便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置研究

鄭則誠，陳宇淵，尚 將，郭朱穎

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司臺(tái)州市黃巖區(qū)供電公司，浙江 臺(tái)州 318000）

無功補(bǔ)償是提高功率因數(shù)，降低電能損耗的有效方式。對(duì)于低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償配置，需要解決的問題是在哪里安裝、安裝多大容量的無功補(bǔ)償裝置，這可通過建立和求解配電網(wǎng)無功補(bǔ)償優(yōu)化模型來實(shí)現(xiàn)，目前已形成了較為成熟的理論方法，并在實(shí)際電網(wǎng)中獲得應(yīng)用。按照《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》，通常按客戶端電機(jī)容量的90%配置無功補(bǔ)償電容器。由于配置時(shí)客戶端設(shè)備存在滿、輕或過負(fù)荷運(yùn)行情況，因此此種方式的電容器配置，準(zhǔn)確性較差，補(bǔ)償后平均功率因數(shù)依然不高，特別是對(duì)于經(jīng)常性輕負(fù)荷運(yùn)行客戶或超負(fù)荷的客戶，總體補(bǔ)償效果較差[1-2]。本文研制一種操作簡單、攜帶方便，可直觀地測(cè)量出客戶端功率因數(shù)及所需補(bǔ)償容量，并能快速配置的便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置，從而提高電容配置的工作效率和準(zhǔn)確度。

1 便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置原理

本裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，由功率因數(shù)測(cè)定和無功補(bǔ)償配置2部分組成。

圖1 便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置結(jié)構(gòu)圖

1.1 功率因數(shù)測(cè)定技術(shù)

由于三相負(fù)荷中每相基本相等，可取其中的一相電流作為設(shè)備監(jiān)測(cè)電流，通過電流互感器的數(shù)據(jù)采集以及配電盤中常用的無功電腦顯示屏來計(jì)算顯示客戶端功率因數(shù)大小，并畫圖線路圖，如圖2所示。

圖2 功率因數(shù)測(cè)定單元結(jié)構(gòu)圖

按照要求進(jìn)行組裝，在設(shè)備型號(hào)及容量選擇上，由于低壓客戶端普遍電流較小，一般不高于30 A，因此電流互感器可選用100/5 型，電流表選用50 A容量足夠滿足需要。

1.2 無功率補(bǔ)償配置單元

繪制無功補(bǔ)償配置部分圖紙，實(shí)現(xiàn)小容量電容器的先后投運(yùn)通過討論，通過3個(gè)負(fù)荷開關(guān)來控制3個(gè)不同容量無功補(bǔ)償電容器的先后投運(yùn)，并畫出接線圖，如圖3所示。電容器選擇中，充分考慮設(shè)備體積的大小，盡量采用等容量小體積電容器。

圖3 無功補(bǔ)償配置單元結(jié)構(gòu)圖

1.3 裝置的整體組裝

設(shè)備的工作原理確定后，對(duì)組裝便攜式無功補(bǔ)償配置裝置，設(shè)備線路接線圖如圖4所示。該裝置的特征在于：通過3個(gè)三相開關(guān)的開閉，控制3個(gè)不同容量的電容器先后投運(yùn)，來顯示客戶端功率因數(shù)的變化，達(dá)到快速配置的目的。

圖4 無功補(bǔ)償設(shè)備整體接線圖

如圖4所示，測(cè)量裝置及負(fù)荷部件包括： 1-接線端子，2-電流互感器，3-電流表，4-無功功率顯示器，5-三相開關(guān)，6-單相開關(guān)，7-電容器，8-指示燈，9-負(fù)荷開關(guān)，10-客戶端電動(dòng)機(jī)負(fù)荷。使用時(shí)，可取用C相電流信號(hào)，C相電流經(jīng)電流互感器2后，采集后的電流信號(hào)經(jīng)電流表3顯示數(shù)，并同時(shí)進(jìn)入無功功率顯示器4中，A、B相電壓經(jīng)單相開關(guān)6也同時(shí)進(jìn)入無功功率顯示器4，此時(shí)可在無功功率顯示器4中顯示當(dāng)前客戶端功率因數(shù)，3個(gè)三相開關(guān)5及3個(gè)不同容量的電容器7和3個(gè)指示燈8與并聯(lián)入測(cè)量線路中，此時(shí)控制3個(gè)三相開關(guān)5的閉合，實(shí)現(xiàn)3個(gè)不同容量電容器的先后投運(yùn)，在無功功率顯示器4中顯示投入電容器后，客戶端功率因數(shù)的變化，以此來確定客戶端須要補(bǔ)償多大容量的無功補(bǔ)償裝置。按照原理圖完成組裝后，實(shí)物如圖5所示，可以看出，設(shè)備體積小，便于攜帶，方便一線運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)使用。

圖5 無功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)物圖

2 應(yīng)用效果

2.1 有效性驗(yàn)證

2022年9月6日，供電所組織人員對(duì)淄博某村玉米脫粒機(jī)用戶應(yīng)須補(bǔ)償無功容量進(jìn)行了測(cè)定，經(jīng)核實(shí)該戶運(yùn)行設(shè)備容量為8 kW，運(yùn)行狀態(tài)為輕負(fù)荷，經(jīng)測(cè)定該用戶當(dāng)前功率因數(shù)為0.6，接入便攜式無功補(bǔ)償測(cè)量及配置裝置后，先后投運(yùn)5 kvar及3 kvar +5 kvar電容器后，顯示測(cè)定功率因數(shù)分別為0.82及0.95，由此，該用戶在當(dāng)前狀態(tài)下應(yīng)補(bǔ)償8 kvar電容器方可，全部測(cè)定工作共用10 min完成，且操作簡單、方便。工作人員隨即在該客戶端安裝了8 kvar的無功補(bǔ)償電容器，經(jīng)用電信息采集系統(tǒng)采集后，顯示功率因數(shù)為0.94，與設(shè)備測(cè)量配比后基本相同，達(dá)到了我們預(yù)期的目的。

2022年9月25日，供電所組織人員對(duì)邢莊中明臺(tái)區(qū)低壓梳絨用戶應(yīng)配置多大容量無功補(bǔ)償電容器進(jìn)行了測(cè)定，情況如表1所示，功率因數(shù)均達(dá)到0.9及以上，滿足無功補(bǔ)償要求。

表1 中明臺(tái)區(qū)低壓梳絨用戶配置容量容量表

2.2 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益

使用該裝置后，減少了工作人員在對(duì)客戶端無功補(bǔ)償配置過程中煩瑣的計(jì)算，直觀地測(cè)量客戶端功率因數(shù)及所需補(bǔ)償容量，減輕工作量，從每戶大約30 min內(nèi)完成，到使用該裝置后10 min左右完工，工作效率提高了60%左右。由于減少了用戶及工作人員對(duì)無功補(bǔ)償裝置的配置時(shí)間，提高了用戶對(duì)供電企業(yè)的社會(huì)滿意度，社會(huì)效益顯著，得到了用戶的好評(píng)。

3 結(jié)束語

本文研究了一種便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)監(jiān)測(cè)分析和電容投切精準(zhǔn)控制，具有3個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：（1）功率因數(shù)測(cè)量精度高，顯示范圍寬；（2）以無功功率計(jì)算投切電容容量、補(bǔ)償精度高；（3）人機(jī)界面友好操作方便。本裝置適用于低壓配電系統(tǒng)電容器補(bǔ)償裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使用功率因數(shù)達(dá)到用戶預(yù)訂狀態(tài)，提高變壓器的利用效率，減少線損，改善電壓質(zhì)量。