探討低壓配電裝置的設計

摘要：科學技術的發展讓現在越來越多行業的技術都在不斷地更新并陸續地投入使用。那么對于電網方面的技術顯而易見的也嘗試著不同的更新技術。目前雖然在電網無功優化方面的理論研究及單臺補償設備研究的相關文獻很多，但是針對配電網10 kV線路的無功優化智能控制系統的研究尚屬空白。本研究針對目前配電網無功補償的現狀，運用實例通過比較分析，提出以串聯諧振注入式有源濾波器為基礎的無功和諧波綜合補償方案，應用于低壓系統的負荷補償中，同時介紹了其參數設計方法并進行了仿真研究和實際應用，其軟硬設計思路和一些工程經驗。

關鍵詞：配電系統 無功補償 無功優化

在最近的幾年里，我國變電所的設計安裝中存在很多問題，曾出現過因為接地線的短路而導致把接地線直接燒毀的事故，比如高壓竄入控制室燒壞控制盤、保護盤，使繼電保護失控導致發電機和變壓器等燒毀的重大事故。那么對于變電所而言，理應是裝設低壓無功補償裝置，特別是箱變具備條件時宜裝設低壓無功補償裝置。這是因為，由于在配變安裝低壓無功補償裝置可以極大地改善居住區電壓質量，減少電能輸送過程中的電能損耗，符合滿足居民生活水平提高和建設節約型社會的要求，所以變電所應裝設低壓無功補償裝置，箱變在滿足低壓無功補償裝置運行環境需要及設計要求時，也應裝設低壓無功補償裝置。低壓無功補償箱應根據無功功率的需量及電能質量要求采用智能型免維護無功自動補償裝置，其具備自動過零投切、分相補償等功能。配變低壓側應裝設無功補償裝置。低壓無功補償的容量配置一般應不少于配變容量的15%。建議采用晶閘管—交流接觸器復合投切電容器型式實現循環投切控制、分相補償；采用微處理器的測量、控制系統。全部電容器組應采用低壓塑殼式斷路器保護，分組電容器應設置熔斷器保護。并聯電容器無功補償的特點是簡單靈活、經濟優勢明顯，缺點是可能會出現非常嚴重的系統諧波放大，它會導致并聯諧振。隨著國民經濟的發展，電力需求不斷增長，電力系統負荷功率，諧波源和負載不平衡造成的影響正在日益增加。

那么對于以前的傳統方法儼然已經遠遠不能滿足于電力系統的要求，隨著超大功率半導體器件、電力電子應用技術和控制技術的發展，無功補償和電網諧波治理新技術有了較大的發展。其中，靜止式動態無功補償器得到了快速的發展和應用。無功補償是減少損失，提高電壓質量的有效方法。但在很長一段時間內，人們主要關注無功優化網絡方面，規劃方面很少考慮在無功補償裝置開關操作優化。10kV配電線路與分布補償電容器中的大部分是安裝固定補償電容器。規劃配置階段，只能通過提高無功補償能力水平，降低網損，并創造必要的條件。實時控制系統通過對無功補償的各種開關器件實現全網無功優化運行，以充分發揮在網絡中各設備的能力與優點，挖掘現有裝備潛力，以獲得最佳無功優化效益。

1.配電網無功基本特點與現狀

近些年來，我國更是逐漸地加大了電網的建設及投資，大部分的資金多被應用于設備的網絡結構的優化，運行方式優化改造也耗費了大量投資，但無功優化電網建設一直落后。目前國內配電網無功優化的現狀是：補償的主要方式是在變電站二次側集中補償，無功補償設備是舊的，偏少，無功缺額還比較大；無功補償裝置的配置不合理，目前，配電線路線損和末端電壓非常低的根本問題還沒有得到有效解決；無功補償裝置自動化程度低，隨機補償，固定線路色散補償大部分，不能做到實時監控，以滿足電力負荷的季節性和時間要求特點。總之，國內負荷無功功率和無功補償設備缺乏自己的特色，關鍵是自動化程度不高，動態補償和固定補償不平衡，所以對10kV系統無功優化的智能配電網絡進行開發是極其必要的并具有實際意義。

2.無功補償裝置中智能無功補償控制器的設計要求

無功補償控制器在運行中要求既能保證線路系統穩定、無振蕩現象出現，又能兼顧補償效果。要能自由選擇電容器組合，針對Y—Δ結合情況根據配電系統三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容組合，可提供循環投切、智能投切，供電力用戶選擇。智能低壓復合開關的性能：應能實現過零投入和過零關斷，又可保證開、關時無涌流。無諧波，工作期間能耗小，避免對電網產生沖擊，還應具備抗干擾、缺相保護、閉鎖保護等功能，具有輔助接點。

3.配電網10kV線路無功優化智能系統的研究與實踐

3.1.系統概述

自動化系統無功優化使用DotNet技術開發，并且通過C/S結構運行。在客戶端系統上運行后可以隨時訪問服務器，監控設備狀態在線補償。通過自動調度的第一側線系統參數局域網、服務器系統，以及通過GPRS和通訊領域的補償裝置、控制或訪問，以獲取工作現場補償設備的運行狀態。系統服務器用來訪問存儲在數據庫中的實時數據，數據庫使用SQLSERVER的設計與管理系統，客戶可以對數據庫的數據進行統計和分析，可以自動生成Excel文件存儲的統計報告的形式。

3.2.系統結構

系統是一個從最高層出發的遠程主控制系統，本地和遠程通信的兩個微機控制系統組成網絡，從操作的角度來看，功率實時根據模糊控制算法的數據因素來計算所需的補償線需要投入或補償電容器的能力，從而減少了用微機遠程通信傳輸來實現切換補償點線的局限，并確定開關電壓測量對象，然后通過遠程通訊網絡發送控制命令來調整對象，在控制下關閉所有設備，調整兩個控制參數。

3.3.無功補償遠程無線集控系統

使用一個遙控器設置GPRS無線通信技術、自動化設備、遠程監控、無線數據傳輸。控制顯示器的主要是一種單芯片16位微處理器和一套核心的監管系統、一套電信系統、智能手機芯片技術。該系統采用大規模集成電路技術，高精度A/D轉換器，微控制器技術、抗干擾技術，有可靠性高、精度高、功能齊全、易于安裝等特點。后端系統軟件靈活，易于安裝，操作簡便，裝有XP操作系統環境中常見的作業系統和Access數據庫軟件，并不需要單獨維護。

4.結論

變電所地網的設計應結合實際情況進行，在具體工程設計中應重點考慮地網布置，敷設深度，腐蝕及熱穩定校驗等方面。結合上文而言，在同一時間內，利用通訊技術來交換設備安裝點的電壓數據的實時監測，則很好地避免了為考核電壓單獨安裝電壓監測裝置需要到現場讀取數據的繁瑣。在配電網10kV無功補償智能系統中，由電壓開關模式首先決定要確定的補償和能力點的最佳位置。自動通過遙控通信技術和網絡技術的電容器投切控制，以實現兩個之間的上下位機的數據交換方式，下位機采集的補償點和測量電壓切換條件傳輸到主機電腦，個人電腦和調度室然后重點對變電站綜合功率因數和無功功率輸出，決定了交換條件、補償點，然后切換到下位機發送命令，達到功率因數和電壓雙控目的。無功電壓開關設備在電壓采樣中的無功功率和功率因數的通信技術，克服了同時采集電壓、電流、該設備體積大、成本高的缺點。

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