浅析合理选择低压无功补偿装置

浅析合理选择低压无功补偿装置
发表时间：2019-05-16T10:43:06.617Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：阮志辉
[导读] 摘要：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。

（广东电网有限责任公司肇庆怀集供电局广东肇庆 526400）
摘要：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。

以下介绍了无功补偿的基本类型，基于低压无功补偿装置的控制条件，阐述了正确选择低压无功补偿装置的要点。

关键词：电力网；低压无功补偿；供电；功率
1低压无功补偿装置概述
在电网中，低压无功补偿对提高电能质量，降低线路损失具有重要意义，得到了广泛应用。

但无功补偿装置生产厂家众多，用户情况千差万别，不同补偿装置的实际运行效果各不相同，给无功补偿的管理带来了很大困难。

因此合理选择低压无功补偿装置有着重要的现实意义。

低压无功补偿的传统模式主要有以下3种形式：装于低压电动机的单台就地补偿；装于配电变压器低压侧的综合配电补偿箱；装于企业配电房或车间以及高层建筑配电间的静止自动跟踪补偿柜。

传统的低压无功补偿装置一般具有以下特点：（1）采集单一信号，采用三相电容器，三相共补：用于负荷主要是三相负载（电动机）的场合，但如果当前的负载主要为居民用户，三相负荷很可能不平衡。

那么各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。

（2）投切开关多采用交流接触器：其缺点是响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短。

（3）无功控制策略：控制物理量多为电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。

这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。

（4）通常不具备配电监测功能。

无功功率补偿装置按投切方式分类可分为：（1）延时投切方式：即“静态”补偿方式。

这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然属于投切电容的接触器专用的，具有抑制电容的涌流作用。

延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防止电容不停地投切导致供电系统振荡，这是很危险的。

当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，电网的电流滞后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，电网的电流超前于电压一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。

通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。

（2）瞬时投切方式：即“动态”补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。

通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20 ～30 ms内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。

动态补偿方式作为新一代补偿装置有着广泛的应用前景。

2合理选择低压无功补偿装置措施
在配变低压侧直接进行无功补偿，可有效提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济价值；且低压无功补偿装置接线简单、运行维护工作量小，因此在低压侧进行无功补偿是目前无功补偿中常用的手段之一。

传统的低压无功补偿装置采用cos 作为检测量限制措施，而新型装置是以无功电流（无功功率）作为检测物理量的，它们直接检测负荷侧的无功电流，根据其大小计算系统应该投入补偿的电容量，再与装置自身所带的电容量和级数相比较，得出正确的组合投切方案，采用开环控制，依次投切电容进入电网。

这种投切电容器控制策略尤其适合于分相补偿和幅度变化缓慢的负荷。

基于控制条件，从低压无功补偿装置的三大部件出发，选择装置的原则如下：
2.1投切开关电器
投切开关是低压无功补偿装置中最容易损坏的关键元器件，投切开关目前有三代产品，分别是交流接触器、晶闸管和复合开关。

其中，交流接触器存在投切产生涌流和频繁投切容易烧坏触头的缺点，但其长期运行不发热；晶闸管存在投切产生谐波和长期运行发热烧坏的缺点，但其投切无浪涌且响应速度快；复合开关基本工作原理是将晶闸管与接触器并接，使复合开关在接通和断开的瞬间具有晶闸管过零投切的优点，而在正常接通期间又具有接触器无功耗的优点，同时可扩展很多的保护功能。

选用复合开关是以后发展的主要趋势， DPFK型智能低压复合关具有过零投切功能、电压故障缺相保护、电源电压缺相保护、自诊断故障保护、空载保护、停电保护、无谐波注入、功耗小等特点，要保证复合开关长期、可靠地运行，选用时必须注意以下几点：（1）复合开关的额定电流必须与投切的电容的额定电流匹配。

（2）复合开关的接线端子过流要满足额定电流。

（3）复合开关的端子的接线必须牢固可靠。

2.2无功补偿控制器
无功功率补偿控制器，即无功补偿装置的指挥系统，它首先要对电网的电压、电流量进行采集，通过中央处理器的快速运算，得到电网的有功功率、无功功率、无功电流、功率因数等参数，经计算再根据参数设定值发出投切指令，控制投切开关的动作，从而控制电容器组的投切。

同时采样方式的选择、参数的设定、装置器件的保护等均通过控制器来实现。

无功补偿控制器的种类很多，有些只能进行一般的控制，不能存储数据和通信，从而不能很好地了解装置的投运情况，如投切前的数据和投切后的数据、电容的投切情况等， JKWD 型无功控制器除具有无功补偿功能以及过压、过流、失压、断相、过热保护功能外，还具有测量、查询、数据存储、通信等功能，而且还配套数据分析管理软件。

为保证无功补偿控制器正常地进行控制、测量、存储、通信和保护，必须注意以下几点：（1）装置时钟必须正确。

（2）采样TV变比的正确性。

（3）通信波特率的正确性。

（4）投切条件的限值设置的正确性。

（5）保护条件的限值设置的正确性。

2.3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了安装，气体干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电容器是一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。

3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，还必须注意以下几点：（1）控制器应有在小负载情况下防止出现投切震荡的措施。

（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：
[1]王建元，纪延超.一种自动无功功率补偿模糊控制策略的研究[J].中国电力， 2002（2）：41 -43.
[2]赵新卫.低压无功补偿装置方案的探讨[J].电气时代， 2008（3）：58 -60.。