關(guān)于配電系統中的動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置
論文摘要：隨著(zhù)現代電力電子技術(shù)與國民經(jīng)濟的進(jìn)一步發(fā)展，電力用戶(hù)對供電電能質(zhì)量水平和用電可靠性提出了更高更多的要求。由此產(chǎn)生了一些靜止形態(tài)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置。電力電子裝置不僅可以發(fā)送而且還可以吸收無(wú)功功率，其本身也成為產(chǎn)生無(wú)功的功率源。但動(dòng)態(tài)補償的技術(shù)目前還不成熟。
論文關(guān)鍵詞：配電系統；動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置
一、配電系統中的動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置
無(wú)功功率補償，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)功補償，在電力供電系統中起到提高電網(wǎng)的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò )的損耗，使電網(wǎng)供電質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統的電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多不利于電網(wǎng)安全運行的因素。無(wú)功補償分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方式。靜態(tài)無(wú)功補償是根據負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動(dòng)態(tài)補償是根據負載的感性或容性變化隨時(shí)的切換補償電容容量或電感量進(jìn)行補償。一般的補償是有級的,也就是常用的補償裝置如電容,是按組來(lái)進(jìn)行投切的,也就是用電系統里產(chǎn)生的無(wú)功不會(huì )是你補償的一樣多,但是由于這種補償已經(jīng)將功率因數達到了例如0.95,已經(jīng)很好了。但是有的負載,其工作時(shí)無(wú)功的變化量非常大,且速度非�？�,可以達到毫秒級，如電焊機，一個(gè)工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無(wú)功在工作時(shí)也是不規則的快速改變著(zhù)。象這樣的負載采用常用的無(wú)功補償裝置是無(wú)法實(shí)現的，只能用“動(dòng)態(tài)”補償。
所謂“動(dòng)態(tài)”即快速性、實(shí)時(shí)性，一是補償速度一定要快；二是用電負載需要多少無(wú)功，補償裝置就補償多少無(wú)功。這是動(dòng)態(tài)補償的兩個(gè)基本特征。但不是非得兩個(gè)都具備才是動(dòng)態(tài)補償，有的負載雖然無(wú)功變化快，但是無(wú)功量的改變是固定的，此時(shí)用速度快的無(wú)功補償也可以辦到，也就是說(shuō)這個(gè)動(dòng)態(tài)補償強調的單單是迅速。
動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置由高壓開(kāi)關(guān)柜(包括高壓熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、繼電保護、測量和指示部分等)、并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器、放電線(xiàn)圈(或者電壓互感器)、氧化鋅避雷器、支柱絕緣子、框架等構成。動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置根據改善和提高功率因數，降低線(xiàn)路損耗，充分發(fā)揮發(fā)電、供電設備的效率功能強大，液晶字段顯示，性能可靠穩定，抗干擾能力極強�？繜o(wú)功控制器根據線(xiàn)路力率情況自動(dòng)投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動(dòng)投入固定值補償量，不隨線(xiàn)路力率情況改變補償量，此類(lèi)方式除非補償量剛好合當，功率因數才會(huì )達標。
無(wú)功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無(wú)功功率型、無(wú)功電流型。功率因數型這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實(shí)現。無(wú)功功率（無(wú)功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷，有很強的適應能力，能兼顧線(xiàn)路的穩定性及檢測及補償效果。用于動(dòng)態(tài)補償的控制器要求就更高了，一般是與觸發(fā)脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動(dòng)態(tài)補償功能。
二、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置最優(yōu)利用方法與原理功能
配電線(xiàn)路無(wú)功補償即通過(guò)在線(xiàn)路桿塔上安裝電容器實(shí)現無(wú)功補償。線(xiàn)路補償點(diǎn)不宜過(guò)多，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過(guò)大，避免出現過(guò)補償現象；保護措施也要一切從簡(jiǎn)，可采用熔斷器或者避雷器作為過(guò)流和過(guò)壓保護。線(xiàn)路補償方式這種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數低、負荷重的長(cháng)線(xiàn)路。
在低壓三相四線(xiàn)制的城市居民和農網(wǎng)供電系統中：由于用電戶(hù)多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時(shí)間的不同。所以，電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是客觀(guān)存在的，并且這種用電不平衡狀況無(wú)規律性，也無(wú)法事先預知。導致了低壓供電系統三相負載的長(cháng)期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門(mén)除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒(méi)有什么行之有效的解決辦法。
電網(wǎng)中的不平衡電流會(huì )增加線(xiàn)路及變壓器的銅損，還會(huì )增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會(huì )影響變壓器的安全運行，最終會(huì )造成三相電壓的不平衡。
調整不平衡電流無(wú)功補償裝置，有效地解決了這個(gè)難題，該裝置具有在補償線(xiàn)路無(wú)功的同時(shí)調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實(shí)際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以?xún)取?
工作原理：無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置由控制器、過(guò)零觸發(fā)模塊、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、放電保護器件等組成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測量負荷的電壓、電流、無(wú)功功率等，通過(guò)微機進(jìn)行分析，然后計算出無(wú)功功率并與預先設定的數值進(jìn)行比較，自動(dòng)選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發(fā)出指令，由過(guò)零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導通時(shí)刻，實(shí)現快速、無(wú)沖擊地投入并聯(lián)電容器組。
目前，國內的動(dòng)態(tài)補償的控制器和國外的同類(lèi)產(chǎn)品相比還要有很大的差距，一方面是補償功率不能一步到位，沖擊電流過(guò)大，系統特性容易漂移，維護成本高；另一方面是在動(dòng)態(tài)響應時(shí)間上較慢，動(dòng)態(tài)響應時(shí)間重復性不好。另外，相應的國家標準也還沒(méi)有達到一定標準，這方面落后于發(fā)展。但是運算速度快，抗干擾能力強，最重要的是有很好的完成動(dòng)態(tài)補償功能。
無(wú)功補償的具體實(shí)現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無(wú)功功率可由容性負荷輸出的無(wú)功功率補償。
動(dòng)態(tài)無(wú)功率補償裝置的主要功能：1、提高線(xiàn)路輸電穩定性；2、維持受電端電壓，加強系統電壓穩定性；3、補償系統無(wú)功功率，提高功率因數，降低線(xiàn)損，節能損耗；4、抑制電壓波動(dòng)和閃變；5、抑制三相不平衡。
動(dòng)態(tài)無(wú)功率補償裝置的主要問(wèn)題：1、電容器損壞頻繁。2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發(fā)生熔斷。3、電容器組經(jīng)常投入使用率低。
三、在配電系統中動(dòng)態(tài)無(wú)功補償與靜態(tài)補償區別
�。ㄒ唬┣罢弑硎究繜o(wú)功控制器根據線(xiàn)路力率情況自動(dòng)投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動(dòng)投入固定值補償量，不隨線(xiàn)路力率情況改變補償量，此類(lèi)方式除非補償量剛好合當，功率因數才會(huì )達標，否則，不論補償量過(guò)小或過(guò)大，功率因數均偏小。
�。ǘ﹦�(dòng)態(tài)無(wú)功補償的定義是這種響應動(dòng)作時(shí)間小于1S，一般是通過(guò)可控硅投切電容組TSC、可控電抗器調節無(wú)功TCR型SVC或利用IGBT器件調節的靜止性無(wú)功發(fā)生裝置SVG等來(lái)實(shí)現。靜態(tài)補償可以是固定的通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)或熔斷器斷電后進(jìn)行人工調節的裝置，也指響應時(shí)間大于1S的自動(dòng)投切裝置，如接觸器投切電容組的方式。
四、應用
�。ㄒ唬㏒LTF型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置：適用于交流50Hz、額定電壓在660V以下，負載功率變化較大，對電壓波動(dòng)和功率因數有較高要求的電力、汽車(chē)、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業(yè)。安裝環(huán)境：周?chē)橘|(zhì)無(wú)爆炸及易燃危險、無(wú)足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無(wú)導電塵埃。無(wú)劇烈震動(dòng)和顛簸，安裝傾斜度<5%。
�。ǘ㏒HFC型高壓無(wú)功自動(dòng)補償裝置：適用于6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線(xiàn)上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。技術(shù)特征：電壓優(yōu)先，按電壓質(zhì)量要求自動(dòng)投切電容器，使母線(xiàn)電壓始終處于規定范圍。
�。ㄈ￤DB-K型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置：采用大功率晶閘管投切開(kāi)關(guān)，控制器可根據系統電壓，無(wú)功功率、兩相準則控制晶閘管開(kāi)關(guān)對多級電容組進(jìn)行快速投切。晶閘管開(kāi)關(guān)采用過(guò)零觸發(fā)方式，可實(shí)現電容器無(wú)涌流無(wú)沖擊投入，達到穩定系統電壓，補償電網(wǎng)無(wú)功、改善功率因數、提高變壓器承載能力的目的�？蓮V泛應用于電力、冶金、石油、港口、化工、建材等工礦企業(yè)及小區配電系統。安裝環(huán)境：無(wú)易燃、易爆、化學(xué)腐蝕、水淹及劇烈振動(dòng)場(chǎng)所。具有過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、溫度超限多種保護。裝置能在外部故障和停電時(shí)自動(dòng)退出運行，送電后自動(dòng)恢復的功能。
總之，以現在的經(jīng)濟發(fā)展與科學(xué)前景來(lái)說(shuō)，配電系統中的動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置技術(shù)還不太成熟，但是發(fā)展前景可觀(guān)，有很大的利用價(jià)值，性?xún)r(jià)比高。
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