特点，并且能够适应不同负荷变化的需求。
4.电力电子设备：电力电子器件和控制系统可以通过改变电力系统中的电流、电压和频率等参数，实现对电力系统的电压调整。
它具有响应快、控制精度高的特点，并且能够适应不同负荷的变化。
光伏电站的电能质量改善与无功补偿
光伏电站的电能质量改善与无功补偿光伏电站作为一种清洁、可再生能源发电系统，其在全球范围内得到了广泛的推广和应用。
然而，光伏电站的运行过程中会产生一些电能质量问题，如电压波动、谐波扰动和无功功率问题。
为了改善光伏电站的电能质量，并确保其正常运行，无功补偿技术被广泛用于光伏电站的设计和运行中。
一、电能质量问题光伏电站的电能质量问题主要有电压波动、谐波扰动和无功功率问题。
1. 电压波动光伏电站发电过程中，由于光照条件的变化和电网负荷的波动，会引起电压的瞬时变化，导致电压波动。
电压波动会对电网的稳定性和其他用户的用电设备造成影响，甚至引发电网故障。
2. 谐波扰动光伏电站中的逆变器产生的交流电压和电流存在谐波成分，这些谐波会导致电网电压和电流的失真，对电力系统的设备和传输线路造成破坏，同时也会影响其他用户的用电设备的正常运行。
3. 无功功率问题光伏电站的功率输出主要是有功功率，导致了电网的一个问题是无功功率问题，即光伏电站的功率因数较低。
功率因数较低会引起电网的功率损耗增加、电网电压的下降，严重时还可能引发电网的电压和频率失控。
二、无功补偿技术为了改善光伏电站的电能质量问题，无功补偿技术被引入到光伏电站的设计和运行中。
无功补偿技术主要包括静态无功补偿装置和动态无功补偿装置两种。
静态无功补偿装置主要是采用电容器、电抗器等无源元件，通过并联或串联的方式改变电网的无功功率，从而提高功率因数；动态无功补偿装置主要是采用功率电子器件控制无功功率的传输和补偿，能够更加精确地控制无功功率的大小和相位。
无功补偿技术的应用可以实现以下几个方面的功能：1. 改善功率因数无功补偿技术可以通过改变电网的无功功率，提高光伏电站的功率因数。
提高功率因数可以减少电网的功率损耗，降低电网的运行成本，同时保证电网的稳定性和安全性。
2. 抑制电压波动无功补偿装置可以通过调节与电网的功率匹配，平衡光伏电站的有功功率和无功功率，从而减少电压波动的发生。
浅论采用无功补偿技术改善电网电能质量
、
无 功 补 偿 的 作 用
电力 系统 的无功 功 率平衡 指 的 是无 功 电 力供 需 平衡 。如 果 系统 无功 电源 发 出的无 功功 率供 不应求 ，则 会导 致 系统 电压 及功 率 因数
降 低 ， 向 用 户 的 电 能 质 量 下 降 ， 时 对 系 统 造 成 影 响 ， 重 时 甚 至 供 同 严
量小、 运行 更可靠 。与 前两 种方 式相 较投 资较 大 ， 当这 三种 补偿 方式 的经济 性较 接近 时 ， 可优先 选用 跟踪 补偿 方式 。 无 功补偿 容量 的 确定 也是 备受 关注 的一个 问 题 。 般 ， 功补偿 一 无 容 量可 根据 实际需 要进 行 确定 ，其 目的都 是 为 了改善 系统 运行 时 的
２ １． ＯＯ ５ ０
西部 大开发 ・ 中旬
Ｗ ＥＳＴ ＣＨ Ｉ Ａ Ｄ Ｅ ＥＬＯ ＰＭ ＥＮＴ Ｎ Ｖ
实 证 分 析
浅论采用无功补偿 技术改 善 电网电能质量
余 远 红
（ 感 供 电 公 司 。湖 北 孝 孝 感 ４ ２０ ３ ０ ０） 摘 要 ：本 文 分 析 了低 压 配 网采 用 无 功 补 偿 的 作 用 、 功 补 偿 的 设 备 和 方 法 。说 明 了 广 泛 采 用 无 功 补 偿 技 术 提 高 了 电 网和 用 电 设 备 的 功 无
提 高输 配电设 备 的输送 容量 和效 率 ，无 功 补偿 设备 应 遵照 “ 一规 统 划、 合理 布局 、 分级 补偿 ， 就地 平衡 ” 的原 则 进行 配 置 。即 ： 层 、 区 分 分 和就地 平衡 的原则 ， 能随 负荷 或电 压的 变化进 行 调整 ， 证 系统各 并 保 枢 纽变 电站 的 电压 在 正常 和事 故后 均能 满足规 定 的要 求 ．避免 经长 线 路和 多级变 压器 传送 无功 功率 。
无功治理方案
无功治理方案“无功治理”是指在电力系统中对无功功率进行控制和管理的技术。
无功功率是电力系统中不参与能量传输的功率，但对稳定系统运行和电压质量至关重要。
无功功率的存在会导致电压波动、潮流不平衡以及设备损坏等问题。
因此，制定有效的无功治理方案对于保障电力系统稳定运行和提高电网质量具有重要意义。
一、无功治理任务及目标无功治理的主要任务是通过控制和调整无功功率的产生和消耗，维持电力系统的电压稳定和电网质量。
其目标可以分为以下几个方面：1. 提高电压稳定性：通过控制无功功率的分布，降低系统电压的波动，减少电网电压异常情况的发生，保障用户的正常用电。
2. 减少设备损坏：无功功率的波动和不平衡会对电力设备造成冲击和损坏，通过无功治理可以降低设备的故障风险，提高设备的使用寿命。
3. 优化电力系统潮流分布：合理控制无功功率的产生和消耗，调整电网潮流分布，实现电力资源的高效利用，减少线路过负荷现象的发生。
4. 提高电能质量：无功功率的存在会造成电能质量问题，如电压波动、谐波污染等。
通过无功治理，可以降低这些问题对用户造成的影响，提高电能质量。
二、无功治理技术手段无功治理方案需要依靠一系列的技术手段来实现，下面介绍几种常见的无功治理技术手段。
1. 无功发电机组：在电力系统中加装无功发电机组，通过主动注入或吸收无功功率，控制系统的无功功率平衡。
这种技术手段主要应用于大型发电厂或高压输电线路上。
2. 无功补偿装置：通过安装无功补偿装置，如无功补偿容器、无功静态补偿器等，吸收或注入无功功率，调整电网电压和功率因数，降低电压波动和电网潮流不平衡。
3. 无功平衡控制：通过在电力系统中设置无功平衡控制器，监测和控制无功功率的波动和不平衡程度，根据系统需求进行主动调整，维持系统的无功功率平衡。
4. 无功优化调度：通过无功优化调度算法，合理分配无功功率的产生和消耗，优化电力系统的潮流分布和电压稳态，实现系统的高效运行和优质供电。
三、无功治理方案的应用案例下面介绍两个无功治理方案的应用案例，以展示无功治理在实际中的效果。
无功补偿对电力系统电能质量的改善
无功补偿对电力系统电能质量的改善电能质量是指供电系统提供的电能与用户使用的电能之间的匹配程度，其涉及到电压波动、频率偏差、谐波含量以及功率因数等方面。
在电力系统中，无功补偿是一种重要的措施，可以有效改善电能质量。
本文将讨论无功补偿对电力系统电能质量的影响及改善效果。
一、电能质量问题及原因分析1. 电压波动：电压波动是指在电力系统中，电压的瞬时变化超过一定限度的现象。
电压波动的主要原因有负荷变化、短路故障等。
电压波动会对用户的电气设备造成不利影响，甚至导致设备损坏。
2. 频率偏差：频率偏差是指供电系统的频率与标准频率之间的差异。
频率偏差的主要原因包括电源故障以及大功率负荷突然切除或接入。
频率偏差会对电气设备的正常运行产生不利影响。
3. 谐波含量：谐波是电力系统中频率为整数倍于基波频率的电压或电流成分。
谐波引起的问题包括电压波形失真、电能浪费以及设备寿命缩短等。
谐波通常由非线性设备引起，如电子设备、变频器等。
4. 功率因数：功率因数是指供电系统所消耗的有功功率与视在功率之间的比值。
功率因数低会导致电力系统负荷容量减小、输电损耗增加以及电能浪费等问题。
二、无功补偿原理无功补偿是通过调节电网中的无功电流来改善电能质量。
无功补偿装置通常采用静态无功发生器（SVC）或静止无功发生器（STATCOM）来实现。
这些装置可以实时调节无功功率，并产生与负载需求相匹配的无功电流。
三、无功补偿对电能质量的影响1. 电压稳定性提升：无功补偿可以保持电网的平衡，提供稳定的电压供应。
通过提供所需的无功功率，可以减小电网的变动范围，降低电压波动的可能性。
2. 频率控制能力增强：适当的无功补偿可以调整电力系统的频率，使其接近标准频率。
通过减小或增大无功功率的输入，在一定范围内控制频率的偏差。
3. 谐波过滤：无功补偿装置内置的滤波器可以有效过滤谐波电流。
通过消除谐波成分，可以减小电网的谐波含量，改善电能质量。
4. 功率因数改善：无功补偿可以调整负载所需的无功功率，使功率因数接近1。
电力系统的无功补偿和电压调整的解决方案
电力系统的无功补偿和电压调整的解决方案1．引言电力系统中，电能质量是评价电力系统运行性能优劣的重要指标，而电压又是衡量电能质量的一个重要指标，因此，电压的稳定性对电力系统运行性能来说显得尤为重要。
电压稳定与否主要取决于系统中无功功率的平衡，如果用电负荷的无功需求波动较大，而电网的无功功率来源及其分布不能及时调控，就会导致线路电压超出允许极限；另外，对于负荷一侧，电力系统多由输配电线、变压器、发电机等构成，其内阻抗主要呈感性，使得负载无功功率的变化对电网电压的稳定性带来极为不利的影响。
无功功率补偿是涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工等领域的重大课题。
由于电力电子技术装置的应用日益普及生产、生活各个领域，无功补偿问题引起人们越来越多的关注。
据有关科学统计，如果全国都通过优化配置计算来安装无功补偿装置，在总投资不变的条件下，估计每年可以节省电量大约3亿千瓦时。
因此，电力系统的无功补偿和电压调整是保证电网安全、优质、经济运行的重要措施。
目前，由于电力电子技术的飞速进步，无功功率补偿方面也取得了突破性的进展。
2．连续无功补偿装置发展历史、现状和发展前景工程上应用的无功补偿器主要包括旋转无功补偿器和静止无功补偿器，其具体分类见图1。
电力系统的无功补偿和电压调整的解决方案2.1 连续无功补偿装置的发展历史旋转无功补偿器以同步调相机为代表，同步调相机实际上就是在过励或欠励状态下运行的同步电机，它既能发出容性无功，也能发出感性无功，因而同步调相机能对变化的无功功率进行动态补偿。
由于其存在诸多缺点（见表1），70年代以来逐渐被静止无功补偿器取代。
静止无功补偿技术经历了图1所示的3代发展：第Ⅰ代属于慢速无功补偿装置，在电力系统中应用较早，目前也仍在应用；第Ⅱ代属无源、快速动态无功补偿装置，出现于 20 世纪 70 年代，国外应用普遍，我国目前有一定应用，主要用于配电系统中，输电网中应用很少，SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件，它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。
电能质量如何治理-无功补偿与谐波治理的配合
电能质量如何治理-无功补偿与谐波治理的配合安科瑞王志彬电能质量治理设备制造业的发展，主要体现在无功补偿技术和谐波治理技术的不断创新和改进。
本文结合行业发展时应市场需求而衍生出的具有代表性的产品与我司能提供的治理方案来整理出无功补偿与谐波治理间的关系。
引言全球工业的快速发展对能源消耗需求迅速增加，以至上世纪70年代起，造成能源大量消耗、能源价格快速上涨，以致能源危机发生。
与此同时，矿物能源的使用对自然环境产生破坏，出现全球气候异常。
在此背景下，各国政府出台能源节约政策，鼓励节能产品应用和技术推广。
而对于我司节能控制事业部来说，我司能为市场做出服务就包括了电能质量治理。
而想要治理好电能质量，就需要知道电能质量中无功补偿与谐波治理的关系。
无功补偿技术随着电力监管部门对用户功率因数要求的提高和企业对电能质量重要性认识的提升，无功补偿装置在国内的市场需求自2004年左右开始爆发。
对于用电业主而言，要求相当明确，功率因数达标，不被供电部门罚款甚至奖励，而由于负载侧设备的更新换代，无功补偿技术需要面对的问题就越发多样，（三相不平衡，零线过流，负载变化频率和幅值较大，谐波危害等等。
）因为无功补偿面对的问题日益增加，无功补偿的方法也就越来越多，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用，经历了数十年的发展历程，先后出现了调相机、固定补偿电容器、SVC、SVG等产品。
第一阶段：同步调相机和固定补偿电容器：早期的无功补偿装置是同步调相机和固定补偿电容器。
前者运行成本高、安装复杂，后者补偿容量较大，但不能连续调节，而且可能与系统发生谐振。
同步调相机补偿方式在目前的无功补偿项目中已不再使用。
固定补偿装置主要由电力电容器、电抗器和机械开关构成，是一种较简单的无功补偿装置，可分级、分组投切，但不属于动态无功补偿，因其价格低廉，适用于负荷波动不频繁的场所。
固定补偿装置是70年代最普遍的无功补偿方式，随着电力电子的应用以及电力部门的考核要求，固定补偿不能满足系统无功的变化，同时因为系统谐波，固定补偿装置对谐波放大形成隐患，该技术目前已逐渐淘汰。
无功补偿方案
（3）无功补偿控制器：用于自动控制无功补偿装置的投切，实现无功功率的实时补偿。
3.无功补偿参数设置
根据电力系统的负荷特性和无功需求，合理设置以下参数：
（1）补偿容量：根据系统无功需求，确定无功补偿装置的容量。
（2）补偿方式：根据负荷特性，选择合适的补偿方式。
第2篇
无功补偿方案
一、概述
电力系统的稳定性与经济性是电网运行的核心目标。无功补偿作为提升系统稳定性、优化电能质量、降低网络损耗的关键技术手段，其方案制定需综合考虑技术、经济、法规等多方面因素。本方案旨在为某电力系统提供一套详细的无功补偿方案，确保其合法合规、高效可行。
二、目标
1.显著提高系统的功率因数，降低无功负荷对系统的影响。
4.法规遵循
-严格遵循国家电力行业法律法规、技术标准和安全规范。
-确保方案设计、设备选型、施工安装及运行维护的合法合规性。
四、实施计划
1.前期准备
-完成现场勘查，明确补偿需求。
-编制详细的设计方案，包括设备选型、参数配置、施工图纸等。
-提交相关部门审查，获取必要的批准和许可。
2.施工阶段
-按照设计方案，组织设备采购和施工队伍。
（3）有功和无功损耗降低，电网运行效率提高。
（4）合规性审查合格，方案实施过程中无违法违规行为。
五、结论
本方案针对某电力系统，制定了一套合法合规的无功补偿方案。通过采用合理的无功补偿方式、装置选型和参数设置，有望提高电力系统的稳定性、电能质量，降低系统损耗。在实施过程中，严格遵循国家政策和法规要求，确保方案的顺利实施。本方案的实施将对提高我国电力系统的运行水平具有积极意义。
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电能质量-无功补偿解决方案
1.方案背景
电力系统中阻感负荷的存在，如变压器、异步电动机，都会消耗大量的无功功率，而大量的冲击性无功负载还会导致电压发生快速波动。
电力电子变流设备，特别是各种相控整流装置的普及及应用，同样会消耗大量的无功功率。
由此引发了电能质量恶化、网损增加、三相不平衡、输变电设备有效利用率降低等各种问题。
系统中整流器、变流器等非线性负荷的应用，会产生大量的谐波电流注入电网，造成电网电压畸变，谐波不仅使电力电子设备和线路产生涡流损耗，导致线损增加，甚至还会引发系统谐振，从而产生谐波过电压，造成设备损坏。
大量的谐波还可能影响继电保护和自动控制系统的可靠性，令正常的生产活动无法进行。
图1系统示意图
2.应用场景
2.1.场景1：风电场并网
随着风力发电技术的发展，风力发电装机容量在电网中所占的比例越来越高，风力发电的随机性会影响电力系统的有功无功，从而引起电压的波动。
此外，电力系统的低电压故障又会影响到风电场的并网。
图2应用场景1-风电场并网
2.2.场景2：冶金
电弧炉是冲击性非线性负荷，工作时产生大量的谐波和负序电流，使得电网电压发生较大的波动和闪变，功率因数极低。
图3应用场景2-冶金
3.方案实现
3.1.概述
PRS-7586系列动态无功补偿装置（SVG）可直接接入35kV电压等级及以下电力系统，为电网或用电系统快速提供动态无功补偿，可有效提高系统电压暂态稳定性、抑制母线电压闪变、补偿不平衡负荷、滤除系统谐波及提高功率因数。
图4方案实现原理图示3.2.设计原则
表1系统主要设计原则
3.3.装置列表
表2装置列表
4.
1)模块化的电路结构
a)SVG的核心是基于IGBT器件的（链式）逆变器，链式逆变器每相由多个功率模块输出串联而成，功率模块采用N+1或N+2冗余运行结构；
b)模块控制采用大规模FPGA芯片载波移相多电平空间矢量PWM控制策略，电路简单，抗干扰能力强，可靠性高；
c)采用自励起动技术，使得装置投入时冲击电流小；
d)模块面板共四个电气端子，2个光纤端子，接线简单，还设有若干状态及故障指示灯，方便维护及检修。
2)控制
a)采用基于DSP及多FPGA的全数字化控制平台，具有集成度高，可靠性高的优点；
b)现场可设定控制方式：系统补偿、负荷补偿，同时可设定谐波补偿次数；
c)采用瞬时无功电流控制策略，可在系统短路故障时，快速连续的发出无功，为系统提供充足的无功支撑；
d)采用进口PLC实现多组固定电容器的综合投切控制；
e)控制器采用全封闭防尘设计，无需冷却风扇，大大提高可靠性。
3)参数设定功能
a)具有多种功能参数设置，方便不同负荷对象运行参数的现场配置；
b)所有功能参数项用中文提示，所有功能参数具有停电保持功能，可以整体备份和恢复。
4)不停电控制电源
a)控制电源采用模块并联运行且带UPS后备，当控制电源停电时，由UPS后备提供控制电源，装置运行不受影响。
5)电磁兼容
a)功率模块和主控系统采用光纤连接，具有很高的通信速度和抗干扰能力，安全性好；
b)特殊设计的柜体内的电磁屏蔽措施，使得装置在有电磁干扰的环境中工作时不受影响，同时，其他的设备也不会受装置所产生的电磁场的影响。
PRS-7586通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的转换，与常规补偿解决方案相比具有以下优势：
a)更快的响应速度；
b)更加有效的抑制电压闪变；
c)运行范围广，补偿容量大；
d)补偿方式灵活：可进行无功补偿、电压补偿、负序补偿，谐波补偿；
e)发出无功时本身不产生谐波。
表4系统优势列表。