無功補(bǔ)償控制原理探究

摘 要：在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備大多為感性負(fù)載，增加了電力系統(tǒng)的無功吸收。我們一般采用的提高電路功率因數(shù)的方法為并聯(lián)電容器。其原理即是利用電容與電感中的無功功率的互補(bǔ)性，減少電源與負(fù)載交換的無功功率。隨著無功補(bǔ)償技術(shù)的成熟，越來越多的耗電大戶采用無功補(bǔ)償裝置來合理利用系統(tǒng)能量。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償 電容器 中性點(diǎn) 動(dòng)態(tài)

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0108-01

隨著各部門和用戶對(duì)用電質(zhì)量的要求越來越高，無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償對(duì)于用戶和電網(wǎng)來說原來越重要。通過無功補(bǔ)償，能夠有效的提高低壓電網(wǎng)中的功率因數(shù)，從而達(dá)到降耗的目的。本文就無功補(bǔ)償?shù)姆绞?、原理及?shí)現(xiàn)三個(gè)角度進(jìn)行淺析。

1 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償基本方式

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置是由感性元件和電容器組來實(shí)現(xiàn)無功的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的，其中感性元件提供的是變化的感性無功（系統(tǒng)內(nèi)部提供或根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的特點(diǎn)由無功補(bǔ)償系統(tǒng)添加），而電容器組提供的是固定容量的容性無功。感性元件與幾組電容器共同并聯(lián)，電容器組與基本等容量，各自一個(gè)開關(guān)。既可控制容量輸出，也可控制投切，而電容器的容量是固定投切的，是不可調(diào)的。各組電容固定投入容性無功，相對(duì)系統(tǒng)的感性無功產(chǎn)生一定剩余的容性無功，而這部分剩余的無功則用來動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。主控制器根據(jù)系統(tǒng)電壓電流算出實(shí)時(shí)無功，并根據(jù)‘小范圍無功調(diào)節(jié)角度，大范圍無功投切電容’的原則來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)無功的補(bǔ)償。

2 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制原理與實(shí)現(xiàn)策略

動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置是根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)無功和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)系統(tǒng)無功，控制系統(tǒng)可以控制和各個(gè)電容組，實(shí)現(xiàn)以恒定無功為基本目標(biāo)的控制策略。控制系統(tǒng)可根據(jù)面板上旋鈕開關(guān)分別處于不同的狀態(tài)。系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)有兩種，分別是手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)是一種比較保守的半自動(dòng)狀態(tài)。在此狀態(tài)下，控制器根據(jù)系統(tǒng)的無功功率自行調(diào)整所發(fā)出的無功功率，但不動(dòng)態(tài)投切各個(gè)電容器組，用戶可根據(jù)系統(tǒng)無功來自行投切電容。Θmax和Θmin代表了運(yùn)行過程中可控硅所能導(dǎo)通的最大角度和最小角度，也代表了所能發(fā)出的最小感性無功和最大感性無功。在母線過壓和欠壓狀態(tài)時(shí)，視為故障并封鎖脈沖。

自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)是完全自動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)。在此狀態(tài)下，控制器不但自動(dòng)調(diào)整的發(fā)出感性無功，而且在滿足以下兩種條件時(shí)，會(huì)投切電容組以實(shí)現(xiàn)更大范圍的無功調(diào)節(jié)。

（1）如果Θ=Θmin且Nc≥1且，且連續(xù)維持時(shí)間，則切下一組電容器，。

（2）如果Θ=Θmax且Nc≤Nmax且，且連續(xù)維持時(shí)間，則投入一組電容器，。

在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，如果母線過壓和欠壓狀態(tài)，即仍視為故障并封鎖脈沖。

其中，Θ為可控硅的導(dǎo)通角度，Qs為系統(tǒng)實(shí)時(shí)無功，Nc為運(yùn)行過程中投入的電容組數(shù)，其他涉及到的各個(gè)參數(shù)都是可設(shè)置的，其含義如下。

Θmax為最大相角給定，運(yùn)行過程中可控硅允許的最大導(dǎo)通角度；

Θmin為最小相角給定，運(yùn)行過程中可控硅允許的最小導(dǎo)通角度；

Ugy為過壓門限值。

Uqy為欠壓門限值。

Qt為系統(tǒng)目標(biāo)無功值，由設(shè)定的最大無功和最小無功決定，或由目標(biāo)無功直接設(shè)定；

A為投切彈性系數(shù)；

Qc為電容器組容量；

Tc為投切去抖時(shí)間；

Nmax為最大電容器組數(shù)。

如果現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)是各自獨(dú)立的，即和各組電容器各自對(duì)應(yīng)一開關(guān)，此時(shí)的電容器組投切是循環(huán)投切的。這樣使得各組電容器均勻使用，有利于延長(zhǎng)電容器及其開關(guān)的壽命。投切去抖時(shí)間可根據(jù)電容充放電時(shí)間等現(xiàn)場(chǎng)情況靈活設(shè)置，這樣可以避免電容開關(guān)頻繁動(dòng)作。

3 結(jié)語

無功補(bǔ)償能夠優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)，提高電壓質(zhì)量，提高電能的利用率。因此在配電網(wǎng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)和做好無功優(yōu)化，是一項(xiàng)建設(shè)性的節(jié)能措施。對(duì)于不同的無功功率，要具體問題具體分析，需要根據(jù)其無功功率的原理，選擇不同的無功補(bǔ)償方法和裝置，能夠有效提高無功功率因數(shù)，降低線路損耗和配電變壓器以及用戶端的損耗，使無功補(bǔ)償應(yīng)用獲得最大的效益。因此，無功補(bǔ)償對(duì)于社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

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