低压无功功率自动补偿系统的应用技巧

低压无功功率自动补偿系统的应用技巧

　　2.1 无功补偿电容器投切容量的确定方法

　　对于低压系统来说，国家规定低压供电的用电单位无功因数应大于或等于0.85，所以，在实际安装中，安装容量的大小应根据本单位负荷的实际情况和供电部门的要求，确定所安装的电容器容量。由于低压系统中大多数用电设备都具有感性特点，所以，无功功率的电容器补偿方式，通常采用的是共补型方式进行补偿的。在进行补偿前，首先要考虑的是电容器投切容量的计算，投切容量的大小，可采用查表法和计算法求得。查表法，就是把原本功率因数与所需功率因数两者对应所确定的系数K的大小与有功功率P的乘积，作为所需投入补偿的电容器的容量Qc的数值。

　　2.2 低压无功功率自动补偿系统自动投切的判据和控制策略

　　无功功率自动补偿装置要想正确地投入到低压电网系统中，不仅要考虑投入补偿的电容器的容量Qc的大小，还要考虑到接入低压电网系统中的电压变化的情况。如果不能有效地使二者之间达到合理的搭配，将会造成电容器组的频繁地投切、变压器的电压出现忽高忽低、忽大忽小的电压波动的情况。因此，在进行无功功率投切电容器进行补偿的同时，如何实现与低压系统中电压调节的合理配合，是保证无功补偿系统可靠投切的关键。

　　判断无功功率设备是否需要投入到低压电路中，如果只单纯地以功率因数的大小为判据，这是不科学的。为了使无功功率的投切控制更合理、更准确，就需要采用无功功率、功率因数、电压这几个参数之间的综合判据，作为判断是否需要进行无功功率自动补偿系统的投切的依据。为了避免电容器组的投切震荡，需要考虑系统允许一定的过补，在具体调试过程中，根据九区图，通过调试无功功率上下限的数值、电压上下限的数值及ΔU值的大小，来控制无功功率自动补偿系统的投切。在实际投切控制中，还要注意同组电容器的动作时间间隔，间隔时间必须大于300s，同容量的电容器循环投切。为了防止出现瞬时干扰和投切震荡的情况，投切算法并不以一次的计算结果立即决定是否投切，而是计算结果连续几十秒均为同一组合时，电容器才实行投切。

　　无功功率自动补偿系统投切的控制方法的分析，通常采用的是九区图分析法。九区图是把低压系统中的无功功率和电压作为两个状态变量来描述的，根据给定的电压、无功功率上下限，把电压和无功功率运行的控制状态按九区划分，以此来分析电容器组能否合理地投切和对低压电路中电压的影响。通过九区图分析系统中无功功率需求补偿的大小和系统中电压变化的关系，根据无功功率补偿的大小值与系统中电压变化的情况，来决定无功功率控制器是否投切。传统的九区图如图1。

1 无功补偿的原理和重要性

　　无功补偿就是通过并联的方式将带有容性以及感性两种功率负荷的装置安装在同一线路上，如此，两种负荷装置就能当作一种能量的转换器，实现两者的能量的相互转换，其输出的无功功率也能实现互相补偿的作用。运用到变电设计中就是将原本是电网或变压器输出的无功功率，变成交流电力容器来输出。

　　不管是民用亦或工业负荷，其多数是感性负荷功率，并且基本全部的电感负载都要利用大量的无功功率进行补偿，而提供无功功率的主要有两种方式，即补偿电容器和输电系统。如果是输电系统提供，那么输电系统设计的时候就要同时考虑有功和无功功率。但是，通过输电系统进行无功功率传输，变压器以及输电线路在损耗方面会有显着的提升，从而降低系统的经济效益。如果是补偿电容器提供，就可以不用输电系统进行传输，也就会减少损耗。无功传输不是说功率传输是没有用的，反而具有很大的用处。在电动机中产生旋转磁场并对其进行维持，进而通过转子的转动让机械也产生运动，而电动机中转子磁场的建立就是通过电源获取的无功功率。

　　变压器一次线圈的磁场同样也是通过无功功率而产生的，这样二次线圈才会感应到电压。故而，电动机如果缺少无功功率就无法转动，变压器也无法变压，交流接触器也就无法吸合。就正常情况而言，电源会将无功功率和有功功率都提供给用电设备。一旦电力系统中无功功率供应不足，用电设备就无法有充足的无功功率构建正常的电磁场，也就无法保持在额定情况之下运行，电压就会降低，最后也会导致用电设备无法正常运行。

　　2 电力变电设计中的无功补偿技术

　　最早将无功补偿应用到设备的就是同步调相机，其作用原理和空载运作的同步电动机类似，即通过励磁运行的作用让系统接收到无功功率，从而让无功电源发挥作用；当欠励磁运行的时候，系统又将感性功率传输给它，发挥无功负荷的效果。在这种装置中会针对励磁的运行安装自动调节装置，这样同步调相机就可以根据该装置产生的电压对输出或者吸收的无功功率作出改变，从而通过对电压的调节来保障系统的稳定性。不过，同步调相机属于旋转机械，有功损耗太大，大概是容量的1.6%～5.4%。而且如果同步调相机采用小容量的话，那么其单位容量的成本要远远高于大容量的。目前，这种无功补偿的装置还是在生产中使用，且在控制技术不断进步的条件下，其控制性能得到了很好地改善。

　　2.2 电容器

　　电容器在无功补偿的运用，其作用原理就是并联在系统中，提高容性负载，然后再向系统吸收和输出容性功率，达到线路以及感性负荷对感性无功功率的要求，从而实现无功补偿的效果。通过电容器来无功补偿，不仅只需要较少的一次性投资与运行费用，而且安装调试方便、损耗低、效率高，不仅能够集中使用，也能分散装设。现阶段，我国电力系统中通过并联电容器实现了大概90%的无功补偿容量。然而，这种装置提供的无功功率和相关的节点电压数值的平方是正比关系，也就是说如果节点电压降低，要提高无功功率的时候，其提供系统的无功功率却会减少。这就意味着，就补偿效果而言，