關于電容器無功補償與電壓調整問題的探討
發布時間：2020-12-14瀏覽次數：1313返回列表
辜秀娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：對于當前我們國家的電力系統質量衡量標準來說，電壓是其中主要的指標之一。整個電力系統當中的用電設備一般是按照標準定制的額定電壓來進行設計和處理的，這種標準可以保證對用戶供應的電能，其電壓的變化幅度完全符合對應的電子設備所允許的額定電能，這種在范圍限定之內的數值也就是當前我們國家電力系統進行調整和穩定維護的主要任務之一。本文從這些角度進行了探索和分析，希望可以拋磚引玉，給同行提供一些理論和技術上的指點。
關鍵詞：電力系統；電容器無功補償；電壓調整
一般說來，根據當前電壓調整的特點來說，系統當中數量十分巨大的節點或者說母線，因為其本身沒一個點的電壓值都不會出現相同的情況，因此系統的電壓和系統本身的無功功率之間有著十分緊密和直接的關系。因此我們要是想要保證整個線路的每一個節點的電壓都可以保證滿足使用要求的標準，就要從各種調整的方式上進行下手。在系統當中，無功功率的自身損耗程度要遠遠大于對應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自身的穩定電壓前提構建之下怎么樣去構建和安排無功功率的補償措施方式，同時還要對無功功率電源的位置進行設置。這兩點同時也是電力部門的基本的任務。
1無功功率的平衡探討
1.1無功平衡關系探索
所謂的無功平衡達成的條件，就是要讓整個系統的無功電源所發出的無功和當前系統的無功負荷以及相互對應的網絡無功損耗保持一種平衡的態勢這種店員供給所產生的無功主要可以分成兩個部分，首先就是通過發電機的供給所產生的無功，以及通過補償設備的供給所產生的無功。除此之外，無功平衡當中還會產生無功功率損耗。
1.2電力系統的無功電源
整個電力系統當中的無功電源，除了可以同步電機以外，還包括其他的一些方面，比如靜電的電容器、靜電的無功補償器或者是靜電的無功發生器等一系列設備。這些設備作為無功電源當中的一部分，承擔著電力系統體系當中的無功補償重任。
1.3電力系統的無功負荷
電力系統體系當中進行無功負荷的主要設備就是異步電動機。這種點擊的相對功率因數很小，在整個電網的負荷當中，異步電動機的相對所占有比重十分大。
1.4補償容量不夠的時候所進行的無功平衡
上面的圖片表示的是無功功率負荷構建下的靜態電壓特性曲線示意圖，在這種正常情況下，系統所提供的無功功率電源功率大小為Qgcn，我們可以根據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為Un。假設在這個時候的電壓等于系統正常標準下的電壓水平的話，如果系統對應的無功電源所提供的無功大小僅僅為QgC，在這種情況下，雖然當前的系統無功仍然可以處于一種平衡的狀態，但是再平衡的條件下，其電壓水平仍然為U不變。
2無功功率的補償原則探索
無功功率的補償原則一共分為五條。
首先，在進行補償的時候要充分考慮總體平衡和局部平衡之間的緊密聯合。
在進行補償的時候要充分考慮集中補償和分散補償之間的緊密聯合，在這其中我們要以分散補償作為主要依據。
第三，在進行補償的時候要充分考慮高壓補償和低壓補償之間的緊密聯合，在這其中我們要以低壓補償作為主要依據。
第四，在進行補償的時候要充分考慮降損和調壓之間的緊密聯合，在這其中我們要以降損作為主要依據，兼顧調壓。
在進行補償的時候要充分考慮供電部門的無功補償和用戶補償之間的緊密聯合。
3電容器無功補償的方法以及特點
3.1低壓個別補償
這種補償方式就是根據每一個個別的通電設備對于無功的需求量，把一臺或者是很多臺抵押的電容器分散開，和用電的設備進行并接，讓他和這些用電設備一起使用同一套的斷路器，并且通過控制以及保護裝置和電機進行同時的投切活動。其主要的優點就是。當用電設備正在正常工作的時候，無功補償就會進行投入，但是當用電設備停止運行的時候，補償設備就會自動退出，這就不會造成無功倒送的情況發生。這種方式的優點就是投資相對較少，占位也小，安裝相對便捷，配置不僅方便并且靈活，維護起來十分容易，同時事故率也相對較低。
3.2低壓集中補償
這種補償方式就是把低壓的電容通過對應的低壓開關接在配電變壓器的低壓母線的方向，通過無功補償的投切裝置來對其進行保護以及控制，然后在運行的時候直接根據低壓母線上的無功負荷進行直接的控制，對電容器進行投切處理。這種電容器的投切方式是整組進行運行的，整體同進同退，無法針對個別設備進行針對性處理。這種方式的主要優點就在于，接線十分簡單，相對來說運行以及維護的工作量都很小，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，降低電網自身的損失，同時具有很高的經濟價值，是當前我們國家作為無功補償當中的常用手段。
3.3高壓集中補償
這種補償方式就是把并聯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行無功補償。這種方式十分適合當用戶遠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候進行使用，并且用電用戶自身還有一定程度的高壓負荷的時候。這種方式可以減少對于電力系統自身的無功消耗，并且還會產生一定的補償作用。這種方式的優點就在于，補償的裝置可以根據其自身的負荷大小自動進行對應的投切活動，進而合情合理的對用戶的功率因數進行了提升，然后就避免了當前功率因數降低而直接導致的電費上揚。同時，這種方式還十分方便進行維護，對應的補償效益也很高。
4無功補償和電壓調整
在上述技術的基礎上，為了可以進行實時的無功補償活動，同時對無功潮流的分布進行優化處理，一種全新的方式可以進行范圍下的無功補償以及針對電壓的優化實施控制思路構建。
首先是控制無功功率補償以及對應的電壓調整的規則。首要目標是要保證整個電網的整體損失盡可能降到低，同時還要保證每一個節點的電壓都合格。基于以上兩點，調度中心還需要變為控制中心，周圍每一個變電站的有載調壓變壓器當中的分接頭調節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。首先我們可以從調度自動化系統當中進行數據的收集和整理，然后這些數據要被送入電壓的分析模塊當中以及無功分析模塊當中進行對應的綜合分析，這樣就可以形成變電所的主變分接頭調節命令、變電所的電容器投切指令以及對應的其他各項數據和指令，然后這些指令和數據就可以通過調度中心以及集控中心還有配調中心的控制系統進行循環往復的執行，保證了效率的同時還提高了準確性。
5安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
5.1產品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積小，功耗低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償的高要求。
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、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。
5.2產品選型
AZC系列智能電容器選型：
5.3產品實物展示
6結論
無功補償的制度不僅可以對電網自身的功率因數還有電壓的質量進行充分的改善，還可以使得無功負荷進行立即平衡再降低了電費的損耗和支出之后還提升了電網的經濟運行水平，減輕了我們國家工農業在這個方面上的負擔。但是在整體的應用方面我們要根據實際情況來選擇什么樣的補償方式，來獲取利益。
參考文獻
[1] 侯勇.農網無功補償的管理探析與思路[J].科技創業家.2014(08).
[2] 郝曉芳.淺談變電設計中的無功補償[J].電子制作.2013(22).
[3] 徐志靜．基于電力系統電容器無功補償與電壓調整問題的探討．
[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版．
作者簡介：
辜秀娟，女，現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品的研發與應用，：；QQ：3008713919；Email：3008713919@qq.com
