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諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)谋匾?/h3>
一、能源危機(jī)
能源的開發(fā)和控制是一個世界性的課題，它直接關(guān)系到人類的生存和發(fā)展，沒有哪一個國家不在奮力尋求解決能源問題的有效方案。能源的儲量是有限的，解決能源問題的重點(diǎn)自然就落到了能源控制和節(jié)能上。無功補(bǔ)償和諧波治理可以有效地節(jié)約能源，減少用電單位的用電支出。
二、國情需要
在中國，對節(jié)能降耗控制的需求顯得尤為迫切，因?yàn)橹袊媾R著長期性的電力短缺和緊張。日本能源研究所報(bào)告指明：中國目前的電力缺口是9.93%，到2010年將劇增至15%。并且，中國的電力來源的結(jié)構(gòu)也對未來的電力市場造成了巨大的潛在的威脅，安裝無功補(bǔ)償和諧波治理裝置，提高電力線路設(shè)施的免維護(hù)率，為中國企業(yè)節(jié)約電能，提高設(shè)備出力顯得尤為重要。
三、政策支持
全國供電規(guī)則規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓的變動及時(shí)投入或切除，防止無功電力倒送。改善企業(yè)用電的功率因數(shù)(即進(jìn)行無功功率補(bǔ)償)，消除企業(yè)力率電費(fèi)是企業(yè)節(jié)約電能的重要環(huán)節(jié)。
四、 企業(yè)需求
許多企業(yè)對無功補(bǔ)償、諧波治理的節(jié)能意義認(rèn)識不足，不知道為什么要裝，僅僅是因?yàn)楣╇姴块T力調(diào)罰款，才不得不裝。客觀地講，無功補(bǔ)償及諧波治理確實(shí)對供電部門有諸多好處，但對企業(yè)自身也有許多益處：
1、電力部門對各企業(yè)的功率因數(shù)有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，如果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，要對其進(jìn)行罰款，收取力率電費(fèi)，功率因數(shù)提高后可以消除力率罰款電費(fèi)。(電費(fèi)的構(gòu)成：①.基本電費(fèi)②.動力電費(fèi)③.附加電費(fèi)④.三峽集資電費(fèi)⑤.力率調(diào)整電費(fèi))
2、安裝無功補(bǔ)償裝置后電網(wǎng)傳輸?shù)臒o功功率減少，這樣就增加了電網(wǎng)的傳輸有功功率的能力，提高了設(shè)備利用率。
3、功率因數(shù)提高后，線路的總電流下降，線路損失和變壓器有功損失會降低，可以減少一部分動力電費(fèi)。
4、功率因數(shù)提高后，線路的總電流下降，線路的電壓降減小，從而改善了電壓質(zhì)量。
5、在變壓器出力不夠時(shí)，安裝無功補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)可使變壓器的帶載能力增強(qiáng)。
1、無功補(bǔ)償的主要作用
無功補(bǔ)償的主要作用就是提高功率因數(shù)以減少設(shè)備容量和功率耗損、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中傳輸，相應(yīng)減小了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)分級就地和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分撒補(bǔ)償為主;高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主;調(diào)壓與降壓相結(jié)合;并且與配電網(wǎng)建設(shè)改造工程同步規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、同步投運(yùn)。 無功補(bǔ)償的主要作用具體體現(xiàn)在：①提高電壓質(zhì)量;②降低電能損耗;③提高發(fā)供電設(shè)備運(yùn)行效率;④較少用戶電費(fèi)支出。
2、無功補(bǔ)償電容器的特點(diǎn)
①無功補(bǔ)償電容器是在工頻交流電壓下長時(shí)間運(yùn)行的容性無功功率供應(yīng)源。
②無功補(bǔ)償電容器本身的有功功率損耗較小，一般約占無功容量的0.3%~0.5%。
③電力電容器安裝簡單、使用方便，維護(hù)工作量小，一次投資較少。
④由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，過高的環(huán)境溫度和運(yùn)行電壓都會影響它的實(shí)用性能和壽命，甚至造成事故。
⑤電容器的無功出力與電壓平方成正比。
當(dāng)系統(tǒng)電壓降低而需要更多的無功補(bǔ)償時(shí)，電力電容器的無功出力恰恰在此時(shí)降低，顯示出其性能不足的一面。電力電容器是電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償的手段，運(yùn)行中并聯(lián)電容器的容性電流抵消感性電流，使傳輸元件如變壓器、線路中的無功功率響應(yīng)減少，因而，不僅降低了由于無功的流向而引起的有功損耗，還減少了電壓損耗，提高了功率因數(shù)。所以采用并聯(lián)電容器進(jìn)行各級電網(wǎng)的無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)最廣泛的應(yīng)用方法。
3、合理選擇和應(yīng)用無功補(bǔ)償電容器
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①電容器額定容量的選擇應(yīng)注意與變壓器容量相匹配。電容器額定容量過大或過小都難以取得合理的補(bǔ)充效果。
②防止電容器開關(guān)頻繁投切。電容器開關(guān)頻繁投切會產(chǎn)生極高的尖峰電流，尖峰電流對開關(guān)電氣的正常操作危害很大，常造成開關(guān)電氣的使用壽命縮短或損壞故障的突然發(fā)生。
③防止電容器受到諧波諧振的影響。在電容器接通回路中串聯(lián)一個感性電抗器，既可以防止產(chǎn)生諧振，亦可吸收高次諧波電流。
④選擇新型號產(chǎn)品。目前國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的新型電容器，無論是技術(shù)指標(biāo)還是結(jié)果性能都有了很大提高。
4、確定無功補(bǔ)償容量
無功補(bǔ)償計(jì)算的目的是為了合理選擇并聯(lián)電容器的容量。電容器安裝容量的選擇可根據(jù)使用目的的不同、按改善功率因數(shù)提高運(yùn)行電壓和降低線路損失等因數(shù)來確定。
①從提高功率因數(shù)角度決定補(bǔ)償容量，這是最常用的方法。除公式計(jì)算外，實(shí)踐中亦可以利用查表發(fā)獲得每1kW的有功功率、功率因數(shù)，改善前后所需補(bǔ)償?shù)娜萘俊Ｔ俪艘宰畲筘?fù)荷的月平均有功功率，即可計(jì)算出所需要的無功補(bǔ)償容量。
②從提高線路端電壓角度決定補(bǔ)償容量。按無功電壓規(guī)定，以送端潮流功率因數(shù)在0.95~0.98為宜，一般可達(dá)到末端電壓降不大的目的。
③從提高變電站供電能力角度決定補(bǔ)償容量。
5、用電企業(yè)無功補(bǔ)償方法
用電企業(yè)普遍利用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)，降低供電線路得電流和降低線損，但在實(shí)際應(yīng)用中，不同的補(bǔ)償方式補(bǔ)償效果有所差異。
①高壓電容無功補(bǔ)償。對提高總回路功率因數(shù)的效果最為顯著，但對企業(yè)的節(jié)電效果而言，不如低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的直接補(bǔ)償理想。
②低壓電容集中無功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償分為固定容量補(bǔ)償和自動補(bǔ)償，可最大幅度挖掘變壓器額定容量的潛力，增大負(fù)載能力。低壓集中補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)是不能解決低壓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無功電流的流動;補(bǔ)償容量大時(shí)投入資金較高，在低負(fù)荷時(shí)還易出現(xiàn)過補(bǔ)，造成效率降低;在投切過程中往往由于沖擊涌流較大而易造成設(shè)備損壞。
③無功功率就地補(bǔ)償。無功功率就地補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢宰畲笙薅鹊亟档途�路的電流，但對于頻繁操作的設(shè)備，由于瞬間大電流的頻繁沖擊，也易造成電容器損壞。另一方面，由于電容是隨即運(yùn)行投切，其有效利用率也較低。
④低壓分散無功補(bǔ)償。其優(yōu)點(diǎn)是投切較為經(jīng)濟(jì)，在低負(fù)荷時(shí)可以相應(yīng)停運(yùn)部分補(bǔ)償電容器，以防過補(bǔ)。其缺點(diǎn)是需要人工頻繁投切操作。在投切不及時(shí)或投切容量不對應(yīng)時(shí)，也易造成過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。
6、電容器安裝容量倒置的原因
電網(wǎng)無功補(bǔ)償布局不合理，長期存在電容器安裝容量倒置現(xiàn)象。110kV變電站理應(yīng)多裝電容器，但普遍存在的實(shí)際情況卻是110kV變電站安裝的電容器容量小，不能滿足需要。220kV及以上電壓等級變電站理應(yīng)少裝電容器，而目前的實(shí)際情況卻是安裝的電容器容量往往大于需求。這就是所謂城鄉(xiāng)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)電容器安裝容量倒置現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的主要原因有：
①變電站電容器的設(shè)計(jì)安裝容量為變壓器容量的10%~30%。長期沿用的設(shè)計(jì)思想是區(qū)域變電站按變壓器容量的25%左右配置，而城鄉(xiāng)變電站僅按10%~30%配置。這種設(shè)計(jì)思想沒有考慮到用戶功率因數(shù)較低的實(shí)際情況，也沒有經(jīng)過電網(wǎng)無功功率優(yōu)化配置計(jì)算，與實(shí)際應(yīng)用效果不符。
②區(qū)域變電站無功補(bǔ)償投資遠(yuǎn)大于城鄉(xiāng)變電站的無功補(bǔ)償投資，造成客觀上的電容器安裝容量倒置。
③目前對變電站的無功容量配置，缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與管理。
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