浅析如何自动补偿10kV高压无功功率

浅析如何自动补偿10kV高压无功功率

1 概述

　　科学技术为人们的生产生活带来了极大的便利，电力系统随着用户要求的增长不断的发展提高，并且随着用户自动化要求的提高，对于电源电压更是要求越来越高，以此保证电力系统的稳定。局部电网由于发展程度有限，其会受到动性负荷的影响从而导致电压波动，或者功率因数恶化，当电网出现该种现象后，会极大的影响自动化电气设备的寿命，并且自动化越高受到影响越大，从而间接性阻碍了企业的发展。所以，电力补偿系统能够对系统功率因数进行改善，稳定系统电压，这成为了电力系统研究的必然趋势。

　　电容器并联到配电线路中能够有效对电压分布予以改善，且能够有效减少线路损耗，增加线路负荷的输出能力，提高线路的功率因数，这种方式操作简便可行性较高，所以在电力系统中得到了广泛应用。为了提高波动性负荷的适应性，对补偿容量的调节可以通过电容器的分组投切的方式，静止补偿器是电容器中相应速度较快的且不会产生机械磨损的部件，但是TSC的控制系统较为复杂，应用在高压系统中的晶匣管，其并联技术不易实现隔离出发，这样不但无法保证系统的安全性，并且成本过高。

　　考虑到上述问题，对配电系统的负荷波动慢的可以通过并联电容器组投入真空接触器提高设备的性能，该种接触器在控制上更为便捷，能够多次频繁操作，并且不需要对灭弧室进行检修。文章中介绍的自行研制的10kV无功补偿是采用的接触器对电容器组进行投切，从实际的操作中可以看出，该种系统不但具有简单的系统结构，同时性能以及成本投入上都具有极高的价值，且其补偿效果较之其他方式也十分突出，因此应用前景极其广阔。

　　2 结构

　　2.1 主回路

　　针对该补偿系统，在运行过程中会出现电容故障或者相间短路，因此为避免该种现象以及在出现单相接地故障后系统的对地电流，系统电容器组往往采用单Y型接线方式，以该种不接地的中性点接线方式避免上述问题的发生。但是电容器在合闸时会出现涌流并且还会对谐波进行放大，为避免该种现象的发生，可以在电容回路上串联电抗器进行改善。但是必须要注意我国目前在电容回路中串联的电抗器，一般其感抗值为电容器的容抗值的4.5%至6%之间或者12%至13%之间，如此一来，就会造成电容器在运行时的电压被提高，那么过压就会在分闸时产生，因而一些电容器组在投入运行后效率不高，有些甚至是在某些情况下无法投运。针对此类问题，可以在设备中安装具有滤波功能的装置，但是滤波器的加入肯定会加大投资，提高了设备的成本。针对该种问题，不一定必须加装滤波器，在进行并联电容组安装前，首先对安装的现场谐波情况进行研究了解，只需要保证电容器谐波频率以及电抗器的谐波频率比最低次谐波小便可，如此一来就有效控制了电抗值。因此针对该系统，电抗器的电抗值只需要为电容器容抗的百分之一便可。此外，串联电抗器大多适用干式电抗器，这种电抗器具有较强的机械强度，并且噪音低，无需过大的维护量。

　　2.2 对回路有效保护

　　系统可以频繁操作，不需要频繁的检修灭弧室，不会发生少油断路器出油故障等，这些都是真空接触器所具有的优点，但是在断开真空接触器后会发生重燃故障，从而产生操作过电压，引发一些系统故障。针对该类问题，可以通过加装避雷器予以消除，本系统所使用的避雷器为氧化锌避雷器，主要用以保护电容器。需要注意的是，在中性点对地加设避雷器能够有效对重燃过电压进行限制，并且氧化锌避雷器在保护系统的过程中不会承受电压。

　　放电线圈并联在系统中能够将电容器产生的剩余电荷及时有效的释放掉，并对电容器产生的涌流作第二次的降低，以此预防由于电容器过流而发生设备爆炸，保证了操作人员的生命安全。在此基础上放电线圈还具有继电保护功能以及测量功能，放电线圈能够形成保护电路，这是其巨大优势，当电容器组在星型接线内发生故障时，即便只是其中一台出现了故障，那么在中性点处就会产生位移电压，若是该处产生了过高的位移电压，则有可能会产生一个跳闸动作的命令信号，将该组电容器从电路系统中切除出去。

　　此外，只针对负荷电流进行切断，对于线路中的短路电流不产生作用，系统还在每台电容器前加装了喷逐式熔断器，用以避免过流现象对系统电路的损坏。同时，系统还为过压以及欠压现象的出现做了预先的系统保护措施，并且还具有拒动闭锁功能，用以提高系统的自我保护能力，使得设备运行的可靠性有效提升。

　　3 控制策略

　　检测量和控制目标决定了控制系统的性能和复杂程度。传统的无功补偿设备往往以功率因数作为控制目标，这种方式存在轻载时容易发生投切振荡、重载时不易达到充分补偿的缺陷。在低压补偿系统中简便易行的办法是在相电压由正变到负的过零点采集相电流的值（即无功电流最大值），并按无功电流的大小调节补偿电容器的级数，但在中性点非直接接地的配电网系统中相电压不易采集，因此这种检测方法也行不通。本系统以无功功率Q作为控制目标，因为检测目标和执行手段一致，这种控制方式可取得良好的控制效果。检测点的设置同样会影响补偿的效果。检测点可设在电容器组的后端b点，检测负载的无功QL并据此决定补偿的容量，这种开环控制方式控制简单、可一次快速投切多组电容器，但补偿精度较差。本系统检测点设在电容器组的前端a点，控制器检测补偿后的QZ，同时根据已投入的电容量QC得到负载应投的全部电容量。这种闭环控制方式具有较高的补偿精度，又具有动态补偿的快速性。由于电容器组分级补偿，闭环控制时可能出现投切振荡，为此在完全补偿点附近设定了一无功合格区，并使其宽度大于单组电容容量，从而避免了发生投切振荡。另外在进行无功补偿时首先应保证系统电压在合格的范围内，当电压高于其上限时，可采取逐级切除电容的办法切除电容器，直至电压满足要求。

　　4 结束语

　　文章在上述内容中针对10kV配电网中有关高压无功补偿中的自动补偿系统进行了介绍，并且着重论述了在系统中采用真空接触器对并联电容器进行投切，从而根据系统负荷变化要求进行补偿容量调整，对电力系统中的功率因数予以提高，并对电压质量进行改善，并且通过对变压器容量的有效利用，还能够提高电能的利用率。文章所介绍的该系统在应用上具有着十分广阔的前景，还是值得做进一步研究，并投入使用的。