淺談動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊 陽

重慶市電力公司江津供電局，重慶 400013

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，電力用戶除了對(duì)電能總量需求量不斷增加外，對(duì)供配電系統(tǒng)供電安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等也提出了更高的要求。目前，供配電系統(tǒng)普遍存在供電線路錯(cuò)綜復(fù)雜、負(fù)荷分布范圍廣、線損較高等問題，加上供電區(qū)域電力負(fù)荷用電時(shí)段帶有明顯的不確定性，使得系統(tǒng)供電電壓水平波動(dòng)較大，供電質(zhì)量較差，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和供配電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。為了提高供電電能質(zhì)量水平，供配電系統(tǒng)廣泛采用在系統(tǒng)中并聯(lián)電容器，通過靜態(tài)控制電容器的切投運(yùn)行工況，對(duì)系統(tǒng)無功容量進(jìn)行補(bǔ)償。利用先進(jìn)的無功補(bǔ)償及消諧技術(shù)來優(yōu)化調(diào)整低壓配電系統(tǒng)的綜合電氣性能，可以提高整個(gè)系統(tǒng)供電電能的功率因素，保證系統(tǒng)中各用電設(shè)備具有良好的運(yùn)行性能，降低系統(tǒng)損耗，減小諧波電流分量對(duì)系統(tǒng)的沖擊，有效穩(wěn)定系統(tǒng)供電電壓水平。

1 諧波對(duì)低壓配電系統(tǒng)的危害

低壓配電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流通常是基波電流的幾倍甚至幾十倍左右，強(qiáng)大的諧波電流會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成劇烈的沖擊，造成配電系統(tǒng)供電電壓發(fā)生嚴(yán)重的畸變，使并聯(lián)無功電容器進(jìn)入惡性的無功容量補(bǔ)償環(huán)節(jié)，導(dǎo)致無功電容補(bǔ)償器長期運(yùn)行在嚴(yán)重過負(fù)荷、劇烈溫升發(fā)熱等低效工況中，給整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大的安全隱患。為了避免由于并聯(lián)電容器容抗和系統(tǒng)非線性感性負(fù)載感抗間相互作用而放大有危害的高次諧波分量，低壓配電系統(tǒng)中通常采用在無功補(bǔ)償電容器回路中串入相匹配的電抗器組，以形成對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置，從而提高低壓配電系統(tǒng)的綜合供電質(zhì)量水平，其邏輯工作原理連接簡圖如圖1所示：

圖1 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置連接簡圖

從圖1可知，變壓器將高壓電網(wǎng)中的電能轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)低電壓等級(jí)的電能，然后通過相應(yīng)控制開關(guān)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。為了提高低壓配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量水平，在動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置前串接規(guī)則序列的電抗器，從而將電容器無功補(bǔ)償回路的容性特性轉(zhuǎn)變?yōu)楦锌固匦裕@樣就可以抑制電容器容性特性對(duì)非線性負(fù)載所產(chǎn)生的高次（通常包括：3次、5次、7次等奇數(shù)次）諧波分量的放大性能，而且還可以利用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置中的調(diào)諧濾波器過濾吸收低壓配電系統(tǒng)中的諧波分量，以實(shí)現(xiàn)潔凈低壓配電系統(tǒng)的目的，提高低壓供配電系統(tǒng)供電電氣性能水平[2]。

2 可控硅SVC無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及消諧裝置工作原理

低壓可控硅SVC無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置是一種改良的無功補(bǔ)償裝置，其可以根據(jù)低壓配電網(wǎng)電力負(fù)荷運(yùn)行特性，通過內(nèi)部高速數(shù)據(jù)DSP處理單元?jiǎng)討B(tài)形成無功補(bǔ)償方案和自動(dòng)諧波過濾吸收的智能裝置，不僅可以對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和高次諧波過濾吸收，保障配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)其可以優(yōu)化系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)，提高供電電能綜合質(zhì)量水平，保證配電系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備均具有良好的電氣性能，保障其高效節(jié)能的可靠運(yùn)行。

TCR晶閘管相控電抗器電路是低壓可控硅SVC無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及消諧裝置中最為重要的控制分支電路，主要由無功補(bǔ)償并聯(lián)電容器（C）、電抗器(R)、以及雙向?qū)ǖ木чl管閥組（T）三大部分組成。智能控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序要求，動(dòng)態(tài)周期性的掃描系統(tǒng)特征電參量數(shù)據(jù)，并經(jīng)內(nèi)部的DSP數(shù)據(jù)處理單元?jiǎng)討B(tài)分析判斷后，形成相應(yīng)的控制策略，直接控制晶閘管閥組（T）的開閉形成相應(yīng)的無功補(bǔ)償組合方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電系統(tǒng)無功容量的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和吸收，以維持整個(gè)系統(tǒng)有功容量和無功容量間的動(dòng)態(tài)平衡。SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置具有調(diào)節(jié)范圍大且精確性高等特性，它可以通過控制各晶閘管閥組的導(dǎo)通角大小來實(shí)現(xiàn)TCR電路從純感性電路到純?nèi)菪噪娐烽g的無級(jí)差滑動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)TCR電路具有感性特性時(shí)，將不斷從低壓配電系統(tǒng)中吸收無功容量，以防止系統(tǒng)出現(xiàn)過補(bǔ)償運(yùn)行工況；當(dāng)TCR電路具有容性特性時(shí)，其不斷向低壓配電系統(tǒng)提供補(bǔ)償無功容量，以保證整個(gè)系統(tǒng)無功與有功容量間的平衡。

3 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置的應(yīng)用效益分析

SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置不僅可以提高低壓配電系統(tǒng)及大功率負(fù)載供電電能的功率因數(shù)，保持供電電壓穩(wěn)定，有效降低整個(gè)系統(tǒng)的線損，同時(shí)還可以通過智能調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)中的三相負(fù)荷平衡，削弱諧波分量大小，減少無功容量不平衡及高次諧波電流對(duì)低壓配電系統(tǒng)的沖擊，保證低壓配電系統(tǒng)高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）可以改善低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低系統(tǒng)中變壓器、電氣設(shè)備、輸配電線路等的損耗；

2）提高供電電能質(zhì)量水平，從而減少低壓配電系統(tǒng)中的電壓損失，提高各類電氣設(shè)備綜合出力的穩(wěn)定可靠性，保證系統(tǒng)中各類負(fù)載均具有良好的運(yùn)行工況性能；

3）增加了低壓配電系統(tǒng)的供電裕度，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及供電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

可控硅SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置可以對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)無功容量的補(bǔ)償或吸收調(diào)節(jié)，保障系統(tǒng)有功和無功容量間的平衡，有效提高了配電網(wǎng)的功率因素和供電電能質(zhì)量水平，減少變壓器、電氣設(shè)備、線路等損耗，保證整個(gè)低壓配電系統(tǒng)高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)行。

[1]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]黃留欣，黃冰，朱輝.調(diào)壓型電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置[J].電力電容器，2004(4)：6-10.