居民區(qū)動態(tài)無功補償設(shè)計研究

摘 要：動態(tài)無功補償發(fā)生裝置，即靜止同步補償器，又名靜止無功發(fā)生器。該裝置主要用來補償電網(wǎng)中頻繁波動的無功功率，抑制電網(wǎng)閃變和諧波，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和使用效率，進而降低網(wǎng)絡(luò)損耗，有利于延長輸電線路的使用壽命。而市場上現(xiàn)有的無功補償裝置是由人工操作，通過投切電容器來完成對線路上無功的調(diào)節(jié)。希望能設(shè)計一個智能的無功補償裝置，來完成線路節(jié)點功率因數(shù)是否達標的監(jiān)測，和自動投切電容器來補償無功。

關(guān)鍵詞：動態(tài)無功補償裝置；智能；投切電容器

1 背景介紹

電已經(jīng)成為居民生活工作必不可少的一部分。全國供用電規(guī)則規(guī)定了用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到一定的要求。例如：在電網(wǎng)高峰負荷時，100KVA及以上的電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數(shù)應(yīng)為0.85以上。凡功率因數(shù)達不到上述規(guī)定的用戶，供電部門會在其用戶使用電費的基礎(chǔ)上按一定比例對其加收一部分電費，這部分加收的電費稱為力率電費。

2 相關(guān)內(nèi)容

交流電在通過實際負載時候由于功率因數(shù)角的存在，電網(wǎng)輸送的電能中有部分電能無法轉(zhuǎn)換成機械能或熱能（即無功）。電網(wǎng)中無功的存在會大大降低電網(wǎng)的功率因數(shù)，進而降低電能的利用率。因此需要進行無功補償。在小系統(tǒng)中，通過恰當?shù)臒o功補償方法，不但可以將各相的功率因數(shù)均補償至1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態(tài)。

傳統(tǒng)的補償諧波和無功電流的另一種方法是裝設(shè)無源濾波器，通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯(lián)組合而成，該方法既可補償諧波，又可補償無功功率。目前我國常用的無功調(diào)節(jié)設(shè)備仍為機械式并聯(lián)電抗器、投切電容器，這些靜止型調(diào)壓手段，因調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢，很難滿足系統(tǒng)運行方式快速變化時的需求。而另一種調(diào)壓裝置SVC，響應(yīng)速度很快，但由于呈恒阻抗特性，使得在電壓低時，無法提供所需的無功支持，因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱，并且為了抑制諧波，必須裝設(shè)濾波器，占地面積較大，此外，過多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下，新型無功補償裝置STATCOM則是較為有效的調(diào)壓手段，它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定，在電壓低時仍能提供較強的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

新的算法：先據(jù)已有資料調(diào)查統(tǒng)計一般居民區(qū)的用電情況，并基于此得出需要的無功補償量。如圖為一居民區(qū)一個月每天二十四個小時的用電量統(tǒng)計圖：

顯然，居民的用電量有明顯的低谷和高峰，需要做的則是在低谷處監(jiān)測該節(jié)點的功率因數(shù)是否達到0.85，如果沒有達到，則使用無功補償裝置（本篇使用FST-5A系列戶外低壓無功補償成套裝置）來進行無功的就地補償。

3 FST-5A系列戶外低壓無功補償成套裝置

根據(jù)已有的研究基礎(chǔ)，并根據(jù)不同時間、季度下的用電情況研究裝置相應(yīng)的使用情況，運用數(shù)學建模的方法，從在哪個節(jié)點安裝無功補償裝置、使用哪種型號的無功補償器，在不同時間開啟多大功率方面來作出最優(yōu)化方案。.通過仿真軟件測試該方案實現(xiàn)提高功率因數(shù)、節(jié)約電能的效果，并做出相應(yīng)的調(diào)整。

例：戶外配電變壓器應(yīng)用方案

配變?nèi)萘浚?00kVA

無功補償容量：60kvar 2×30kvar（20kvar+10kvar）

智能電容器數(shù)量：2臺 SWL-8MZS/450-20.10

無功補償級數(shù)：0、10、20、30、40、50、60

安裝在箱變低壓室，根據(jù)配電變壓器容量進行補償，選用若干臺智能電容器聯(lián)機使用。

優(yōu)點：接線簡單、維護方便、成本低、節(jié)約空間的顯著特點。

配置參考：箱變無功補償容量一般為配變?nèi)萘康?5%-40%。

而居民區(qū)有多個小型的變壓器，可以在選擇在變壓器上裝上FST-5A系列低壓無功補償成套裝置，通過實時功率因數(shù)測量裝置，若該節(jié)點的功率因數(shù)沒有到達目標數(shù)，則通過程序控制來智能的調(diào)節(jié)投切電容器，直至功率因數(shù)符合要求為止。

該設(shè)計使用了數(shù)學建模的方法來分析無功補償裝置的使用，并得到最優(yōu)使用方案，能更好的提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量并提高使用效率；并切實幫助居民節(jié)約電能，避免無謂的浪費；此外，項目以應(yīng)用于居民區(qū)的變壓器為研究對象，更能從細微處、從使用端提高功率因數(shù)，提高用電效率，節(jié)約電能，在節(jié)能方面有很大應(yīng)用前景。

參考文獻

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