无功补偿的意义
无功补偿
无功补偿的意义
谐波电流会对供电系统中的电器设备产生损害，不仅 造成企业检修费用提高，而且对供电系统的安全稳定运行 埋下很大隐患。 基于以上分析，要求企业必须对供电系统存在的此类 危害进行治理。无功功率补偿技术(SVC)是一种挖掘现有
电力资源潜力、改善电能质量、消除此类事故隐患的行之
有效的方法之一，对供电系统的安全稳定运行具有非常重 大的意义。
吴佳祥
无功补偿
无功补偿的意义 无功补偿的基本原理
提高功率因数的方法
无功补偿的意义
随着我国电力工业的不断发展大范围的高压输电 网络逐渐发展形成，同时对电网无功功率的要求也日
益严格。无功功率如同有功功率一样，是保证电力系
统的电能质量、降低电能损耗以及保证其安全运行所 部不可缺少的部分。电网无功功率不平衡将导致系统 电压的巨大波动，严重时会导致用电设备的损坏，出 现系统电压崩溃和稳定破坏事故。
无功补偿的意义
研究无功功率，可以解决现代电力系统中与无功功率相关的一 系列技术问题。与无功功率相关的技术问题很多，主要有：
1.无功功率静态稳定问题； 2.电容性无功功率引起的发电机自励磁问题； 3.因潜供电流引起的单相快速自动重合闸电弧不能熄灭问题；
4.冲击性无功负荷的调节问题；
5.无功功率中的高次谐波公害和闪变问题； 6.跟随馈电系统引起的负荷功率因数的变化与改善问题。
无功补偿的基本原理
无功补偿的基本原理实质上就是把具有容性功率 负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路上, 能量
在两种负荷之间相互交换。这样， 感性负荷所需要的
无功功率可由容性负荷输出的无功功率来补偿。即把 原来是由电网或者变压器提供的无功功率， 改为由交 流电力电容器来提供。
无功补偿的意义
无功补偿的意义什么是无功？在交流电路中，电流可以分解为有功电流和无功电流。
有功电流可以产生功率，而无功电流则不能直接产生功率，只是在电路中流动，从而引起电压的降低。
无功补偿的原理无功补偿是电力系统中的一种重要技术，从本质上来说，就是通过其他的电力设备来消耗无功电流，或者是通过其他的方式将无功电流转换成有用的电能，使得电力系统中的无功电流尽量的被充分利用，避免无功电流的浪费。
无功补偿的意义无功补偿的最主要的意义就是可以提高电网的供电质量和可靠性，通过无功补偿可以消除电网中存在的电压暂降和电压暂升的问题，保证电网的电压稳定性，提高供电质量和可靠性。
同时，无功补偿还可以提高电网的经济性。
电网中存在着一定的无功需求，如果这部分无功需要通过其他的方式消耗或者是转换，会带来一定的能量和资源的浪费，而无功补偿则可以通过其他的设备将这部分无功利用起来，从而提高电网的经济性和资源利用率。
最后，无功补偿还可以提高电力系统的稳定性。
在电力系统中，无功电流往往是导致电力系统不稳定的主要原因之一，通过无功补偿可以有效的消除无功电流的影响，从而提高电力系统的稳定性。
无功补偿的应用在实际的电力系统中，无功补偿已经成为了一项非常重要的技术与设备。
目前，无功补偿主要应用于以下方面：高压变电站在高压变电站中，由于传输距离较长、负载不一、地形等原因，往往存在着较大的功率损失和电压暂降的问题，通过无功补偿可以有效的解决这些问题。
工业用电工业用电中，由于负载变化较大，往往会导致电力系统中存在较大的无功电流，通过无功补偿可以消除这部分无功电流，从而保证电力系统的供电质量和稳定性。
物业用电在物业用电中，往往需要保证电力系统的供电质量和稳定性，通过无功补偿可以有效的消除无功电流，并提高供电质量和稳定性。
总结无功补偿作为一种非常重要的电力技术和设备，具有非常广泛的应用和重大的意义。
通过无功补偿，可以提高电网的供电质量和可靠性，提高电力系统的经济性和资源利用率，提高电力系统的稳定性，为现代化电力系统的发展做出了重要的贡献。
强化无功补偿管理提升电网电压质量
强化无功补偿管理提升电网电压质量摘要：电网的稳定运行和电压质量是保障电力系统安全可靠运行的重要保证。
然而，现实中电力系统中由于负载波动、间歇性可再生能源接入等因素，可能会出现电压波动、谐波、电压不平衡等问题，直接影响到用电设备的正常运行。
因此，强化无功补偿管理以提升电网电压质量具有极其重要的实际意义。
本文主要分析强化无功补偿管理提升电网电压质量。
关键词：无功补偿；电网；电压质量；管理；电力系统引言随着电力系统的快速发展和能源结构的不断优化，电力系统的电压质量逐渐成为一个备受关注的问题。
电力系统中存在着大量的无功功率，它对电网的电压质量产生了重要影响。
无功补偿技术作为提升电网电压质量的重要手段，其管理与优化显得尤为重要1、强化无功补偿管理对于提升电网电压质量具有重要意义强化无功补偿管理对于提升电网电压质量具有非常重要的意义。
在电力系统中，电压质量是一个关乎电力设备安全运行和电能质量的重要指标，直接影响工业生产和居民生活的稳定性和可靠性。
无功补偿技术通过控制系统的功率因数，使电网保持合适的电压水平，有效地改善了电网的电压质量。
强化无功补偿管理可以提高电网的稳定性。
通过合理配置无功补偿设备，可以有效地控制电网的无功功率，减小电网的电压波动范围，从而提高了电网的稳定性，减少了设备的故障率，提高了电网的可靠性。
强化无功补偿管理可以改善电网的电压平衡。
无功补偿设备可以通过调整无功功率的流动，改善电网中的电压不平衡问题，保持电网各个节点的电压均衡，从而提高了电网的电压质量。
强化无功补偿管理还可以降低电网中的谐波电压水平。
无功补偿设备可以通过过滤和抑制谐波分量，减小了电网中的谐波电压水平，减少了对设备和系统的谐波干扰，有利于提高电网的电压质量。
2、无功补偿管理提升电网电压质量现状目前，随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的快速增长，电网电压质量逐渐成为一个备受关注的问题。
随着科学技术的发展，无功补偿设备及管理技术不断更新和完善。
无功补偿的意义
无功补偿的意义
1．改善供电质量
在供配电系统中，评价供电质量的优劣有以下三个因素：
(1)在电源点电压和频率是否接近于恒定。
(2)功率因数是否趋近于1。
(3)三相系统中，相电流与相电压是否趋于平衡。
而采纳无功功率补偿来提高功率因数，不但能大量削减线路中因输送无功电流而产生的电能损耗，还能有效地改善和提高末端用户处的电压，提高电气设备的经济运行水平。
所以无功功率补偿在供配电系统中始终是特别重要的环节。
2．削减电网设备容量，提高设备出力
在有功功率不变的状况下，当电网的功率因数提高时，无功功率也要削减，由公式可知，视在功率必定随着下降。
例如某用电单位需200kW的电力负荷，当功率因数为0.4时，由公式COSφ=P/S可求得，S=P／cosφ=500kV．A，即需要一台500kV．A的变压器；若功率因数为0.8时，则只需装设一台250kV．A的变压器。
由此可见，功率因数提高了，需要的设备容量可相应削减。
3．节省电费开支
我国电价政策规定，用电设备容量超过100kV．A(kW)的用户，都要实行力率调整电费，力率低于规定值要加罚电费。
前面已经说了无功补偿可提高力率，削减或避开因力率低加收电费，从而节省电费开
支。
无功补偿的意义
无功补偿的意义：⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。
⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。
因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
⑶降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。
所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
无功补偿的效益关于电气安全与节能的工作重点始终要围绕如何提高功率因数、提高电气系统的安全可靠性，如何节能增效、控制成本以及污染。
⏹ 保证供配电系统的安全稳定运行。
无功补偿后，不仅节约用户电能消耗，还减少了电网的线损和对上一级变压器容量的占用。
⏹ 提高电气设备运行可靠性，延长设备使用寿命。
通过无功动态补偿，负荷无功电流、谐波电流减少，设备的发热、损耗降低，振动减少。
系统内各元件损坏率降低、设备绝缘老化减缓，故障率下降，延长设备寿命，提高了公司整体用电的安全性与可靠性。
⏹ 功率因数提高，减少了无功电流与谐波电流造成的额外损耗，节约力率调整电费。
无功电流降低后，起到功率因数调整的作用，使无功电流减小，节约力率电费，避免罚款。
⏹ 降低损耗，降低变压器运行容量。
功率因数提高、谐波电流减小，使上一级变压器的平均负荷电流减小，使变压器铜损大大降低，变压器运行温度降低。
如果在设计阶段考虑谐波治理及其降低变压器运行容量的效果，可大大减少按变压器容量计收的基本电费。
良好的无功功率补偿后，变压器运行容量至少可降低5%~10%。
无功补偿在电力系统中的作用与意义
无功补偿在电力系统中的作用与意义无功补偿是电力系统中的重要技术手段之一，其作用与意义广泛应用于电力系统的稳定运行和质量改善。
本文将从三个方面来阐述无功补偿的作用与意义。
一、无功补偿在电力系统中的作用1. 提升功率因数：无功补偿设备能够补偿电力系统中的无功功率，减少无功功率对有功功率的影响，从而提升功率因数。
功率因数是衡量电力系统运行效率的重要指标之一，高功率因数不仅能提高电力系统的运行效率，还能减少线路损耗，降低电流的谐波含量。
2. 调节电压稳定：电力系统运行中，无功功率的变化会导致电压波动，甚至引发电压失稳。
无功补偿能够通过调节功率因数来控制无功功率的流动，进而稳定电压，提高电力系统的可靠性。
3. 抑制谐波：电力系统中的谐波会对电力设备产生负面影响，如降低设备的寿命和运行效率，引发电网冗余和过载等问题。
无功补偿设备能够对谐波进行补偿，抑制谐波的产生和传播，提高电力系统的谐波抗扰能力。
二、无功补偿在电力系统中的意义1. 提高电力系统运行效率：通过无功补偿，能够减少电力系统中的无功损耗，提高有功功率的传输效率，降低线路损耗和电流损耗，从而提高电力系统的运行效率。
2. 降低电力系统负荷：无功补偿设备能够有效控制电压波动，稳定电力系统的运行，减轻系统负荷，提高供电质量。
特别是在大型工业厂短时间启动高功率设备时，无功补偿能够减少电压下降的幅度，降低电网的电压波动，保证电网的供电质量。
3. 降低线路损耗：无功补偿设备能够减少电力系统中的无功功率损耗。
无功功率的流动会产生感性和容性电流，这些电流会导致线路和设备的能量损耗。
通过无功补偿，能够减少这些损耗，降低线路损耗，提高电力系统的能效。
三、结语无功补偿在电力系统中具有重要的作用与意义，其能够提升功率因数，调节电压稳定，抑制谐波，提高电力系统的运行效率，降低负荷和线路损耗。
随着电力系统的发展与智能化技术的应用，无功补偿设备将发挥着更加关键的作用，为稳定供电和提高电力系统的可持续性发挥重要作用。
无功补偿的意义及原理
四、无功补偿的意义及原理人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的.在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。
但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。
无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。
无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。
电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。
因此，粗略地说，为了输送有功功率,就要求送电端和受电端有一相位差,这在相当宽的范围内可以实现。
而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现.不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。
网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。
显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。
合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。
无功补偿的作用主要有以下几点：（1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。
在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置,还可以改善输系统的稳定性,提高输电能力；(3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。
（一)．无功补偿的物理意义无功功率只是描述了能量交换的幅度,而并不消耗功率。
图中的单相电路就是这方面的一个例子，其负载为一阻感负载。
电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量.无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。
电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。
下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。
无功补偿在电力系统电能质量监测中的应用
无功补偿在电力系统电能质量监测中的应用电力系统中的无功功率是指交流电流和电压之间的相位差。
无功功率的存在会对电力系统的稳定性和电能质量产生一定的影响，因此，在电力系统中应用无功补偿技术来改善电能质量已成为一种重要的手段。
本文将重点介绍无功补偿在电力系统电能质量监测中的应用。
一、无功补偿技术简介无功补偿技术是一种通过对电力系统的无功功率进行调节，使其接近或达到额定值的技术手段。
无功补偿技术广泛应用于电力系统中，主要包括静态无功补偿技术和动态无功补偿技术两种。
静态无功补偿技术是通过在电力系统中添加无功补偿设备，如电容器、电抗器等，来实现对无功功率的补偿。
这种技术具有响应速度快、成本低廉等优点，适用于对无功功率变化较为缓慢的系统。
动态无功补偿技术是通过控制电力系统中的电力电子器件，如静止无功功率发生器（SVC）和静止无功功率调节器（STATCOM），来实现对无功功率的补偿。
这种技术具有响应速度快、无功功率调节范围广、对电力系统影响小等优点，适用于对无功功率快速变化的系统。
二、无功补偿在电能质量监测中的意义电能质量是指电力系统中电能的波动、谐波、闪变等因素对供电设备、用户设备和电能消费产生的不利影响程度。
无功补偿技术的应用可以改善电能质量，提高电力系统的工作效率和可靠性。
1. 提升电力系统的功率因数通过无功补偿技术，可以减小电力系统中的无功功率，提高功率因数。
功率因数的提高可以减少电力系统中的无功功率流动，降低传输损耗；同时还能减少电力系统的谐波和电磁干扰，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 减小电力系统的电压波动无功补偿技术可以通过对电力系统的无功功率进行调节，来减小电力系统中的电压波动。
电压波动是电力系统中常见的电能质量问题之一，对用户设备和电能消费产生不利影响。
通过无功补偿技术的应用，可以降低电压波动，提高供电质量。
3. 抑制电力系统的谐波谐波是电力系统中频率为基波频率整数倍的特定频率成分，常常由非线性负载引起。
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第1章绪论1.1 无功补偿的意义国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。
尤其是近两、三年来，由于电力负荷增长迅猛，而发电装机容量和输配电能力不足，造成全国近20个省市电力供应紧张，部分省市出现限电拉闸[1]。
与此同时，随着电力市场的开放，电力用户对电能质量的要求也在提高；电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。
电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。
无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。
大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。
同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。
无功功率从何而来？显然，发电机提供的无功功率相对负荷和网络对无功功率的需求来说只是“杯水车薪”，仅仅依靠发电机提供无功功率也是极不经济的。
无功功率最主要的来源是利用各种无功功率补偿（以下简称无功补偿）设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。
因此，无功补偿是电力系统的重要组成部分，它是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基本手段。
低压电力用户量大面广，其负荷的功率因数又大都比较低，因此在低压电网中进行无功功率的就地补偿是整个电力系统无功补偿的重要环节。
低压电网的无功补偿主要采用并联电容器进行，它包括固定电容器（FC）补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。
电力负荷是随时变化的，所需要的无功功率也是随时变化的，为了维持无功平衡，要求无功补偿设备实行动态补偿，即要根据无功负荷的变化及时投切电容器。
以往的低压动态无功补偿设备以机械开关（接触器）作为电容器的投切开关，机械开关不仅动作速度慢，而且会产生诸如涌流冲击、过电压、电弧重燃等现象，开关本身和电容器都容易损坏。
据调查，我国过去使用的自动投切电容器无功补偿装置在使用3年后损坏率达75％[2]。
随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展和广泛应用，出现了智能型的动态无功补偿装置。
这种以电力电子器件作为无功器件（电容器、电抗器）的控制或开关器件的动态无功补偿装置被称为静止无功补偿装置（SVC：Static V ar Compensator）。
SVC是动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产品。
正因为如此，本课题选择这一技术领域进行研究。
1.2 静止无功补偿技术的发展1.2.1 静止无功补偿的作用与类型对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿，可以实现如下的功能[3,4]：（1）对动态无功负荷的功率因数校正。
（2）改善电压调整。
（3）提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡。
（4）降低过电压。
（5）减少电压闪变。
（6）阻尼次同步振荡。
（7）减少电压和电流的不平衡。
应当指出，以上这些功能虽然是相互关联的，但实际的静止无功补偿装置往往只能以其中某一条或某几条为直接控制目标，其控制策略也因此而不同。
此外，这些功能有的属于对一个或几个在一起的负载的补偿效果（负载补偿），有的则是以整个输电系统性能的改善和传输能力的提高为目标（输电补偿），而改善电压调整，提高电压的稳定度，则可以看作是两者的共同目标。
在不同的应用场合，对补偿装置容量的要求也不一样。
以电弧炉、电解、轧机等大容量工业冲击负荷为直接补偿对象的无功补偿装置，要求的容量较小，而以电力系统性能为直接控制目标的系统用无功补偿装置，则要求具有较大的容量，往往达到几十或几百兆乏[3]。
早期的无功补偿装置的典型代表是同步调相机。
同步调相机能进行动态的无功补偿，至今在无功补偿领域中还在使用，而且随着控制技术的进步，其控制性能还有所改善。
但同步调相机是一种旋转的机械，其损耗、噪声都很大，它正被静止无功补偿装置（SVC）所取代。
SVC近年来获得了很大发展，已广泛用于输电系统和供电系统的无功补偿。
早期的SVC是饱和电抗器（SR）型的，尽管它具有静止型的优点，但它需要工作在饱和状态，损耗和噪声都很大，而且存在非线性的问题，因而未能占据SVC的主流。
采用并联电容器进行无功补偿有一系列的优点，因而在电力系统的无功补偿中获得广泛应用。
并联电容器补偿可采用固定电容器（FC）补偿和开关投切电容器的自动补偿。
前者是不能调节的，不能进行动态补偿；后者用开关投切电容器，能进行动态无功补偿。
传统的电容器动态无功补偿装置采用机械开关（接触器或断路器）投切电容器。
机械开关的开关速度较慢，不可能快速跟踪负荷无功功率的变化；而且投切电容器时常会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，这样开关触头易受电弧作用而损坏，而且可能使电容器承受过电压而击穿。
随着电力电子技术的迅速发展，晶闸管开始用于SVC装置中，出现了晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）这两种基本结构型式的SVC，以及它们的混合装置，如TCR＋TSC、TCR＋FC等。
使用晶闸管对无功器件（电容器和电抗器）进行投切或控制的优点是响应速度快，可以频繁投切。
因此，使用晶闸管的静止无功补偿装置近年来发展很快，静止无功补偿装置（SVC）这个词往往专指使用晶闸管等电力电子开关器件的静止无功补偿装置。
1977年，美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了其使用晶闸管的静止无功补偿装置。
1978年，在美国电力研究院（EPRI）的支持下，西屋电气公司（Westing－house Electric Corp）制造的使用晶闸管的静止无功补偿装置投入实际运行[5，6]。
随后，世界各大电气公司都竞相推出了各具特点的系列产品。
我国也先后引进了数套这类装置。
由于使用晶闸管的静止无功补偿装置具有优良的性能，所以，自20世纪80年代以来，在世界范围内其市场一直在迅速而稳定地增长，已占据静止无功补偿装置的主导地位[3]。
SVC主要有晶闸管控制电抗器（TCR：Thyristor Control Reactor）、晶闸管开关电容器（TSC：Thyristor Switch Capacitor）。
比SVC更先进的无功补偿装置是静止无功发生器（SVG：Static V arGenerator）。
以下进行简要介绍。
1.2.2晶闸管控制电抗器(TCR)晶闸管控制电抗器(TCR)无功补偿装置的单相原理图如图1.1所示。
两个反并联的晶闸管(SCR)与一个电抗器(L)相串联，其三相多接成三角形。
这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接电感性负载。
图1.1 TCR型补偿器原理图TCR采用相控原理，其有效移相范围为90°～1 80°。
当触发角α=90°时，晶闸管全导通，导通角δ=180°，此时电抗器吸收的无功电流最大。
根据触发角与补偿器等效导纳之间的关系式B L=B Lmax（δ-sinδ）/ π和B Lmax=1 / X L可知：增大触发角即可增大补偿器的等效导纳，这样就会减小补偿电流中的基波分量。
所以通过调整触发延迟角α的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的效果。
在工程实际中，可以将降压变压器设计成具有很大漏抗的电抗变压器，用晶闸管控制电抗变压器。
这样就不需要单独接入一个变压器，也可以不装设断路器。
电抗变压器的一次绕组直接与高压线路连接，二次绕组经过较小的电抗器与晶闸管连接。
如果在电抗变压器的第三绕组选择适当的装置回路，例如加装滤波器，可以进一步降低无功补偿产生的谐波。
瑞士勃郎·鲍威利公司在20世纪80年代就制造出了此种补偿器用于高压输电系统的无功补偿[2]。
由于单独的TCR只能吸收无功功率，而不能发出无功功率，因此可以将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿器。
根据投切电容器的元件不同，又可分为TCR与固定电容器配合使用的静止无功补偿器(TCR+FC)和TCR与断路器投切电容器配合使用的静止无功补偿器(TCR +MSC)。
这种具有TCR型的补偿器反应速度快，灵活性大，目前在输电系统和工业企业中应用广泛。
1.3 课题来源及主要研究内容1.3.1 课题来源本课题是针对国内现有的电容器自动投切装置存在下列问题而提出的：（1）采用接触器或断路器作投切开关，无法实现零电压（电网电压与电容器电压之差）投切，这样会产生很大的涌流冲击，容易损坏电力电容器和投切开关等设备。
（2）采用机械开关投切无法实现分相投切，这样在三相负荷不平衡时达不到补偿效果，并可能出现某些相过补偿。
（3）投切判据单一，通常根据以下五种方法之一来对电容器进行投切：电网电压高低、无功功率方向、功率因数大小、负荷电流大小、昼夜时间划分。
很明显，这种投切方式无法做到最优化补偿，有时还会出现过补偿。
以功率因数作为投切判据的无功补偿装置，在小负荷情况下会出现投切振荡[13]。
1.3.2 主要研究内容本课题研究用电力电子开关器件和微处理器构成的TSC型低压动态无功补偿装置。
将对TSC型无功补偿装置的主回路、检测和控制方法、零电压投入方法等关键技术进行研究，并研制一种TSC型低压动态无功补偿装置。
主要研究内容如下：（1）理论分析与仿真研究a.对TSC静止无功补偿装置可能的主电路结构进行理论分析和仿真研究，明确各种方案的特点与适应性。
b.检测和控制方法的研究。
研究无功电流、无功功率的实时检测方法及其实现，并探讨基于瞬时无功理论的无功电流检测方法。
并确定合适的控制方法。
c.对电容器投入电网时的涌流进行分析计算，研究各种零电压投入方法，研究一种适应性较强的零电压投入方法。
（2）研制TSC型低压动态无功补偿装置a.主回路的设计。
b.控制器的设计。
设计一个基于16位高性能单片机的低压TSC装置，包括硬件电路设计和软件编程。
控制器除了电容器的投切控制功能外，还具有电网参数测量和通信功能。
)sin(2)(ϕω+=t I t i l )()(cos sin2sin cos 2)(t i t i t I t I t i q p l +=+=ωϕωϕQM l I I k i ==ϕπsin 2)2(第2章 仿真分析与关键技术的研究2.1 概述……………2.3 无功分量的检测方法2.3.1 无功电流幅值的检测图2.7是采用并联电容器对负荷进行无功补偿的系统示意图。
图2.7 用电容器进行负荷补偿的系统示意图设节点电压为t U t u p ωsin 2)(=(2.1)负载电流为(2.2)式(2.2)通过三角函数变换后得(2.3)式中 i p (t)和i q (t)分别为有功电流分量和无功电流分量。
当ωt=2k π时，由公式(2.2)得(2.4)式中 I QM 为负荷无功电流幅值。
可见，只要检测在电网电压正向过零时刻的负荷电流，就可知对应的无功电流幅值I QM 。
这种无功电流检测方法简单、快速（在一个周期内只要采样一次）。
基于上述原理的无功电流幅值检测原理电路框图如图2.8所示。