浅谈合理选择低压无功补偿装置

浅谈合理选择低压无功补偿装置

黄文峰

广州白云电器设备股份有限公司广东广州510000

摘要：近年来,国家电网公司大力推进旗下单位所运维变电站及新建站实现智能化运作,对技术级设备的要求提高到前所未有的高度。如果电网中无功补偿装置的选择或使用不当,就会造成供电系统电压波动、谐波放大等诸多问题。因此低压无功补偿装置的合理选择尤其重要。本文论述了怎样选择适宜的低压无功补偿装置。

关键词：低压无功补偿装置；措施；；

引言：低压无功功率补偿装置在电力供电系统中被广泛应用，其目的是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。目前这种补偿装置的种类较多，性能各异，不同的补偿装置具有不同的特性、并适合在不同的电网及负荷工况下使用。因此，合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗、提高供电质量。反之，如选择或使用不当，则可能造成补偿效果差，甚至会引起电压波动及谐波增大等不良现象发生，导致供电质量下降。

1元器件的选型

1.1控制器的选型

控制器是无功补偿装置的核心器件。我们选用的控制器采集三相电压、电流,分级分相采用综合判据来控制投切电容器。我们选用的控制器控制物理量如投切时间、电流电压门限、无功功率(功率因数)等参数可设置,按照使用需求和特性动态无功补偿,并将共补与分相分组补偿有效结合起来。该控制器实时采集电网三相电压、电流,计算出实际无功大小(功率因数),然后根据设定值自动循环投入电容器进行补偿。当夏季或无功缺口比较大的时候,自动投入共补电容器,以减少分补投入次数,当无功缺口比较小时,主要由分补电容器进行补偿。防止损坏电容器,控制器投切电容器时加上三种限制条件:电压闭锁、谐波闭锁、电流闭锁。

1.2投切开关的选型

电容器投切开关是无功补偿装置的另一个重要器件。早期多采用的接触器,在投入过程中涌流大,严重时,会发生触头熔焊现象。即使是带有抑制涌流装置的电容器投切专用接触器,在无功负荷波动大,电容器投切频繁的情况下,也存在使用寿命短,需要经常进行检修的问题。随后出现的可控硅投切开关,具有电流过零切除、电压过零投入、开关无触点、反应速度快等特性,但其最明显的缺点是功率损耗大,会产生很高的温升，需要使用专用散热器,来解决其通风散热可题,可靠性不高。现在选用新型的机电一体化的智能复合开关,具有低功耗、无冲击、高寿命等显著优点。该开关为晶闸管开关和磁保持开关并联运行，其在接通和断开的瞬间具有可控硅过零投切的优点,而在正常接通期间又具有磁保持开关零功耗的优点。

1.3补偿电容器

补偿装置要长期、可靠运行,必须选用质量好的电容器,电容器接入电力系统中使用,总是在满载荷下运行仅在电压或频率波动时,载荷才有变动。在运行中如果电压电流和温度超过了规定的限度,就会缩短电容器的寿命;同时选用时还要考虑电容器的体积、重量等。如原装进口德国EKG电容器具有良好的补偿效果和电气性能,其封装于圆柱状铝壳内,增加了每个电容器组的安装密度,圆柱状铝壳设计则改善了热效应并简化安装,气体式技术的运用具有电气性能好、寿命长、脉冲电流承受力高等优点。EKG电容器是种自愈式的金属化聚丙稀薄膜电容器,它的载流金属层(电极)经汽化沉淀于膜的一侧。三个电气分离的电容单元以一次成形的工艺绕置于一根同心绝缘金属管上，这样可以保证高的绕组精度。电极由在卷绕单元面前的金属层来连接。在选择电容器时，必须在其正常运行中注意以下几点(1)采用的投切开关的额定电流必须与电容的额定电流匹配。（2）电容器与投切开关的连接线必须满足额定电流的需要。（3）固定在电容器上的连接线必须可靠牢固地连接。

2无功功率补偿控制器的选择

无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。选择哪一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器是无功补偿装置的指挥系统，采样、运算、发出投切信号，参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。在选用时需要注意的另一个问题就是国内生产的控制器其名称均为“XXX无功功率补偿控制器”，名称里出现的“无功功率”的含义不是这台控制器的采样物理量。采样物理量取决于产品的型号，而不是产品的名称。

2.1功率因数型控制器

一般具有以下—些功能。（1）“延时”整定，投切的延时时间，应在10s-120s范围内调节“灵敏度”整定，电流灵敏度，不大于0-2A。（2）投入及切除门限整定，其功率因数应能在0.85（滞后）-0.95（超前）范围内整定。（3）过压保护设置。（4）显示设置、循环投切等功能。

这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现，又要兼顾补偿效果，这是一对矛盾，只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整得较好，也无法弥补这种方式本身的缺陷，尤其是在线路重负荷时。举例说明：设定投入门限；cosφ=0.95（滞后）此时线路重载荷，即使此时的无功损耗已很大，再投电容器组也不会出现过补偿，但cosφ只要不小于0.95，控制器就不会再有补偿指令，也就不会有电容器组投入，所以应慎用这种控制方式。

2.2无功功率（无功电流）型控制器

无功功率（无功电流）型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计良好的无功型控制器是智能化的，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及补偿效果，并能对补偿装置进行完善的保护及检测，这类控制器一般都具有以下功能：

四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosφ、U、I、S、P、Q及频率。有些产品已将控制器与配电监测仪合二为一，并具有标准的通讯接口。

由以上功能就可以看出其控制功能的完备，由于是无功型的控制器，也就将补偿装置的效果发挥得淋漓尽致。如线路在重负荷时，那怕cosφ已达到0.99（滞后），只要再投一组电容器不发生过补，也还会再投入一组电容器，使补偿效果达到最佳的状态。有些采用了DSP芯片的控制器，其运算速度大幅度提高，使得富里叶变换得到实现，并且抗干扰能力非常强。当然，不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。

结语：

综上所述，为了合理选择低压无功补偿装置，对三大部件的控制必须按合理规则选取,还必须注意下几点:(1)控制器应有在小负载情况下防止出现投切震荡的搢施。(2)合理简化控制器的电路设计,元器件数量越多,电路越复杂,则控制器的故障率越高。(3)减少一些控制器本身不必要的附加功能,例如自动和手动的切换,电容器故障的报警等功能均应由控制器转移到无功补偿屏上。(4)选用质量优良的单片机和电子元器件。(5)注意自动控制器抗电磁干扰的能力。（6）合理选择检测量和控制方案。

参考文献:

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