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    力調(diào)電費（六）：無功補償?shù)姆绞?/h1>
                    
    
                    	
    
                        	2024-03-06 15:24:46
                            黃師傅說電作者：黃師傅說電　 
                            點擊量：
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    前面幾篇文章，我們從無功功率和功率因數(shù)的概念出發(fā)，講到提高功率因數(shù)不僅可以降低線路和變壓器損耗、提高設(shè)備可用容量，還可以防止被懲罰...
    
                        
    
                        	
    
                            	
    
                                	
    
                            			
    前面幾篇文章，我們從無功功率和功率因數(shù)的概念出發(fā)，講到提高功率因數(shù)不僅可以降低線路和變壓器損耗、提高設(shè)備可用容量，還可以防止被懲罰力調(diào)電費。 而對于一向被忽視的力調(diào)電費，我們也援引幾個案例，說明其不被重視可能導(dǎo)致的危害。 既然需要提高功率因數(shù)，那么就要做好無功補償，今天我們來談下無功補償?shù)膸追N方式。
    

    (來源：微信公眾號“黃師傅說電”)
    

    補償不是消滅
    

    無功的存在不是無用也不是廢物，僅僅是對能量的轉(zhuǎn)化無用，但其對維持電磁場的能量交換至關(guān)重要，可以說沒有無功功率，設(shè)備也就無法正常運行。 所以在具體的設(shè)備支路，無功功率是一直存在的，且不能被消除的。 而我們所謂的無功補償是在與該設(shè)備相同電氣連接點處，并聯(lián)接入無功補償設(shè)備，由其向該設(shè)備提供所需的無功。 那么設(shè)備運行所需要的無功不再由上一級的電力系統(tǒng)提供。 與分布式光伏發(fā)電自發(fā)自用的電量類似，在本級可以抵消掉就不用上級再提供。 所以無功可以被補償，但不會被消滅。
    

    力調(diào)電費（六）：無功補償?shù)姆绞? src=
    

    上圖為一簡化的用戶內(nèi)部供配電系統(tǒng)，若無B支路無功補償設(shè)備不工作，則C支路的用電設(shè)備所需的有功P用和無功Q用都將來自上級系統(tǒng)。 而當(dāng)無功補償設(shè)備工作后，其提供用電設(shè)備所需的全部或者大部分無功，則相應(yīng)主線路供應(yīng)的無功降低。 所以，C支路的無功功率依然存在，并沒有被消滅，只是被臨近的B支路提供，而相對來說，在主線路也就是B、C支路之前更接近于大電網(wǎng)系統(tǒng)的點位看，無功供應(yīng)降低，即視為無功補償。 可見，所謂的無功補償，就是找一個“無功源”，讓其來提供設(shè)備運行所需要的無功功率，這個源可以來自電源，也可以來自一些專門的補償設(shè)備。
    

    發(fā)電機和調(diào)相機
    

    發(fā)電機作為電源，即可發(fā)出有功功率也可以發(fā)出無功功率。 當(dāng)發(fā)電機向電網(wǎng)同時發(fā)送有功功率和無功功率時，稱之為遲相運行，這也是發(fā)電機組運行的常態(tài)。 向電網(wǎng)輸送有功功率好理解，而其輸送無功的無功功率是為了滿足感性負(fù)載的需要，畢竟在整個電力系統(tǒng)的用電側(cè)，感性負(fù)荷遠(yuǎn)多于容性負(fù)荷。 當(dāng)發(fā)電機組向電網(wǎng)發(fā)送有功功率但吸收無功功率時，稱之為進相運行。 而當(dāng)發(fā)電機組不向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，而僅僅是提供無功功率時，稱之為調(diào)相運行。 只要發(fā)單機組有無功功率的發(fā)出或者吸收，則意味著其運行在非單位功率因數(shù)，而我們已經(jīng)知道功率因數(shù)與可利用容量有關(guān)。 為了發(fā)出無功或者吸收無功讓發(fā)電機組騰出一部分容量來輸出無功，勢必會降低自身有功的份額，而發(fā)出的有功電量才被計量為上網(wǎng)電價，獲得發(fā)電收益。 所以一般發(fā)電機組并不會過多承擔(dān)無功，而是配置調(diào)相機來完成無功的輸出，這一點和大型光伏電站有些類似，光伏組件和逆變器構(gòu)成了發(fā)電機，而配置的SVG類似調(diào)相機的功能，承擔(dān)無功的作用。 無需過多深究上述內(nèi)容，但要知道不論是發(fā)電機還是調(diào)相機，其負(fù)責(zé)無功功率都是需要電機的旋轉(zhuǎn)，而這也是為何在用戶側(cè)的一些無功補償設(shè)備都以“靜止”這兩個字開頭。
    

    力調(diào)電費（六）：無功補償?shù)姆绞? src=
    

    SVC，TCR和TSC
    

    靜止無功補償器SVC(Static Var Compensators)是一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，用于動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功功率，從而改善電壓穩(wěn)定性和提高電力系統(tǒng)的傳輸效率的裝置。 SVC多利用在用戶側(cè)，而其之所以叫做靜止，對應(yīng)的并不是“動態(tài)”，而是“旋轉(zhuǎn)”。 區(qū)別于前述的發(fā)電機和調(diào)相機都要通過自身的旋轉(zhuǎn)來提供無功，顯然SVC要安靜的多，所以被叫做靜止。 簡單來說，SVC的工作原理基于可控硅(thyristor)的開關(guān)操作來調(diào)節(jié)其連接的電抗器(reactor)或電容器(capacitor)的有效電抗值，從而動態(tài)地提供或吸收無功功率。 而基于此技術(shù)，有兩類主要的SVC設(shè)備，一個是TCR，一個是TSC。 可控硅開關(guān)電抗器(TCR, Thyristor-Controlled Reactor)：TCR通過調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角來改變電流的相位，從而調(diào)節(jié)流過電抗器的電流大小，實現(xiàn)無功功率的動態(tài)調(diào)整。 TCR主要用于吸收無功功率，幫助提升低電壓或抑制過高電壓，其可在連接的電抗器額定感抗下提供連續(xù)動態(tài)調(diào)整的無功功率。 如果簡單說，TCR適用于那些容性符合較多的用戶，用自身可調(diào)節(jié)的感抗來無補償負(fù)荷的容抗。
    

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    TCR結(jié)構(gòu)圖TSC結(jié)構(gòu)圖可控硅開關(guān)電容器(TSC, Thyristor-Switched Capacitor)：與TCR相對應(yīng)，TSC通過可控硅的開關(guān)操作來連接或斷開電容器組，從而在電網(wǎng)中補償或吸收無功功率。 TSC是大部分用電企業(yè)在配電室里的標(biāo)配，其通過晶閘管來控制電容器的投切，但是電容器要么整組投入，要么整組切除，雖然其可以根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷的情況進行動態(tài)調(diào)整，但每次投入的補償量卻是固定值，受電容器組的容量限制。 所以可以說TSC依然是依靠投切電容器組進行無功補償，但是不同容抗的電容器可以配置多組，而且可以按角接(三相全投全切)或者星接(可單相投切)與線路連接。
    

    SVG
    

    為了繼續(xù)優(yōu)化無功補償，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，又出現(xiàn)了新的靜止型無功補償設(shè)備SVG。 靜止無功發(fā)生器(SVG)，與傳統(tǒng)的靜止無功補償器(SVC)相比，提供了更為精確和快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，能夠有效地提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性和運行效率。 SVG通過使用全控型半導(dǎo)體器件(如IGBT)來直接控制無功功率的生成或吸收，無需通過改變電抗器或電容器的物理連接狀態(tài)。 SVG可以在極短的時間內(nèi)(通常為毫秒級)對電網(wǎng)的無功需求作出響應(yīng)，實現(xiàn)從滿負(fù)荷吸收無功到滿負(fù)荷輸出無功的快速切換。 簡單講，TSC只能按固定值進行無功補償，而SVG可實現(xiàn)額定容量下的任意數(shù)值補償。 當(dāng)然，二者也可以結(jié)合自身優(yōu)勢，形成組合補償。用TSC充當(dāng)基礎(chǔ)補償，再用SVG進行差額的補充，這樣可以把造價成本降下來，還可以實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。 當(dāng)年黃師傅在電網(wǎng)的時候做過一個科技項目與之有關(guān)，當(dāng)時系統(tǒng)原理圖如下：
    

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    信號采集
    

    用戶側(cè)的補償設(shè)備大致都集中在TCR(提供連續(xù)容性無功)，TSC(提供固定感性無功)，SVG(提供連續(xù)容/感性無功)，而且后兩者尤為常見。 但不論哪種設(shè)備，其運行都要通過內(nèi)部的控制器。 在用戶側(cè)，控制器通過對變壓器低壓主進線處的電壓和電流信號進行采樣，計算出當(dāng)前的無功需量和功率因數(shù)，再根據(jù)內(nèi)置的補償算法來控制晶閘管或者IGBT的通斷，進行達到無功補償?shù)哪康摹?這個低壓一般是相對的低壓，比如用戶10kV進線，那么無功補償就在0.4kV側(cè);如果是更高電壓等級入戶，那么進行分級補償，主補償依然在主變壓器的副邊電壓等級，同時各配電變壓器的低壓0.4kV側(cè)依然配置就地補償裝置。 我們不用去深究具體的補償算法，但要清楚的是設(shè)備采集信號的位置，變壓器低壓主進線處的電壓和電流信號，如圖：
    

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    因為無功補償?shù)哪康木褪且獙⑸弦患壍墓β室驍?shù)維持好，而0.4kV的上一級是10kV，從高壓側(cè)采集信號比較麻煩，而變壓器低壓主進線和高壓側(cè)相差僅為變壓器的損耗，所以采集低壓側(cè)比較方便且易于整套柜體的集成。 之所以強調(diào)這一點是因為很多分布式項目都在頭疼于造成了用戶計量點功率因數(shù)的降低，進而造成了不菲的力調(diào)電費。 而很多原有且好用的無功補償設(shè)備因為光伏的加入頓時變得無所適從，像喪失了功能一樣，原因就在于控制器采集的電壓和電流信號處因為系統(tǒng)潮流的變化而產(chǎn)生了一些變化。 接下來的文章，我們就著重談一下這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并對一些當(dāng)下的解決方案提供一些不一樣的視角。
    

    劃重點
    

    無功補償不是消滅無功功率，而是通過同級無功補償設(shè)備的投入來滿足用電設(shè)備的無功需求，最終使得上一級系統(tǒng)提供的無功功率降低，功率因數(shù)提高。
    

    發(fā)電側(cè)的發(fā)電機和調(diào)相機通過旋轉(zhuǎn)的方式提供無功功率，這也是為何用戶側(cè)無功補償設(shè)備被冠以“靜止”的原因。
    

    SVC靜止無功補償器可提供連續(xù)可調(diào)的容性無功或者固定補償?shù)珓討B(tài)可調(diào)整的感性無功。
    

    SVG靜止無功發(fā)生器可提供連續(xù)可調(diào)的容性和感性無功，且與SVC設(shè)備可配合使用。
    

    用戶側(cè)無功補償設(shè)備內(nèi)部控制器采集的電氣信號來自于變壓器副邊低壓側(cè)主進線處。
    
                                	
    
                                
    
                            
    
                            
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    責(zé)任編輯：雨田
    
                            
    免責(zé)聲明：本文僅代表作者個人觀點，與本站無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
    
                        
    
                        
    
                        
                        
    
                            
                                
    
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