淺析智能型無功動態(tài)補償裝置功能

毛增洪

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，電力、電子設(shè)備在諸多行業(yè)得到了廣泛的應用，如：照明控制系統(tǒng)、開關(guān)電源、電動機調(diào)速設(shè)備、不間斷電源、整流器、數(shù)控機床、電子控制設(shè)備、EDM機械等等，其所產(chǎn)生的非線性電流以諧波的方式影響著電網(wǎng)并加重了它的負擔。

關(guān)鍵詞：諧波危害 智能無功動態(tài)裝置 作用

中圖分類號： S763 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，電力、電子設(shè)備在諸多行業(yè)得到了廣泛的應用，如：照明控制系統(tǒng)、開關(guān)電源、電動機調(diào)速設(shè)備、不間斷電源、整流器、數(shù)控機床、電子控制設(shè)備、EDM機械等等，其所產(chǎn)生的非線性電流以諧波的方式影響著電網(wǎng)并加重了它的負擔。而在常規(guī)的功率因數(shù)調(diào)整系統(tǒng)中，電力電容器與電力變壓器形成了一個諧振電路，使得諧波電壓和電流被放大，加重了諧波的危害程度。

諧波的危害：

1、諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災。

2、諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。 諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。

3、諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。

4、諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準確。

5、諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

我校工科樓變電所、理化變電所就相繼發(fā)生過多起補償電容器和投切接觸器無端燒毀的事例。（究其原因：該兩處變電所所管區(qū)域內(nèi)有實驗室、計算機機房等大量使用電子設(shè)備的負荷，而原功率因數(shù)調(diào)整系統(tǒng)采用的是常規(guī)普通型電容補償裝置，對諧波不能治理反而加大危害程度。）

常規(guī)功率因數(shù)補償裝置的缺陷：

1、控制特性差，運行可靠性低，控制器的采樣電流僅取一相，不能準確反映三相負荷功率因數(shù)的實際情況，（實踐中低壓配電系統(tǒng)中三相負荷不平衡情況較為嚴重）裝置無法對突變沖擊負荷實現(xiàn)動態(tài)跟蹤補償，導致誤補、欠補。

2、采用接觸器投切電容器投切沖擊電流大、易產(chǎn)生操作過電壓和合閘浪涌，對電網(wǎng)造成沖擊，電容器受沖擊，壽命短，接觸器觸頭易燒結(jié)，不宜頻繁投切等弊病。

3、由于裝置本身缺陷易造成的諧振現(xiàn)象，致使諧波電壓、電流再次放大，加重諧波危害程度，損壞供電設(shè)備和用電器。

綜上所述常規(guī)的功率因數(shù)補償裝置已不能適應現(xiàn)在日益發(fā)展的電力行業(yè)的要求，近年來，采用全新高科技，集微電腦、機電一體化、全自動高精度，利用可靠的光電隔離技術(shù)，實施對系統(tǒng)無功功率動態(tài)跟蹤，即時補償?shù)墓β室驍?shù)調(diào)整裝置應運而生，已逐漸替代老式的裝置。該裝置是一種由微電腦控制，集多功能電參數(shù)測量，監(jiān)視、分析、通訊、統(tǒng)計和無功動態(tài)補償融為一體，從而實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)路優(yōu)化的自動化管理。

裝置主要功能及特點：

1、控制物理參量：裝置的無功補償以系統(tǒng)無功功率作為控制物理參量，由系統(tǒng)電壓、功率因數(shù)和諧波電流超值予以限制，跟蹤采樣，克服了原先由功率因數(shù)取樣存在的取樣值與控制物理量不能對應，輕載低功率因數(shù)條件下容易發(fā)生的投切震蕩和補償呆區(qū)，使系統(tǒng)能在較高功率因數(shù)狀態(tài)下正常運行，并不受負載影響，補償效果更為明顯。

2、裝置采用無觸點大容量半導體器件投切電容器：正確敏捷的可控硅觸發(fā)技術(shù)，以無觸點投切電容器替代傳統(tǒng)的有觸點投切方式，從根本上消除了難免發(fā)生的操作過電壓、合閘浪涌和觸頭拉弧等諸多缺陷，電容器投切響應速度特快，可達到≤20ms，解決了采用接觸器投切電容器無法實現(xiàn)的快速頻繁操作和無法對許多突變沖擊負荷進行動態(tài)跟蹤補償。

3、組合方式靈活：當前在低壓配電系統(tǒng)中三相不平衡情況較為嚴重，三相對無功補償?shù)囊蟛灰粯樱b置采用分補與共補相結(jié)合的方式，根據(jù)“填平補齊”原則既可緩和三相不平衡，又能獲得最佳的投運效果，經(jīng)濟高效。

4、完善的保護功能：裝置具有過電壓、失壓、缺相、過電流、諧波電流超值保護和諧波電壓監(jiān)測功能，本裝置具有反相序、缺相切除全部電容器功能，并設(shè)有過壓保護，當母線電壓高于410V時，控制器的軟件閉鎖，停止投入電容器組。當欠壓時，母線電壓低于額定電壓380V時，控制器軟件閉鎖，停止切除電容器組。安全可靠，無需專人值守。

5、諧波檢測監(jiān)控功能：諧波對系統(tǒng)的影響已經(jīng)成為配電網(wǎng)絡(luò)一大污染，裝置對系統(tǒng)中存在的基波～25次諧波電壓含有率、諧波電流含有量和諧波電壓、諧波電流總畸變率進行實時檢測、分析、統(tǒng)計，由裝置管理軟件生成相應的表式和曲線。為用戶分析諧波源采取必要措施提供依據(jù)，同時裝置在參數(shù)設(shè)置項中有一項設(shè)置諧波保護定值，用于防止在諧波超值時投入電容器造成放大諧波電流的危害。

6、可調(diào)投切延時功能：裝置具有根據(jù)投切延時的不同要求可以設(shè)定調(diào)節(jié)，主要用于保證電容器充分放電，起到保護電容器的作用。

7、自動化管理功能：裝置以有線或無線通訊方式，經(jīng)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器與計算機聯(lián)網(wǎng)，由系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)分析軟件將裝置存儲數(shù)據(jù)、瀏覽、打印成報表和曲線，實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動化管理。裝置可存儲（60）80天系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，用戶根據(jù)數(shù)據(jù)分析表式和曲線，掌握配電網(wǎng)系統(tǒng)運行情況，找出系統(tǒng)運行薄弱點，予以克服與強化，達到優(yōu)化網(wǎng)架的目的。

效果分析：

1、裝置將系統(tǒng)無功補償設(shè)置在低壓負載末端，可提高變壓器輸電線路的利用率，降低設(shè)備及線路投資成本，對用戶而言可以獲得最大的經(jīng)濟效益，變壓器及輸電線路可得到充分利用。

（COSΦ2/ COSΦ1-1）×100% （COSΦ1為補償前的功率因數(shù)，COSΦ2為補償后的功率因數(shù)）

當負荷消耗的無功功率Q（或者無功電流Iq）由裝置輸出予以補償，則變壓器和輸電線路所承擔的負荷（視在功率）在補償效果達最佳狀態(tài)時（COSΦ≈1），僅為負荷消耗的有效功率。

功率因數(shù)每提高一個百分點，變壓器、輸電線路利用率也提高一個百分點。

2、改善負荷（電動機）啟動特性和運行特性，減少電網(wǎng)污染，延長變壓器及輸電線路的壽命：

裝置實現(xiàn)動態(tài)即時跟蹤，對突變沖擊負載就地采用動態(tài)跟蹤補償可消弱沖擊負荷（大負荷）啟動時對電網(wǎng)的沖擊，既改善了負荷（電動機）啟動特性和運行特性，又改善了電網(wǎng)污染，同時可延長變壓器、負荷受電設(shè)備和電容器的使用壽命，使用戶獲得優(yōu)化的電能品質(zhì)。

結(jié)束語：

通過以上分析，不難看出采用智能無功動態(tài)補償技術(shù)，可以根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況，進行復雜的綜合分析、運算和優(yōu)化處理（包括對歷史記錄的分析處理）實現(xiàn)快速、準確、可靠的無功補償優(yōu)化控制，加以裝置配置有數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制系統(tǒng)，能使輸配電網(wǎng)有效地聯(lián)調(diào)，從而得到更好的無功補償效果。總之，該裝置是目前變配電系統(tǒng)使用的功能較齊備和安全可靠的功率因數(shù)調(diào)整設(shè)備，因而得到了廣泛的應用。我校獨墅湖校區(qū)新建變電所、前述老校區(qū)部分變電所自采用更換該裝置后，經(jīng)過幾年來的運行實踐，結(jié)果表明，低壓變配電系統(tǒng)中的功率因數(shù)指標始終控制在設(shè)定值（COSΦ=0.95±0.02）以上范圍內(nèi)，而且設(shè)備運行穩(wěn)定，性能良好。

參考文獻：

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[2] 沈佩琦. 金塘區(qū)域配網(wǎng)無功情況調(diào)研及應對措施探討[J]. 電氣技術(shù). 2013（09）