淺析如何自動(dòng)補(bǔ)償10kV高壓無(wú)功功率

1 概述

　　科學(xué)技術(shù)為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的便利，電力系統(tǒng)隨著用戶要求的增長(zhǎng)不斷的發(fā)展提高，并且隨著用戶自動(dòng)化要求的提高，對(duì)于電源電壓更是要求越來(lái)越高，以此保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。局部電網(wǎng)由于發(fā)展程度有限，其會(huì)受到動(dòng)性負(fù)荷的影響從而導(dǎo)致電壓波動(dòng)，或者功率因數(shù)惡化，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)該種現(xiàn)象后，會(huì)極大的影響自動(dòng)化電氣設(shè)備的壽命，并且自動(dòng)化越高受到影響越大，從而間接性阻礙了企業(yè)的發(fā)展。所以，電力補(bǔ)償系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)功率因數(shù)進(jìn)行改善，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，這成為了電力系統(tǒng)研究的必然趨勢(shì)。

　　電容器并聯(lián)到配電線路中能夠有效對(duì)電壓分布予以改善，且能夠有效減少線路損耗，增加線路負(fù)荷的輸出能力，提高線路的功率因數(shù)，這種方式操作簡(jiǎn)便可行性較高，所以在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。為了提高波動(dòng)性負(fù)荷的適應(yīng)性，對(duì)補(bǔ)償容量的調(diào)節(jié)可以通過(guò)電容器的分組投切的方式，靜止補(bǔ)償器是電容器中相應(yīng)速度較快的且不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損的部件，但是TSC的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，應(yīng)用在高壓系統(tǒng)中的晶匣管，其并聯(lián)技術(shù)不易實(shí)現(xiàn)隔離出發(fā)，這樣不但無(wú)法保證系統(tǒng)的安全性，并且成本過(guò)高。

　　考慮到上述問(wèn)題，對(duì)配電系統(tǒng)的負(fù)荷波動(dòng)慢的可以通過(guò)并聯(lián)電容器組投入真空接觸器提高設(shè)備的性能，該種接觸器在控制上更為便捷，能夠多次頻繁操作，并且不需要對(duì)滅弧室進(jìn)行檢修。文章中介紹的自行研制的10kV無(wú)功補(bǔ)償是采用的接觸器對(duì)電容器組進(jìn)行投切，從實(shí)際的操作中可以看出，該種系統(tǒng)不但具有簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)性能以及成本投入上都具有極高的價(jià)值，且其補(bǔ)償效果較之其他方式也十分突出，因此應(yīng)用前景極其廣闊。

　　2 結(jié)構(gòu)

　　2.1 主回路

　　針對(duì)該補(bǔ)償系統(tǒng)，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電容故障或者相間短路，因此為避免該種現(xiàn)象以及在出現(xiàn)單相接地故障后系統(tǒng)的對(duì)地電流，系統(tǒng)電容器組往往采用單Y型接線方式，以該種不接地的中性點(diǎn)接線方式避免上述問(wèn)題的發(fā)生。但是電容器在合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)涌流并且還會(huì)對(duì)諧波進(jìn)行放大，為避免該種現(xiàn)象的發(fā)生，可以在電容回路上串聯(lián)電抗器進(jìn)行改善。但是必須要注意我國(guó)目前在電容回路中串聯(lián)的電抗器，一般其感抗值為電容器的容抗值的4.5%至6%之間或者12%至13%之間，如此一來(lái)，就會(huì)造成電容器在運(yùn)行時(shí)的電壓被提高，那么過(guò)壓就會(huì)在分閘時(shí)產(chǎn)生，因而一些電容器組在投入運(yùn)行后效率不高，有些甚至是在某些情況下無(wú)法投運(yùn)。針對(duì)此類問(wèn)題，可以在設(shè)備中安裝具有濾波功能的裝置，但是濾波器的加入肯定會(huì)加大投資，提高了設(shè)備的成本。針對(duì)該種問(wèn)題，不一定必須加裝濾波器，在進(jìn)行并聯(lián)電容組安裝前，首先對(duì)安裝的現(xiàn)場(chǎng)諧波情況進(jìn)行研究了解，只需要保證電容器諧波頻率以及電抗器的諧波頻率比最低次諧波小便可，如此一來(lái)就有效控制了電抗值。因此針對(duì)該系統(tǒng)，電抗器的電抗值只需要為電容器容抗的百分之一便可。此外，串聯(lián)電抗器大多適用干式電抗器，這種電抗器具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，并且噪音低，無(wú)需過(guò)大的維護(hù)量。

　　2.2 對(duì)回路有效保護(hù)

　　系統(tǒng)可以頻繁操作，不需要頻繁的檢修滅弧室，不會(huì)發(fā)生少油斷路器出油故障等，這些都是真空接觸器所具有的優(yōu)點(diǎn)，但是在斷開(kāi)真空接觸器后會(huì)發(fā)生重燃故障，從而產(chǎn)生操作過(guò)電壓，引發(fā)一些系統(tǒng)故障。針對(duì)該類問(wèn)題，可以通過(guò)加裝避雷器予以消除，本系統(tǒng)所使用的避雷器為氧化鋅避雷器，主要用以保護(hù)電容器。需要注意的是，在中性點(diǎn)對(duì)地加設(shè)避雷器能夠有效對(duì)重燃過(guò)電壓進(jìn)行限制，并且氧化鋅避雷器在保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程中不會(huì)承受電壓。

　　放電線圈并聯(lián)在系統(tǒng)中能夠?qū)㈦娙萜鳟a(chǎn)生的剩余電荷及時(shí)有效的釋放掉，并對(duì)電容器產(chǎn)生的涌流作第二次的降低，以此預(yù)防由于電容器過(guò)流而發(fā)生設(shè)備爆炸，保證了操作人員的生命安全。在此基礎(chǔ)上放電線圈還具有繼電保護(hù)功能以及測(cè)量功能，放電線圈能夠形成保護(hù)電路，這是其巨大優(yōu)勢(shì)，當(dāng)電容器組在星型接線內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，即便只是其中一臺(tái)出現(xiàn)了故障，那么在中性點(diǎn)處就會(huì)產(chǎn)生位移電壓，若是該處產(chǎn)生了過(guò)高的位移電壓，則有可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)跳閘動(dòng)作的命令信號(hào)，將該組電容器從電路系統(tǒng)中切除出去。

　　此外，只針對(duì)負(fù)荷電流進(jìn)行切斷，對(duì)于線路中的短路電流不產(chǎn)生作用，系統(tǒng)還在每臺(tái)電容器前加裝了噴逐式熔斷器，用以避免過(guò)流現(xiàn)象對(duì)系統(tǒng)電路的損壞。同時(shí)，系統(tǒng)還為過(guò)壓以及欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)做了預(yù)先的系統(tǒng)保護(hù)措施，并且還具有拒動(dòng)閉鎖功能，用以提高系統(tǒng)的自我保護(hù)能力，使得設(shè)備運(yùn)行的可靠性有效提升。

　　3 控制策略

　　檢測(cè)量和控制目標(biāo)決定了控制系統(tǒng)的性能和復(fù)雜程度。傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備往往以功率因數(shù)作為控制目標(biāo)，這種方式存在輕載時(shí)容易發(fā)生投切振蕩、重載時(shí)不易達(dá)到充分補(bǔ)償?shù)娜毕?。在低壓補(bǔ)償系統(tǒng)中簡(jiǎn)便易行的辦法是在相電壓由正變到負(fù)的過(guò)零點(diǎn)采集相電流的值（即無(wú)功電流最大值），并按無(wú)功電流的大小調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器的級(jí)數(shù)，但在中性點(diǎn)非直接接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)中相電壓不易采集，因此這種檢測(cè)方法也行不通。本系統(tǒng)以無(wú)功功率Q作為控制目標(biāo)，因?yàn)闄z測(cè)目標(biāo)和執(zhí)行手段一致，這種控制方式可取得良好的控制效果。檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置同樣會(huì)影響補(bǔ)償?shù)男Ч?。檢測(cè)點(diǎn)可設(shè)在電容器組的后端b點(diǎn)，檢測(cè)負(fù)載的無(wú)功QL并據(jù)此決定補(bǔ)償?shù)娜萘浚@種開(kāi)環(huán)控制方式控制簡(jiǎn)單、可一次快速投切多組電容器，但補(bǔ)償精度較差。本系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)在電容器組的前端a點(diǎn)，控制器檢測(cè)補(bǔ)償后的QZ，同時(shí)根據(jù)已投入的電容量QC得到負(fù)載應(yīng)投的全部電容量。這種閉環(huán)控制方式具有較高的補(bǔ)償精度，又具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目焖傩?。由于電容器組分級(jí)補(bǔ)償，閉環(huán)控制時(shí)可能出現(xiàn)投切振蕩，為此在完全補(bǔ)償點(diǎn)附近設(shè)定了一無(wú)功合格區(qū)，并使其寬度大于單組電容容量，從而避免了發(fā)生投切振蕩。另外在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)首先應(yīng)保證系統(tǒng)電壓在合格的范圍內(nèi)，當(dāng)電壓高于其上限時(shí)，可采取逐級(jí)切除電容的辦法切除電容器，直至電壓滿足要求。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　文章在上述內(nèi)容中針對(duì)10kV配電網(wǎng)中有關(guān)高壓無(wú)功補(bǔ)償中的自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并且著重論述了在系統(tǒng)中采用真空接觸器對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行投切，從而根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化要求進(jìn)行補(bǔ)償容量調(diào)整，對(duì)電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)予以提高，并對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行改善，并且通過(guò)對(duì)變壓器容量的有效利用，還能夠提高電能的利用率。文章所介紹的該系統(tǒng)在應(yīng)用上具有著十分廣闊的前景，還是值得做進(jìn)一步研究，并投入使用的。