（1.国网天津市电力公司检修公司 天津 300232；2.国电集团津能热电有限公司 天津 300000；
3.国网天津市电力公司检修公司 天津 300232）
摘要：随着经济的发展，人民生活水平的提高，用电负荷在不断增加，由于无功消耗越来越大，系统需要补偿的无功也越来越多，因此，近年来，城网、农网改造及变压器增容等电网的改造压力也越来越大，这都给供电部门的工作及人民的生活带来了诸多不便。
本文介绍了一种提高商业及居民用电电器无功功率的方法。此方法提出在电网负荷端用电电器处装设无功补偿装置，既可以在负荷终端商业及居民用电处提供无功补偿，又能实现电器的将损节能、消除谐波等综合效用，有效提高这些电器的利用率。目前国内还没有对这方面的研究，所以本方面是一种很大的创新。
关键词：静态无功补偿；动态无功补偿；高次谐波
1引言
随着经济的发展，人民生活水平的提高，用电负荷在不断增加，由于无功消耗越来越大，系统需要补偿的无功也越来越多，因此，近年来，城网、农网改造及变压器增容等电网的改造压力也越来越大，这都给供电部门的工作及人民的生活带来了诸多不便。
2存在的问题
商业及居民用电的情况存在以下问题：
（1）商业及居民用电量约占电网总容量的30%-40%，用电量随着每日的峰谷及季节的变动都有很大变化。
（2）商业和居民用电电器的功率因素较低，一般都在0.6～0.7左右，且电器产生的高次谐波较多，主要为2次及以上高次谐波，这些谐波将导致电压、电流波形畸变，可使诸如电视机类电器画面质量较差，杂音加重，使所有电器发热、使用效率降低，同时也使电器的使用寿命减少。
3解决的方法
本方法即是在商业及居民用电电器上装设静态无功补偿装置FC及动态无功补偿装置TSC的技术。通过静态无功补偿能将电器的功率因数从0.6～0.7提高到0.8～0.9左右，而动态无功补偿又能将电器的功率因数提高到0.96及以上。这种方法的原理接线图如下图1。
图中，C、C1—电容器，L、L1—电抗器，Fu—保险（熔断器），P—开关按钮，FD—放电线圈，V1、V2—可控硅，CPU-微机实测电压、电流夹角装置。
电容器C和熔断器Fu组成静态无功装置FD，可以将功率因数提高到0.8～0.9左右，可控硅V1和V2及C、Fu、L等构成动态无功补偿装置TSC，将电器的功率因数提高到0.96及以上。C1和L1组成3次谐波过滤器，C和L组成5次谐波过滤器。
电流I滞后于电压U的夹角即为功率因数COS¢中的¢角（如下图2），图1中微机实测装置CPU测得电压U和电流I之间的夹角即为功率因数COS¢中的¢角。¢角变化，功率因数COS¢也在变化。用实测得到的COS¢与预先设定值0.95～0.99进行比较，若有差异通过调节可控硅的移相角的大小来调节电容器C中流过的电流，实现无级平滑调节无功功率的目的，保证COS¢在0.95～0.99附近。
居民用电电器无功补偿计算举例：
设家用电器容量为：
P=1kW COS¢=0.7 则¢=45.5°，S=P/ COS¢=1/0.7=1.42kVA，如下图3
因tg¢=tg45.5°=Q/P≈1，则Q=Ptg¢=1kvar.
若将功率因数提高，COS¢1=0.96，则¢=16°，S1=P/ COS¢1=1/0.96=1.04 kVA，
Q1= S1*Sin¢1=1.04* Sin16°=0.28 kvar，
Q2= Q-Q1=1-0.28 =0.72 kvar
在原理接线图1中，因Qc=Uec*Iec=Iec*Iec*Xc= Uec*Uec/Xc=2 πfC* Uec*Uec*10-3
得C=Qc/2 πf* Uec*Uec*10-3=48uf
（其中，Uec=220V=0.22kV，Xc=2 πfC=0.314C）
将COS¢从0.7提高到0.85时，COS¢=0.85 则¢=32°
Q=Ptg¢=1*0.62=0.62kvar.
Q2= Q-Q1=1-0.62 =0.38 kvar
C1= Q2/2 πf* Uec*Uec*10-3=25uf I1ec=2 πf* C1*Uec*10-3=0.314*25*0.22*10-3=1.7A
C0= C-C1=48-25=23uf I0ec=2 πfC* Uec=0.314*23*0.22=1.6A
本方法可以减少高次谐波对电器造成的危害，减少电器发热，延长使用寿命，同时，还可以把现有的商业和居民用电电器的功率因数从0.6～0.7提高到0.95以上，有效补偿无功损耗，可节电10%以上。以天津电网为例：电网容量约为1200万千瓦，民用负荷为1200*0.4=480万千瓦，若使用此方法后以节电率为10%算，则可节电：480*10%=48万千瓦。可见节电的技术经济效益非常巨大。
参考文献：
[1]魏业文.多目标优化磁能再生开关技术及其无功控制应用研究[D].华南理工大学，2015.
[2]刘育权.特大型城市电网智能运行控制关键技术研究[D].华南理工大学，2015.[3]
付伟，刘天琪，李兴源，赵睿.静止无功补偿器运行特性分析和控制方法综述[J].电力系统保护与控制，2014，（22）：147-154.
作者简介：
郭冰（1986-），女，硕士，工程师，曾从事变电运行专业工作，现从事电力生产调度管理专业工作。
陈钊（1986-），男，大学本科，工程师，现从事电厂运行管理专业工作。
王小朋（1982-），男，硕士，工程师，现从事电力系统高压试验带电检测专业工作
论文作者:郭冰1,陈钊2,王小朋3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/25
标签：电器论文; 功率因数论文; 谐波论文; 电网论文; 居民论文; 提高到论文; 方法论文; 《电力设备》2017年第3期论文;