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關(guān)于電容器無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整問題的探討

更新時(shí)間：2020-12-28

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霍麗麗

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：對(duì)于當(dāng)前我們國家的電力系統(tǒng)質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)來說，電壓是其中主要的指標(biāo)之一。整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中的用電設(shè)備一般是按照標(biāo)準(zhǔn)定制的額定電壓來進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理的，這種標(biāo)準(zhǔn)可以保證對(duì)用戶供應(yīng)的電能，其電壓的變化幅度*符合對(duì)應(yīng)的電子設(shè)備所允許的額定電能，這種在范圍限定之內(nèi)的數(shù)值也就是當(dāng)前我們國家電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和穩(wěn)定維護(hù)的主要任務(wù)之一。本文從這些角度進(jìn)行了探索和分析，希望可以拋磚引玉，給同行提供一些理論和技術(shù)上的指點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電容器無功補(bǔ)償；電壓調(diào)整

一般說來，根據(jù)當(dāng)前電壓調(diào)整的特點(diǎn)來說，系統(tǒng)當(dāng)中數(shù)量十分巨大的節(jié)點(diǎn)或者說母線，因?yàn)槠浔旧頉]一個(gè)點(diǎn)的電壓值都不會(huì)出現(xiàn)相同的情況，因此系統(tǒng)的電壓和系統(tǒng)本身的無功功率之間有著十分緊密和直接的關(guān)系。因此我們要是想要保證整個(gè)線路的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都可以保證滿足使用要求的標(biāo)準(zhǔn)，就要從各種調(diào)整的方式上進(jìn)行下手。在系統(tǒng)當(dāng)中，無功功率的自身損耗程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)的有功功率損耗的程度，因此我們不要考慮的事情就是在系統(tǒng)自身的穩(wěn)定電壓前提構(gòu)建之下怎么樣去構(gòu)建和安排無功功率的補(bǔ)償措施方式，同時(shí)還要對(duì)無功功率電源的位置進(jìn)行設(shè)置。這兩點(diǎn)同時(shí)也是電力部門的基本的任務(wù)。

1無功功率的平衡探討

1.1無功平衡關(guān)系探索

所謂的無功平衡達(dá)成的條件，就是要讓整個(gè)系統(tǒng)的無功電源所發(fā)出的無功和當(dāng)前系統(tǒng)的無功負(fù)荷以及相互對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)無功損耗保持一種平衡的態(tài)勢(shì)這種店員供給所產(chǎn)生的無功主要可以分成兩個(gè)部分，首先就是通過發(fā)電機(jī)的供給所產(chǎn)生的無功，以及通過補(bǔ)償設(shè)備的供給所產(chǎn)生的無功。除此之外，無功平衡當(dāng)中還會(huì)產(chǎn)生無功功率損耗。

1.2電力系統(tǒng)的無功電源

整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中的無功電源，除了可以同步電機(jī)以外，還包括其他的一些方面，比如靜電的電容器、靜電的無功補(bǔ)償器或者是靜電的無功發(fā)生器等一系列設(shè)備。這些設(shè)備作為無功電源當(dāng)中的一部分，承擔(dān)著電力系統(tǒng)體系當(dāng)中的無功補(bǔ)償重任。

1.3電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷

電力系統(tǒng)體系當(dāng)中進(jìn)行無功負(fù)荷的主要設(shè)備就是異步電動(dòng)機(jī)。這種點(diǎn)擊的相對(duì)功率因數(shù)很小，在整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)荷當(dāng)中，異步電動(dòng)機(jī)的相對(duì)所占有比重十分大。

1.4補(bǔ)償容量不夠的時(shí)候所進(jìn)行的無功平衡

上面的圖片表示的是無功功率負(fù)荷構(gòu)建下的靜態(tài)電壓特性曲線示意圖，在這種正常情況下，系統(tǒng)所提供的無功功率電源功率大小為Qgcn，我們可以根據(jù)無功功率的平衡條件，也就是ΣQgc-ΣQL-ΔQΣ=0所決定的電壓我們可以假設(shè)為Un。假設(shè)在這個(gè)時(shí)候的電壓等于系統(tǒng)正常標(biāo)準(zhǔn)下的電壓水平的話，如果系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的無功電源所提供的無功大小僅僅為QgC，在這種情況下，雖然當(dāng)前的系統(tǒng)無功仍然可以處于一種平衡的狀態(tài)，但是再平衡的條件下，其電壓水平仍然為U不變。

2無功功率的補(bǔ)償原則探索

無功功率的補(bǔ)償原則一共分為五條。

首先，在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候要充分考慮總體平衡和局部平衡之間的緊密聯(lián)合。

在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候要充分考慮集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償之間的緊密聯(lián)合，在這其中我們要以分散補(bǔ)償作為主要依據(jù)。

第三，在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候要充分考慮高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償之間的緊密聯(lián)合，在這其中我們要以低壓補(bǔ)償作為主要依據(jù)。

第四，在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候要充分考慮降損和調(diào)壓之間的緊密聯(lián)合，在這其中我們要以降損作為主要依據(jù)，兼顧調(diào)壓。

在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候要充分考慮供電部門的無功補(bǔ)償和用戶補(bǔ)償之間的緊密聯(lián)合。

3電容器無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ约疤攸c(diǎn)

3.1低壓個(gè)別補(bǔ)償

這種補(bǔ)償方式就是根據(jù)每一個(gè)個(gè)別的通電設(shè)備對(duì)于無功的需求量，把一臺(tái)或者是很多臺(tái)抵押的電容器分散開，和用電的設(shè)備進(jìn)行并接，讓他和這些用電設(shè)備一起使用同一套的斷路器，并且通過控制以及保護(hù)裝置和電機(jī)進(jìn)行同時(shí)的投切活動(dòng)。其主要的優(yōu)點(diǎn)就是。當(dāng)用電設(shè)備正在正常工作的時(shí)候，無功補(bǔ)償就會(huì)進(jìn)行投入，但是當(dāng)用電設(shè)備停止運(yùn)行的時(shí)候，補(bǔ)償設(shè)備就會(huì)自動(dòng)退出，這就不會(huì)造成無功倒送的情況發(fā)生。這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是投資相對(duì)較少，占位也小，安裝相對(duì)便捷，配置不僅方便并且靈活，維護(hù)起來十分容易，同時(shí)事故率也相對(duì)較低。

3.2低壓集中補(bǔ)償

這種補(bǔ)償方式就是把低壓的電容通過對(duì)應(yīng)的低壓開關(guān)接在配電變壓器的低壓母線的方向，通過無功補(bǔ)償?shù)耐肚醒b置來對(duì)其進(jìn)行保護(hù)以及控制，然后在運(yùn)行的時(shí)候直接根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷進(jìn)行直接的控制，對(duì)電容器進(jìn)行投切處理。這種電容器的投切方式是整組進(jìn)行運(yùn)行的，整體同進(jìn)同退，無法針對(duì)個(gè)別設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性處理。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)就在于，接線十分簡單，相對(duì)來說運(yùn)行以及維護(hù)的工作量都很小，無功可以就地處理平衡，這種方式十分有利于提升配電變壓器的利用率，降低電網(wǎng)自身的損失，同時(shí)具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是當(dāng)前我們國家作為無功補(bǔ)償當(dāng)中的常用手段。

3.3高壓集中補(bǔ)償

這種補(bǔ)償方式就是把并聯(lián)的電容器組直接作用于變電所6kv到10kv之間的高壓母線上進(jìn)行無功補(bǔ)償。這種方式十分適合當(dāng)用戶遠(yuǎn)離變電所或者變電站，或者是地理位置很偏僻，處于供電線路末端的時(shí)候進(jìn)行使用，并且用電用戶自身還有一定程度的高壓負(fù)荷的時(shí)候。這種方式可以減少對(duì)于電力系統(tǒng)自身的無功消耗，并且還會(huì)產(chǎn)生一定的補(bǔ)償作用。這種方式的優(yōu)點(diǎn)就在于，補(bǔ)償?shù)难b置可以根據(jù)其自身的負(fù)荷大小自動(dòng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的投切活動(dòng)，進(jìn)而合情合理的對(duì)用戶的功率因數(shù)進(jìn)行了提升，然后就避免了當(dāng)前功率因數(shù)降低而直接導(dǎo)致的電費(fèi)上揚(yáng)。同時(shí)，這種方式還十分方便進(jìn)行維護(hù)，對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償效益也很高。

4無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整

在上述技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的無功補(bǔ)償活動(dòng)，同時(shí)對(duì)無功潮流的分布進(jìn)行優(yōu)化處理，一種全新的方式可以進(jìn)行范圍下的無功補(bǔ)償以及針對(duì)電壓的優(yōu)化實(shí)施控制思路構(gòu)建。

首先是控制無功功率補(bǔ)償以及對(duì)應(yīng)的電壓調(diào)整的規(guī)則。首要目標(biāo)是要保證整個(gè)電網(wǎng)的整體損失盡可能降到低，同時(shí)還要保證每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都合格�；谝陨蟽牲c(diǎn)，調(diào)度中心還需要變?yōu)榭刂浦行�，周圍每一個(gè)變電站的有載調(diào)壓變壓器當(dāng)中的分接頭調(diào)節(jié)以及電容器的投切就可以變化成為控制手段。

然后就是具體的控制流程了。首先我們可以從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和整理，然后這些數(shù)據(jù)要被送入電壓的分析模塊當(dāng)中以及無功分析模塊當(dāng)中進(jìn)行對(duì)應(yīng)的綜合分析，這樣就可以形成變電所的主變分接頭調(diào)節(jié)命令、變電所的電容器投切指令以及對(duì)應(yīng)的其他各項(xiàng)數(shù)據(jù)和指令，然后這些指令和數(shù)據(jù)就可以通過調(diào)度中心以及集控中心還有配調(diào)中心的控制系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的執(zhí)行，保證了效率的同時(shí)還提高了準(zhǔn)確性。

5安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

5.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成�？商娲Ｒ�(guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動(dòng)尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。

5.2產(chǎn)品選型

AZC系列智能電容器選型：

5.3產(chǎn)品實(shí)物展示

6結(jié)論

無功補(bǔ)償?shù)闹贫炔粌H可以對(duì)電網(wǎng)自身的功率因數(shù)還有電壓的質(zhì)量進(jìn)行充分的改善，還可以使得無功負(fù)荷進(jìn)行立即平衡再降低了電費(fèi)的損耗和支出之后還提升了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，減輕了我們國家工農(nóng)業(yè)在這個(gè)方面上的負(fù)擔(dān)。但是在整體的應(yīng)用方面我們要根據(jù)實(shí)際情況來選擇什么樣的補(bǔ)償方式，來獲取利益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

霍麗麗，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用