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1、无无 功功 补补 偿偿20201111年年8 8月月 主 要 内 容一、无功补偿本质与作用一、无功补偿本质与作用 二、无功补偿方法与装置二、无功补偿方法与装置 三、网络无功优化与控制三、网络无功优化与控制 四、电弧炉钢厂无功补偿四、电弧炉钢厂无功补偿 一、无功补偿本质与作用1.无功功率的理解2.无功功率的数学定义3.无功补偿的原理4.无功补偿的作用以下是对“无功功率”的两种表述，请判断正误：1.无功功率是一种实际的功率，与一种物理功率相对应。2.无功功率是对有功功率的一种描述，它本身不是一种功率。 1、无功功率的理解2、“无功功率”的数学定义u=2Usin1ti=2Isin(1t - ) =2
2、Icossin1t -2Isincos 1tP=ui = 2UIsin 1tsin(1t ) =UIcos(1 cos21t) - UIsin sin2 1t 瞬时功率可以分为两个部分：UIcos（1cos21t）是非正弦周期量，是输入或输出瞬时功率中不可逆的分量；UIsinsin21t是正弦量，是瞬时功率中的可逆分量，它在一个周期内正负交替变化两次，表明周期性地交换能量。3、无功补偿的原理1.减少电能损耗2.提高电压质量3.增加设备输电能力4.提高电力系统稳定性3、无功补偿的作用1.减少电能损耗 式中 COS1为补偿前的功率因数。 COS2为补偿后的功率因数。 输送同样的有功功率，当功率因数
3、从COS1提高COS2，电网元件中的有功功率损耗降低的百分值为：PL=3I2R10-3=(P2+Q2)/U12R10-3 U(P1R+Q1X)/U1=(P2R+Q2X)/U22.提高电压质量 减少线路上传送的无功功率可以显著地减少电压降，提高用户端电压。对于高压输电线路，线路电抗远大于线路电阻，这样无功流动对电压的影响很显著，甚至起决定性作用。所以让高压输电线路少送无功对于提高下线用户电压相当有效。 S2=P2+Q2 I2=IP2+Iq2 输电线路、变压器的运行是受其最大传输电流限制的，即运行的电流不能超过其最大额定电流。 当I或S一定时，减少Iq 或Q，可以增加IP 或 P，这就是当输电线路
4、、变压器容量一定时，减少无功功率的传输能增加有功功率的传输，即增加设备出力的原理。3.增加设备输电能力 4.提高电力系统稳定性4.提高电力系统稳定性 电网中任何情况下都要求无功电源要大于无功负荷，要有贮备。根据实际运行资料，无功功率的贮备容量必须达到最大无功负荷的78以上。 无功功率不仅要作全网平衡，而且要作各个地区平衡。不仅全网平衡中要有贮备容量，而且各个地区都要有贮备容量，才能保证电网的稳定运行。二、无功补偿方式与装置、无功补偿方式与装置 1 1、异步电动机空载无功功率补偿、异步电动机空载无功功率补偿 2 2、变压器空载无功功率补偿、变压器空载无功功率补偿 3 3、根据实际负荷进行无功补偿
5、、根据实际负荷进行无功补偿 4 4、1010千伏线路无功补偿千伏线路无功补偿 5 5、变电所、变电所1010千伏母线无功补偿千伏母线无功补偿 6、几种补偿方式的比较几种补偿方式的比较 1 1、异步电动机空载无功功率补偿、异步电动机空载无功功率补偿 （也称（也称“随机补偿随机补偿”） l 补偿原理补偿原理l 补偿容量的确定补偿容量的确定l 电容器控制方式电容器控制方式l 随机补偿的几点说明随机补偿的几点说明l补偿原理补偿原理 电动机空载无功功率补偿就是当单台电动机在7.5kW及以上时，以电动机的空载无功功率为基数， 乘以适当补偿系数进行电容量的配置，实行就地补偿。这种补偿方式是将电容器安装在电动
6、机旁，电容器与电动机直接采用一套控制和保护装置或接在 控制刀闸的下桩头和电动机一起投切。l补偿容量的确定补偿容量的确定 补偿容量的确定原则：当电动机空载时，补偿的无功功率不向线路上倒送，同时防止过补偿产生自励过电压危害。 所谓产生自励过电压：就是当切断电源时，电动机因机械负 荷惯性继续旋转，此时电容器向电动机的放电电流变为励磁电流，电动机运行于发电状态，端电压升压，可达额定电压的1.5倍左右。这种自励过电压，电容量越大，过电压越高。 l 补偿容量的确定补偿容量的确定利用电动机空载电流计算补偿容量利用电动机空载电流计算补偿容量按下式计算补偿电容器容量Qc Qc=K3I0Ue10-3 式中:K为补
7、偿系数,一般取K=0.9， Ue为额定电压（380V）实测空载电流,代入式中得Qcl 补偿容量的确定补偿容量的确定 根据电动机容量和转速查表得补偿容量根据电动机容量和转速查表得补偿容量 与电动机常接的电容器最大容量（KVAR） l电容器控制方式电容器控制方式 同投同切同投同切 接线与控制方式接线与控制方式 将电容器接在热继电器与起动接触器之间，较为简单。 这种补偿方式具有投资少，占位小，安装容易，配置方便灵活，维护简单，故障率低等优点。l随机补偿的几点说明随机补偿的几点说明 （1）容量10kW以上，负荷平稳、连续运行的电动机应重点推广无功就地补偿。年运行小时多，低压配线较长则低压节电效果明显，
8、改造投资回收快，可优先实施改造。农田排灌电动机大都符合负荷平稳、连续运行的条件，而且具有停机时回水自行制动不易产生自励过压的特点。可采用较简单的无功补偿接线。 （2）需要快速变换正反转、反接制动及有重合闸操作的电动机，因电容器放电不彻底，重新投入时涌流过大损害设备，不宜直接并联电容补偿。多级变速电动机降速过程中，都因惯性而滑行，除非有防自励过电压措施，否则不能就地补偿无功。 2 2、变压器空载无功功率补偿、变压器空载无功功率补偿 （也称（也称“随器补偿随器补偿”）l补偿原理补偿原理l补偿容量的确定补偿容量的确定l接线方式接线方式 l补偿原理补偿原理 变压器为完成电能的变压和传输，必须从电网中吸
9、收无功功率用来建立主磁通，这是必不可少的。输配电网络中成千上万台配变消耗着大量无功功率。 变压器空载无功功率补偿就是随变压器配置一定数量的电容器，用电容器发出的无功功率来供给变压器完成主磁通的建立，而不从电网吸收无功功率来建立主磁通。 l 补偿容量的确定补偿容量的确定 随器补偿容量确定的原则：补偿容量不超过配变空载无功功率即空载运行时不发生倒送。过补偿会造成变压器空载时无功功率倒送和产生电磁谐振，尤其在电源缺相运行时，可能发生铁磁谐振过电压，造成烧毁设备事故。 Qc=KI0%Se/100 I0%变压器空载电流百分值 Se配变容量（千伏安） 补偿系数，一般取0.90 ；l 补偿容量的确定补偿容量
10、的确定通过查变压器空载无功功率表得通过查变压器空载无功功率表得 配电变压器空载无功功率表 l接线方式接线方式 把一定容量的电容器引线上串接一只三相刀闸（QK）后接在低压配电盘总闸刀之前，与变压器同投同切，用以补偿配变压器的空载无功功率损耗。电容器可装在配变低压侧的配电盘内、计量箱内、低压侧的接线柱上。随器补偿原理接线图 3 3、根据实际负荷进行无功补偿（也称、根据实际负荷进行无功补偿（也称“随荷补偿随荷补偿”） l补偿原理补偿原理l补偿方式补偿方式l补偿容量的确定补偿容量的确定l补偿原理补偿原理 随机和随器补偿，补偿的是变压器、电动机的空载无功功率，而实际负荷中含有大量无功功率，包括未被补偿的
11、空载无功功率，这些无功功率随着有功负荷的变化而变化，大小不定。针对这种变化的无功功率很显然不可以采用固定补偿方式，否则经常会发生倒送，应根据实际负荷进行无功补偿。l 补偿方式补偿方式 随荷补偿原理图 l 补偿方式补偿方式功率电压型补偿方式功率电压型补偿方式 首先取负荷电流与电压，计算实时无功功率Qf如果无功负荷Qf Qc，再计算假如Qc投上，Uf U标如果两个条件均满足，则投上电容器进行补偿继续实测，如果发现QfU标则切下电容器继续 l 补偿方式补偿方式纯电压型补偿方式纯电压型补偿方式取负荷电压Uf假如Qc投上，Uf U标 ，则切下电容器继续 纯电压控制型投切方式可以充分提高电压合格率，但是可
12、能会发生无功倒送情况。 l 补偿容量的确定补偿容量的确定 由于负荷是变化的，如果按高峰负荷配置电容量，按照不许倒送的原则，很明显谷平期无法投入。峰期补偿效率高，但电容器投入时间短；如果按低 谷负荷配置电容量，电容器投运时间长，但补偿效果差。如何取一个补偿容量值，使得补偿效益最佳，这是一个很值得研究的问题。l 补偿容量的确定补偿容量的确定 只装设一组电容器只装设一组电容器 一组电容器容量应按以下原则进行配置：取一C让下图（b）中阴影部分面积尽可能小，一般阴影部分面积越小补偿效果越佳。 24小时无功负何变化及补偿容量确定图 注：图(a)表示的是连续24小时实际无功负荷的变化情况。图(b)是将24小
13、时无功负荷按从小到大的顺序排列的无功负荷图，便于问题的分析。 l 补偿容量的确定补偿容量的确定装设二组电容器装设二组电容器 一般取一组电容器容量较大，用于补偿正常无功负荷；另一组取较小，用于高峰负荷叠加补偿或低谷负荷单独补偿。部分负荷的补偿也可取两组电容器容量相等。 QC1、QC2取值应使下图阴影部分面积尽可能小，一般 阴影部分面积越小补偿效果越佳。 l 补偿容量的确定补偿容量的确定装设多组电容器装设多组电容器 一般按最大无功负荷配置电容器总容量，然后分成几组，每组容量为Qc/N，再确定每组由几个电容器并联而成，每组通过一个接触器并网运行。 电容器组数越多，补偿效果越好，但使得控制回路复杂，特
14、别是接触器增加，故障机率高，另外电容器组庞大，占地面积大，成本大。单组或双组电容器虽补偿效果相比多组差，但结构紧凑，体积小，造价低。多组电容器补偿柜一般用于工厂室内，单组或双组一般用于变压器或集中负荷点进行户外补偿。 4 4、1010千伏线路无功补偿千伏线路无功补偿l线路补偿的原理 l线路补偿容量的确定 l线路电容器安装地点及具体容量 l线路电容器补偿装置及安装要求l采用线路电容器补偿的优点 l 线路补偿的原理线路补偿的原理 由于用户端随机、随器、随荷补偿的不完全或未进行补偿，线路上仍有大量的无功负荷在传输。采用在10千伏线路上并联高压电容器实现就近补偿，以降低线路传输电流，降低线路损耗，这就
15、是线路无功补偿。l 线路补偿容量的确定线路补偿容量的确定 线路补偿电容器装置一般安装在室外电线杆上，没有自动投切装置，所以只能进行固定补偿。为此选定的电容器容量必须为线路流动的最小无功负荷，否则会发生无功倒送。所以要进行线路无功补偿就必须实测低谷时期无功负荷，然后确定无功补偿容量。l 线路电容器安装地点及具体容量线路电容器安装地点及具体容量 无功负荷沿线路均匀分布无功负荷沿线路均匀分布无功负荷沿干线及支线均匀分布无功负荷沿干线及支线均匀分布无功负荷沿线路非均匀分布无功负荷沿线路非均匀分布 根据理论计算，从降低线损的角度看，以下补偿容量和安装位置为最佳值： 只安装一组电容器只安装一组电容器 为该
16、线最小负荷时无功功率值， L为线路总长度。 C0=1/3Q 由变电所实施无功补偿。 C1=2/3Q 无功负荷沿线路均匀分布无功负荷沿线路均匀分布安装二组电容器安装二组电容器 无功负荷沿线路均匀分布无功负荷沿线路均匀分布 C0 = 1/5Q 由变电所实施无功补偿 C1 = C2 = 2/5Q 安装三组电容器安装三组电容器 无功负荷沿线路均匀分布无功负荷沿线路均匀分布 三组线路容器补偿图 C0 = 1/7Q 由变电所实施无功补偿 C1 = C2 = C3=2/7Q l 线路电容器安装地点及具体容量线路电容器安装地点及具体容量 电容器的安装组数、容量及线损电量下降情况 无功负荷沿线路均匀分布无功负荷
17、沿线路均匀分布 线路电容器安装情况与线损下降表 注：本表中线损电量下降率未考虑有功负荷的影响由表可知：配电线路上电容器的安装组数越多， 降损效果越大，但这给运行维护带来不便，相应地增加了工程投资，而且随安装组数增加，对应于增加单位补偿容量所得到的无功线损下降率减少，因此，一般对于均匀分布负荷的配电线路，以安装一组补偿电容器为宜，最多两组就足够了。l 线路电容器安装地点及具体容量线路电容器安装地点及具体容量配电线路上无功补偿装置可按以下原则进行配置：无功负荷沿干线及支线均匀分布无功负荷沿干线及支线均匀分布 在负荷较大的分支线上，各配置一组电容器，安装地点在距支线接点2/3处，补偿容量为支线无功负
18、荷平均值的2/3 在干线距首端2/3处配置一组电容器，容量为经支线补偿后全线剩余无功负荷的2/3 l 线路电容器安装地点及具体容量线路电容器安装地点及具体容量无功负荷沿线路非均匀分布无功负荷沿线路非均匀分布 在一个供电区内，各条线路的负荷往往是不均匀的，不能机械套用以上公式和经验数据，而应具体计算具体确定补偿方案。在此不做详细介绍。 线路补偿重点是对长线路（干线超过12kM的）负荷大（超过经济电流密度）的配电线路进行补偿，对于那些负荷小的线路（铁损70%以上的）暂不宜安装，以防深夜电压过高进一步增加铁损，以致增加线损。 l线路电容器补偿装置及安装要求线路电容器补偿装置及安装要求 现场安装示意图
19、现场安装示意图 线路电容器补偿装置包括：跌落式熔断器、阀型避雷器、三相式电容器、支架等。 l线路电容器补偿装置及安装要求线路电容器补偿装置及安装要求 安装要求安装要求: : （1） 每处安装电容器容量不超过120kVAR，采用跌落式熔断器作为短路保护和拉、合闸用，采用阀型避雷器作为过电压保护。 （2）电容器组与配变应分开安装，以防止铁磁谐振过电压过电流和当变压器轻载时，由于铁磁谐振发生的相序改变，造成变压器二次側所带的电动机反转。另外两组电容器之间距离大约1km。 （3）为了保证电容器正常运行，应注意在轻负荷情况下电容器安装地点的运行电压不超过电容器额定电压的1.1倍。同时采取适当措施，减少日
20、光直晒杆上的电容器，特别注意：不要把电容器装于密闭的铁箱中再置于电杆之上，这种方式的电容器事故率很高。 l采用线路电容器补偿的优点采用线路电容器补偿的优点 线路电容器补偿装置结构简单、造价低，容量选择适当，补偿效果也较好，缺点是运行环境恶劣、维护困难。 5 5、变电所、变电所1010千伏母线无功补偿千伏母线无功补偿l补偿原理补偿原理l变电所电容器容量的确定变电所电容器容量的确定 l变电所电容器自动投切装置变电所电容器自动投切装置 l 补偿原理补偿原理 一般用户端补偿和线路补偿很难全部补偿掉用户所需无功功率。特别是我国特定的经济状况，许多地区用户补偿和线路补偿由于经济条件所限，补偿装置很少，所以
21、有大量无功功率要由上一级电网经过主变压器流入配电网络。变电所10千伏母线无功补偿指在变电所10千伏母线上并联电容器组，用其发出的无功功率满足变电所下级10千伏配电网络的需要。l 变电所电容器容量的确定变电所电容器容量的确定 1、一般新上变电所电容器补偿容量按主变容量的10-30%配置。2、按实际无功负荷进行配置，一般取正常无功负荷偏低一点进行配置。具体计算方法参见随荷补偿无功容量确定。l 变电所电容器自动投切装置变电所电容器自动投切装置 近年来，随着计算机应用技术的普及和电力科技水平的提高，一些电力部门和科研院所相继开发和研制了用于10千伏母线补偿电容器的自动投切装置，即把变电所主变分接头的调
22、节与电容器投切进行综合考虑，既保证电压合格率，又保证电容器最大投入。 l 变电所电容器自动投切装置变电所电容器自动投切装置 自动投切装置控制原理图自动投切装置控制原理图 电容器投切与主变分头调整综合自动控制图 l 变电所电容器自动投切装置变电所电容器自动投切装置 在保证电压质量合格的前提下，确保电容器最大投入，即电容器尽可能作为无功补偿之用，尽可能不作调压之用，分接头作为调压之用。这是变电所电容器投切和主变分接头调整综合自动控制装置动作的基本原则。以下用九域图进行具体说明：九域图动作说明表九域图动作说明表 U+ - 代表电压上限，一般取10.7千伏 U- - 代表电压下限，一般取10.0千伏
23、Q+ - 代表正向无功负荷值 Q- - 代表反向（倒送）无功值 6 6、几种补偿方式的比较、几种补偿方式的比较l变电站集中补偿变电站集中补偿l线路分散补偿线路分散补偿 l用户端补偿（包括随器、随机、随荷补偿）用户端补偿（包括随器、随机、随荷补偿）l无功补偿方案无功补偿方案l 变电站集中补偿变电站集中补偿 可以减少变电所以上输电线路传输的无功电力，降低送电网络的有功损耗。但它不能降低配电网络的有功损耗，因为用户需要的无功功率还要通过变电站以下的配电线路向负荷側输送，10千伏及以下的配电线路仍有无功电流在流动。所以它代替不了配电网络的补偿作用，解决不了配电网络的降损问题。 管理集中，维护方便，但造
24、价高。l 线路分散补偿线路分散补偿 在选择好补偿最佳容量和最佳位置后，对10千伏配电线路会起到好的补偿作用。尽管如此，在补偿点前后的网络中，仍然有部分无功电流在流动，同时重负荷时出现严重欠补偿现象。这种补偿也是“以高补低”的，不是太合理的。 野外安装，运行环境恶劣，维护困难，但造价低。l 用户端补偿（包括随器、随机、随荷补偿）用户端补偿（包括随器、随机、随荷补偿） 用户端无功补偿是从负荷的末端开始补偿，它的上级供网络均能受益，补偿效果最佳，对稳定和提高电压合格率效果也好。近年来出现了低压自愈式金属化膜电容器，它体积小、重量轻、容量大、寿命长，满足了用户端无功补偿的需要。 随器随机补偿投资小、见
25、效快，安装维护方便，但随荷补偿装置造价高，安装分散，维护管理不方便。l 无功补偿方案无功补偿方案 从以上三类无功补偿分析可知：无功补偿首先要抓好 低压无功补偿，即随机、随器补偿和随荷补偿；在低压补 偿不足的情况下，安装线路电容器，进行线路无功补偿； 最后实施变电所集中补偿。 但考虑到电容器装置的造价、安装实施的可能以及运 行维护的方便，无功补偿也要坚持高压与低压、集中与分 散相结合的补偿原则。变电所必须配足电容器，以确保中 高压电网无功分层分区就地平衡。无功补偿方案一般如下：l 无功补偿方案无功补偿方案 在日益重视用户电容器无功补偿的情况下，要逐步减小变电所电容器，确保无功补偿从用户端开始，以
26、发挥资金和补偿的最大效益。三、网络无功优化与控制1.区域网的无功优化与控制2.地区网的无功优化与控制3.配电网的无功优化与控制1.区域网无功优化与控制的数学模型2.区域网无功优化与控制实现的功能3.区域网无功优化控制的安全策略4.区域网无功优化与控制的运行效果一、区域网的无功优化与控制1.地区网无功优化与控制的数学模型2.地区网无功优化与控制实现的功能3.地区网无功优化控制的安全策略4.地区网无功优化与控制的运行效果二、地区网的无功优化与控制一.地区网无功优化与控制的数学模型无功优化数学模型-目标函数全网电能损耗最小：全网电能损耗最小： n P=minf1(Ui,Ki,Qi)，其中其中Ui=f
27、2(K1Ki，Q1Qi)i=1设备动作次数最少：设备动作次数最少： nN=minf3(Ki-KT)+f4(Qi-Qc)i=1Ui-变电站母线电压变电站母线电压, ,Ki-主变分接开关应处档位数主变分接开关应处档位数，Qi-变电站应投无功补偿容量，变电站应投无功补偿容量，KT-主变当前分接开关档位数主变当前分接开关档位数, ,Qc-变电站所配电容器容量变电站所配电容器容量一.地区网无功优化与控制的数学模型无功优化数学模型-约束条件 母线电压不越限：母线电压不越限：Umin|Ui|Umax n 24有载调压开关每天动作次数不越限：有载调压开关每天动作次数不越限：f3(Kij-KTj) NT i=1
28、 j=1 n 243电容器每天投切次数不越限：电容器每天投切次数不越限：f4(Qij-Qcj) Nc i=1 j=1 n 4供电电源关口功率因数合格：供电电源关口功率因数合格： Qi =tg(arccos)Pi i=1 一.地区网无功优化与控制的数学模型数学模型-计算流程二.地区网无功优化与控制实现的功能 1、全网无功优化补偿功能(1)当地区电网内各级变电所电压处在合格范围内,控制本级电网内无功功率流向合理，达到无功功率分层就地平衡，提高受电功率因数。(2)同电压等级不同变电所电容器组根据计算决策谁优先投入。 (3)同变电所不同容量电容器组根据计算决策谁优先投入。二.地区网无功优化与控制实现的
29、功能 2、全网电压优化调节功能：(1)当无功功率流向合理，变电站母线电压超上限或超下限运行时，分析同电源、同电压等级变电所和上级变电所电压情况，决定是调节本变电所有载主变分接开关还是调节上级电源变电所有载主变分接开关档位。(2)电压合格范围内，高峰负荷提高运行电压，低谷负荷降低运行电压。(3)实现多主变减变运行以降低谷期母线电压. (4)实施有载调压变压器分接开关调节次数优化分配。(5)实现热备用有载调压变压器分接开关档位联调。二.地区网无功优化与控制实现的功能 3、无功电压综合优化功能(1)当变电所10kV母线电压超上限时，先降低主变分接开关档位，如达不到要求，再切除电容器; 当变电所10k
30、V母线电压超下限时，先投入电容器，达不到要求时，再提高主变分接开关档位，尽可能做到电容器投入量达到最合理。(2)实现预算10kV母线电压，防止无功补偿设备投切振荡。(3)当变电所变压器分接档位调至1档，电容器全部切出，已实施多主变减变运行（如果条件允许），电压仍超上限，此时投入电抗器，增加无功负荷，达到降低电压的效果。二.地区网无功优化与控制实现的功能 4、安全控制功能 设备所有动作符合调规、运规、安规；自动纠错、自动闭锁、自动形成相关动作数据，不会发出影响电网与主设备安全的操作指令。电容器、主变及调压开关异常变位自动闭锁，电网、设备运行数据异常自动闭锁，设备动作次数与动作间隔可人为限定等。减
31、轻运行人员劳动强度，避免人为误差，真正实现了全网无功电压实时控制，提高了无人值班变电所的自动化水平。二.地区网无功优化与控制实现的功能 5、电网损耗计算与无功最优配置功能 实现电网损耗在线计算，并实时报告，为电网实现经济调度提供理论支持。根据电网实际负荷，计算各变电站电容器单组或多组容量最优配置值，为改造或新增电容器数量和容量提供理论依据。二.地区网无功优化与控制实现的功能 6、控制设施信息管理功能(1) 设备动作记录表 此表记录了无功电压优化运行自动控制系统每一次动作的执行时间和执行原因。(2) 设备动作失败或不正常动作情况表 此表提供了设备“四遥”功能执行情况，可供检修、运行、调度部门掌握
32、设备运行状况和检修使用。(3) 开关动作次数汇总表 此表记录了主变分接开关、无功补偿设备开关每年每月每日动作次数，为最大限度的发挥设备潜力和设备检修提供了依据。(4) 电压曲线分析表 此表提供了负荷24小时电压运行曲线，从曲线可以直接判断电压运行水平。(5) 有功功率、无功功率、功率因数分析表 此表记录了电网实时有功功率、无功功率、功率因数。三.地区网无功优化与控制的安全策略1.无功电压优化控制的安全策略预算10KV母线电压，防止电容器投切振荡；预算无功负荷随电压变化量，防止主变有载分接开关调节振荡。双主变并联运行，先调节可能发生拒动的主变有载分接开关，以免发生另一台主变有载分接开关往返调节。
33、根据负荷变化趋势，决定是否实施逆调压，以减少设备动作次数。设备每日允许动作次数及动作间隔可进行人工设置。并在此基础上实现设备动作次数按时段和负荷优化分配。电容器、主变及有载调压开关异常变位系统进行自动闭锁，且必须人工解锁。电网、设备运行数据异常自动闭锁。10KV发生单相接地电容器自动闭锁。系统数据不刷新自动闭锁。采用“遥测”与“遥信”联判方式，确信“遥信”量的真伪，避免误动作。三.地区网无功优化与控制的安全策略2.计算机与网络传输的安全策略使用了“内存数据库技术”，极大的提高了数据存取速度，为无功优化的快速计算提供了可能。同时，由于大量数据只与内存交互而不存取硬盘，防止了硬盘的早损。使用了“多
34、线程技术”，实现了无功优化系统并发事件的执行，达到实时控制的效果。动态使用好定时器的个数，防止计算机系统运行性能的下降。根据传输数据的类型和要求的不同，采用不同的传输协议。对于量大的重要的数据传送采用TCP/IP协议，对于量少的需要广播的数据传输采用UDP协议，这样提高了网络数据的传输效率和安全性。采用数据传输“回校”功能，即网络传输数据接受方向必须再向传输方进行一次数据返送校验，以核实数据传输的正确性。 三.地区网无功优化与控制的安全策略3.调度SCADA系统的安全策略深入掌握调度SCADA系统内部数据传输与安全控制机制，做好无功优化系统“接口软件”。为实现多条控制指令的并发执行，确保系统控
35、制的实时性，调度SCADA系统的前置系统必须进行相关功能开放与改进。大量减少与调度SCADA系统的数据传输，如果遥信、遥测值不变，则不进行传输，以减少系统资源的占用。三.地区网无功优化与控制的安全策略4.现场设备的安全策略变压器有载调压开关、电容器投切开关，要进行更新改造，确保可靠动作。二次设备采集量要完整、准确，且可靠传输。5.无功电压优化运行管理的安全策略制定“地区电网无功电压优化运行集中控制系统”运行管理规程，并进行操作培训。厂、站、点号的调整必须严格保证无功优化系统与调度SCADA系统的一致性。手动操作时，应先对无功优化系统进行闭锁。实施用户级别控制，使不同的用户具有不同的权限。同时，
36、用户对系统的修改，系统将自动保存用户名称、修改时间、修改内容等。无功优化系统所作的操作记录，必须妥善保管，以备安全分析四.地区网无功优化与控制的运行效果1、减少了有载调压变压器分接开关动作次数。 2、提高了地区受电功率因数，增加了输电设备出力。 据统计，泰州地区变电所电容器组每台每天投切次数由以前的平均3次增加到9次，实现了无功功率分层、就地平衡，提高了地区受电力率，如220kV泰州变电所主变220kV侧峰期功率因数由以前的0.89已经提高到0.97，释放了线路和变压器输送容量7.3%左右。 四.地区网无功优化与控制的运行效果3、减少电能损耗，取得了明显的降损节能效益。 据统计，2003年泰州
37、城区电网网损率为0.71%，同比降低0.33个百分点，节电421万千瓦时，降损节电效益显著。 4、提高了电压质量。 据统计，2003年（统计型电压监测仪监测）泰州城区电网10kV母线电压合格率达到99.75%，同比提高了0.39个百分点，用户B、C、D类电压合格率达到98.47%，同比提高了0.37个百分点。5、克服了VQC的弊端。 克服了单个无功电压综合自动控制（又称VQC）装置，局限于“无功-电压就地最优”,而不能做到“无功-电压全网最优”的弊端。 四.地区网无功优化与控制的运行效果6、减轻了集控中心值班人员劳动强度，避免了人为误差，真正实现了全网无功电压实时控制，完善并提高了无人值班变电
38、所自动化水平。7、本系统由纯计算机软件构成，免除了硬件维护。 8、本控制系统安全可靠 。 本控制系统自适应功能强，如自动纠错、自动闭锁、自动形成相关动作数据等；安全控制功能强，如遇突发事件，控制系统会自动处理，不会发出影响电网与主设备安全的操作指令；人机界面友好，操作简便，安全可靠。四.地区网无功优化与控制的运行效果9 9、投资少。、投资少。 1010、安全效益可观、安全效益可观 。 1111、环保效益显著、环保效益显著 。 据统计，全国网损率每降低1%就相当于建一座200万千瓦的发电厂。同时，所节约的电量和由此提高的供电能力，对环境保护来说，节约了大量的环保费用，取得投资电厂所不能取得的社会
39、效益，是一项“绿色工程”。四.地区网无功优化与控制的运行效果12.连带效应 (1) (1) 准准确确地地掌掌握握了了主主变变分分接接开开关关、电电容容器器开开关关每每年年每每月月每每日日动动作作次次数，为最大限度的发挥设备潜力和设备检修提供了依据。数，为最大限度的发挥设备潜力和设备检修提供了依据。(2) (2) “地地区区电电网网无无功功电电压压优优化化集集中中控控制制系系统统”是是一一套套图图文文声声并并茂茂的的现场实时培训系统，提高了调度、集控人员运行管理水平。现场实时培训系统，提高了调度、集控人员运行管理水平。(3) (3) “地地区区电电网网无无功功电电压压优优化化集集中中控控制制系系
40、统统”的的实实施施加加速速了了远远动动设设备备建建设设与与改改造造及及“四四遥遥”功功能能的的实实现现，促促进进了了调调度度自自动动化化SCADASCADA系统数据采集的完善。系统数据采集的完善。(4) (4) “地地区区电电网网无无功功电电压压优优化化集集中中控控制制系系统统”的的实实施施促促进进了了电电容容器器的的配配制制、电电容容器器投投切切开开关关的的更更新新、有有载载变变覆覆盖盖面面的的扩扩大大及及其其有有载载分接开关的性能的提高。分接开关的性能的提高。 1.配电网无功优化与控制的数学模型2.配电网无功优化与控制实现的功能3.配电网无功优化控制的安全策略4.配电网无功优化与控制的运行
41、效果三、配电网的无功优化与控制四、电弧炉钢厂无功补偿四、电弧炉钢厂无功补偿1.电力系统谐波传输与放大2.电弧炉负荷特性及其产生的问题3.3.电弧炉谐波治理4.电弧炉电压偏差治理5.电弧炉电压波动闪变治理6.电弧炉三相不平衡治理7.电弧炉无功补偿8.动态无功补偿装置（SVC）1.电力系统谐波传输与放大电力系统的谐波源主要是谐波电流源，当将补偿电容器直接接于电网中时，电力系统的谐波源主要是谐波电流源，当将补偿电容器直接接于电网中时，电容器与电网阻抗形成并联谐振回路，并联阻抗大大升高，由谐波源发出的电容器与电网阻抗形成并联谐振回路，并联阻抗大大升高，由谐波源发出的谐波电流流入谐振回路后，会产生很高的
42、谐波电压，谐波电压叠加在基波电谐波电流流入谐振回路后，会产生很高的谐波电压，谐波电压叠加在基波电压上，导致电压波形发生畸变。同时，注入电网和电容器的谐波电流也可达压上，导致电压波形发生畸变。同时，注入电网和电容器的谐波电流也可达谐波源发出的电流的数倍，这即为谐波放大。若在某一次谐波频率下电容与谐波源发出的电流的数倍，这即为谐波放大。若在某一次谐波频率下电容与电网发生谐振，并联阻抗趋于无穷大，导致谐波电压和电流也趋于无穷大，电网发生谐振，并联阻抗趋于无穷大，导致谐波电压和电流也趋于无穷大，此时变压器和电容器承受远大于正常情况的负荷，特别是电容器，长期运行此时变压器和电容器承受远大于正常情况的负荷
43、，特别是电容器，长期运行于过负荷状态，加速绝缘老化，甚至击穿爆炸。于过负荷状态，加速绝缘老化，甚至击穿爆炸。2.电弧炉负荷特性及其产生的问题1.电弧炉炼钢特性 a 非线性 导致产生 谐波电流 b 冲击性 导致产生 电压偏差、波动 c 不对称性 导致产生 负序电流、三相不平衡 d 不稳定性 导致产生 无功补偿困难 2.电弧炉的治理必须综合考虑上述四个方面3.3.电弧炉谐波治理1.电弧炉产生的谐波电流主要有：2、3、4、5、6、7次 谐波电流，其中2、3、4次较大。2.谐波电流3、6次是由于电弧炉3次零序电流不对称分解出来的正、负序3次电流。3.谐波治理一般装设2、3次单调谐滤器和4次高通谐滤器。
44、4. 滤波器容量的选择要满足滤波和基波无功补偿的需要。4.电弧炉电压偏差治理 由于电力系统电压的变化和电弧炉负荷的冲击性导致电弧炉供电电压的变化，影响炼钢效率和炼钢质量，同时也影响系统供电电压。 治理电压偏差就是要及时响应电弧炉无功功率的变化。5.电弧炉波动(闪变)治理电弧炉熔化期，由于废钢导电不均匀和冶炼中的坍塌，会频繁出现电极短路，无功功率急剧变化，引起公共接入点附近的电压急剧波动，对电气设备产生危害，同时灯光的闪烁使人眼产生视觉疲劳。 电压波动的本质是无功功率周波级的快速变化，治理的关键是要在10-20ms快速响应。6.电弧炉三相不平衡治理 电弧炉在熔化期，三相电流各自发生急剧无规则的变
45、化，各相电弧电压独立变化。正常情况下电流不对称度I2/I120，当电极两相短路，一相断开，此时电流不对称度I2/I180，三相电流严重不平衡但持续时间较短。负序电流会造成保护误动、损坏发电机和设备。6.电弧炉三相不平衡治理 Y1ab = G1ab + jB1abY1bc = G1bc + jB1bcY1ca = G1ca + jB1caBrab = -B1ab + (G1ca - G1bc)/3Brbc = -B1bc + (G1ab - G1ca)/3Brca = -B1ca + (G1bc - G1ab)/3 将一个理想补偿网络与负荷相关联就可以把任何不平衡的三相负荷变换成一个平衡的三相有
46、功负荷，且不会改变电源和负荷间的有功功率交换。7.电弧炉无功补偿电弧炉在冶炼过程中，要从电网大量吸收无功功率。 如不进行无功补偿，必将造成电压低下，炼钢效率差，用电功率因数低，力率调整电费罚款多。 此时的无功补偿称基波补偿，需在进线端并联电容器。8.动态无功补偿装置（SVC）8.1滤波器参数的选择1.滤波器参数的选择：先选电容，后选电感、电阻a.按满足滤波要求进行选择。 校验过压、过流、过热、谐波电压含有率是否超标。b.按满足基波无功补偿要求进行选择。 再校验过压、过流、过热、谐波电压含有率是否超标。c.按满足电容器装置容量利用效率最高要求进行选择。 再校验过压、过流、过热、谐波电压含有率是否
47、超标。 一般按C方法选择，如果基波补偿容量不够，可在高次支路增加补偿容量，或单独增加非调谐补偿支路。8.1滤波器参数的选择滤波器输出的总基波容量电弧炉最大吸收的基波无功功率。本例装置中： 1.2次滤波：C：装置容量1800kvAR 基波容量600KVAR 2.3次滤波：C：装置容量2100kvAR 基波容量1200KVAR 3.4次高通：C：装置容量2100kvAR 基波容量1200KVAR 共提供基波容量3000KVAR8.2电抗器参数的选择电抗器吸收的最大无功功率电弧炉吸收的基波无功功率最大可变部分。根据实测，电弧炉吸收的最大无功功率中不变部分约1000KVAR，可变部分约2000KVAR
48、。 电抗器容量选择2000KVAR 8.3动态无功补偿装置（SVC）的控制原理 1.根据实测的无功功率来调整晶闸管导通角，使其与FC支路合成发出的基波无功功率正好补偿负荷需要的无功功率。 2.根据确保用户端电压合格的需求，反算出需要的Q，进而反算出的大小并进行调节。 8.4动态无功补偿装置（SVC）的应用1.装置将直接用于电力大客户钢厂（电弧炉）冲击性负荷造成的供电电网电流电压谐波、电压波动与闪变、系统三相不平衡的治理,实现电网无功功率动态补偿,避免用户“闪变源”污染电网。2.SVC装置可直接用于电网枢纽点（变电站）的无功功率动态线性补偿，支撑电网电压合格和三相平衡。3、SVC装置将直接与“地区电网无功电压优化运行集中控制系统”相连，动态控制电网无功电压。
