電能計量差異與無功補償

【摘 要】隨著現(xiàn)代電力技術(shù)的進一步發(fā)展，電力用戶對供電電能質(zhì)量水平和用電可靠性提出了更高更多的要求。由此產(chǎn)生了一些靜止形態(tài)的動態(tài)無功補償裝置。在采用S7-1000/10變壓器供電時，總用電量是采用高供高計的方式計量的，供電部門依此數(shù)據(jù)收取每月電費。對于各生產(chǎn)車間的供電方式，采用的是低壓樹干式接線，即由低壓配電室引出多條支路，各支路分別引至各車間動力配電箱，再由動力配電箱分配到各機臺。

【關(guān)鍵詞】電能計量；配電系統(tǒng)；動態(tài)無功補償裝置；無功功率； 用電量；無功損耗；無功電流；低壓配電；無功分量

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一、電能計量差異概述

電能計費的公正合理，涉及到電力企業(yè)與用戶的經(jīng)濟利益。提高電能計量的正確性與收費的合理性，不管對電力企業(yè)還是用戶都是重要的。電力系統(tǒng)與用戶之間如何銷售與購買電能，電能如何計量與計費，不僅涉及經(jīng)濟問題，也涉及到技術(shù)問題。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種用電設(shè)備的種類也日趨復(fù)雜，投入電網(wǎng)的各種非線性負荷日益增多，如各種交直流換流設(shè)備、電弧爐、電子調(diào)壓設(shè)備等。這些非線性負荷的使用會給電網(wǎng)注入大量的諧波電流，引起電壓、電流畸變，造成諧波污染，并產(chǎn)生附加的諧波電能損耗。如何計算諧波電能，諧波電能損耗由誰承擔(dān)，以及這部分損耗采取何種計費標(biāo)準，而沖擊負荷的計費問題尚沒有得到足夠的重視，這些都是亟待解決的問題。因此有學(xué)者提出電能計費應(yīng)考慮電能質(zhì)量的因數(shù)。

二、配電系統(tǒng)中的動態(tài)無功補償裝置

無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)供電質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)的電壓波動，諧波增大等諸多不利于電網(wǎng)安全運行的因素。無功補償分動態(tài)和靜態(tài)兩種方式。靜態(tài)無功補償是根據(jù)負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態(tài)補償是根據(jù)負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型。功率因數(shù)型這種控制方式也是很傳統(tǒng)的方式，采樣、控制也都較容易實現(xiàn)。無功功率型的控制器較完善的解決了功率因數(shù)型的缺陷，有很強的適應(yīng)能力，能兼顧線路的穩(wěn)定性及檢測及補償效果。用于動態(tài)補償?shù)目刂破饕缶透吡?，一般是與觸發(fā)脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態(tài)補償功能。

三、無功補償裝置功效性及工作原理

1.配電線路無功補償即通過在線路桿塔上安裝電容器實現(xiàn)無功補償。線路補償點不宜過多，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補償現(xiàn)象；保護措施也要一切從簡，可采用熔斷器或者避雷器作為過流和過壓保護。

2.電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這種用電不平衡狀況無規(guī)律性，也無法事先預(yù)知。導(dǎo)致了低壓供電系統(tǒng)三相負載的長期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。電網(wǎng)中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\行，最終會造成三相電壓的不平衡。

3.調(diào)整不平衡電流無功補償裝置，具有在補償線路無功的同時調(diào)整不平衡有功電流的作用。其理論結(jié)果可使三相功率因數(shù)均補償至1，三相電流調(diào)整至平衡。實際應(yīng)用表明，可使三相功率因數(shù)補償?shù)?.95以上，使不平衡電流調(diào)整到變壓器額定電流的10%以內(nèi)。

四、無功補償裝置的工作原理及實現(xiàn)方式

1.無功動態(tài)補償裝置由控制器、過零觸發(fā)模塊、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機進行分析，然后計算出無功功率并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發(fā)出指令，由過零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導(dǎo)通時刻，實現(xiàn)快速、無沖擊地投入并聯(lián)電容器組。

2.國內(nèi)的動態(tài)補償?shù)目刂破骱蛧獾耐惍a(chǎn)品相比還要有很大的差距，一方面是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統(tǒng)特性容易漂移，維護成本高；另一方面是在動態(tài)響應(yīng)時間上較慢，動態(tài)響應(yīng)時間重復(fù)性不好。另外，相應(yīng)的國家標(biāo)準也還沒有達到一定標(biāo)準，這方面落后于發(fā)展。

3.無功補償?shù)木唧w實現(xiàn)方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

4.動態(tài)無功率補償裝置的主要功能：提高線路輸電穩(wěn)定性；維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性；補償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能損耗；抑制電壓波動和閃變；抑制三相不平衡。

5.動態(tài)無功率補償裝置的主要問題：電容器損壞頻繁；電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發(fā)生熔斷；電容器組經(jīng)常投入使用率低。

五、動態(tài)無功補償與靜態(tài)補償

1.前者表示靠無功控制器根據(jù)線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數(shù)基本恒定于某一設(shè)定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當(dāng)，功率因數(shù)才會達標(biāo)。

2.動態(tài)無功補償?shù)亩x是這種響應(yīng)動作時間小于1S，通過可控硅投切電容組TSC、可控電抗器調(diào)節(jié)無功TCR型SVC或利用IGBT器件調(diào)節(jié)的靜止性無功發(fā)生裝置SVG等來實現(xiàn)。靜態(tài)補償可以是固定的通過隔離開關(guān)或熔斷器斷電后進行人工調(diào)節(jié)的裝置，也指響應(yīng)時間大于1S的自動投切裝置。

六、無功補償裝置的實用性能

1.SLTF型低壓無功動態(tài)補償裝置：適用于交流50Hz、額定電壓在660V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數(shù)有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業(yè)。安裝環(huán)境：周圍介質(zhì)無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導(dǎo)電塵埃。

2.SHFC型高壓無功自動補償裝置：適用于6kV～10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1～4組電容器，適應(yīng)變電站的各種運行方式。技術(shù)特征：電壓優(yōu)先，按電壓質(zhì)量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處于規(guī)定范圍。

3.WDB-K型低壓無功動態(tài)補償裝置：采用大功率晶閘管投切開關(guān)，控制器可根據(jù)系統(tǒng)電壓，無功功率、兩相準則控制晶閘管開關(guān)對多級電容組進行快速投切。晶閘管開關(guān)采用過零觸發(fā)方式，可實現(xiàn)電容器無涌流無沖擊投入，達到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，補償電網(wǎng)無功、改善功率因數(shù)、提高變壓器承載能力的目的。

結(jié)束語

無功補償是提高電壓質(zhì)量的有效手段，通過無功補償，能夠有效的提高低壓電網(wǎng)中的功率因數(shù)，從而達到降耗的目的。以現(xiàn)在的經(jīng)濟發(fā)展與科學(xué)前景來說，配電系統(tǒng)中的動態(tài)無功補償裝置技術(shù)還不太成熟，但是發(fā)展前景可觀，有很大的利用價值，性價比高。