低压无功补偿装置

低压无功补偿装置（精选10篇）

低压无功补偿装置 篇1

低压无功补偿装置是配电系统主要的设备之一,其在提高供电质量,减少电力损失,改善供电电压方面发挥十分重要的作用和意义,因此,配电部门都对低压无功补偿装置的安全运行十分重视。低压无功补偿装置一般处于配电网的最末端,该装置的负荷能力是保证居民正常用电关键。但是在低压无功补偿装置应用过程中,其中还存在不少问题,为了进一步提高配电系统的供电质量,降低线损,提高电压质量,电力部门需要高度重视低压无功补偿装置各种问题,及时采取措施将其解决。

1.信号采集存在突出问题和解决对策

在低压无功补偿装置中,信号采集主要是由设备中的穿心互感器和信号线组成,当信号采集过程中设备内部的穿心式互感器出现变化和电力系统的需求存在差异后,就会导致采集的信号存在较大的差错,信号输入过程中也会存在较大的差异性,直接影响到低压无功补偿装置的补偿效果。此外,经过低压无功补偿装置的穿心互感器所采集的信号仅仅为5A大小,如果系统中信号传输线直径过小,就会导致信号衰减大大增加,直接影响到设备的补偿效果。解决对策是保证采样比和计量变比尽量保持在一致水平上,要确保低压无功补偿装置信号传输线直径大小,一般采用BV-25以上直径的信号线比较合适。

2.低压无功补偿装置设备定值设置导致补偿效果不佳和解决对策

低压无功补偿装置主要依靠信号采集回路进行信号传输,同时先设定好的固定数值进行比较,然后确定电容器投切回路数量,由此看出,在设备中依靠逻辑控制定值是否合理将会直接对低压无功补偿装置的补偿效果产生最直接影响,最终导致低压无功补偿装置的补偿效果不好。出现这种问题主要包含以下几个方面:首先,信号逻辑分析投入门槛过低,导致设备的补偿柜一直处于欠补状态,解决这方面问题对策是在设置投入门限时,应该高出供电部门给出的额定功因数标准的0.1~0.3左右,现阶段,在电力系统中的逻辑控制器本身在设计和制造过程中,精度存在一定的差异性,因此在设置过程中,必须对逻辑数值设定进行全面的考虑,一旦存在差异性就会导致低压无功补偿装置欠补;其次,切除门限过高。由于在电网运行的无功表为双向累加,不管在设备中是过补还是欠补无功电表的计数器始终处于正向运转过程,当切除门限过高时,很容易产生过补现象,因此解决这个问题就需要结合电路的实际情况,要适当降低一些切除门限,一般将这个标准设置为0.97比较合适;最后,投切延时门限设施过长。和低压无功补偿装置负荷对无功需求响应速度存在很大的差异性。解决这个问题就需要结合配电系统中电力负荷的变化特点,要设置科学合理的投切演示门限。

3.低压无功补偿装置可控触发模块存在问题和解决对策

在低压无功补偿装置投切过程中,可控触发模块损坏现象十分突出,从元件损耗率角度分析,可控触发模块是高度消耗品,消耗导致的问题是设备出现损坏的一个主要原因。但是从客观角度分析,在设备运行过程中,一些其他方面的情况也会造成触发模块损坏。首先,在触发模块安装过程中,安装的正确与否会对触发模块的损坏情况造成一定威胁,特别是在导线连接过程中,一定要保证各个导线的连接部分紧密结合,不出现松动现象,避免因为脚位和电路不符导致触控模块出现损坏现象;其次,当线路中存在较高的谐波时,线路中的电压和电流波形会在谐波影响下而出现严重变形现象,基波电路增大后会引发模块触头被烧坏,导致低压无功补偿装置中相和相之间,相和地之间存在短路故障,最终导致可控触发模块损坏;再次,当线路中不平衡电流的范围增大之后,散热片的面积较小,导致热量不能均匀散发出去,热量长时间蓄积导致触发模块出现严重的损坏现象。特别是处于夏季时节,有的配电室的温度十分高,在这种情况下,温度就成为引发可控触发模块故障主要因素之一。面对这种问题需要工作人员采取必要的降温措施;最后,可控触发模块出现故障之后,与触发模块自身质量有很大关系。现阶段,我国国产的可控触发模块多种多样,质量参差不齐。而随着电力系统不断发展,对低压无功补偿装置要求越来越高,当电力系统内有超过3次的谐波超标,系统中的谐波电流就会全部流过低压无功补偿装置,对低压无功补偿装置保护功能的发挥将会产生严重影响,因此,设备选型十分重要,最好选择那些抗涌流、抗谐波和承受谐波冲击能力强的可控触发模块。综合上述问题,解决上述问题可以采用提高晶闸管的耐压级别和增加晶闸管的功率提高设备运行质量,一般晶闸管的耐压和电流应该选择高于回路电压和电流2.5倍以上。

4.电容器问题和解决对策

现阶段,在低压无功补偿装置中,电容器多数都是自愈式电容器。在设备运行过程中导致电容器出现损坏的主要原因包含以下几个方面:首先,由于补偿控制器自身存在质量问题,导致设备出现误投或者误切导致电容器被损坏;其次,在低压无功补偿装置补偿瞬间,投切的涌流非常大导致电容器出现损坏;再次,线路中三相电流和电压长时间不平衡导致电容器被损坏;最后,在回路中存在叠加电压导致电容器被损坏,这种问题主要是由于控制器设置的投切时间比较短而导致。解决上述问题可以采用以下几方面对策:第一,选择使用质量较高的控制器。当设备补偿时瞬间电流非常大时,建议在设备中串联一个电抗器元件;第二,如果发现存在缺相或者三相电流电压长时间不平衡时,应该及时查找线路原因,及时采取措施将其解决;第三,控制器投切时间不宜太短,避免出现叠加电压。总之,要针对低压无功补偿装置运行过程中存在的种种问题,采取针对性措施将其解决,确保供电质量。

摘要：在电力系统中电压无功装置的主要功能是减少线损,稳定电压,确保供电质量,提高整个供电系统的供电能力。最近几年,随着电力系统不断发展,供电网络趋于大型化和复杂化,低压无功补偿装置存在的问题逐渐的显现出来,这时就需要工作人员及时采取措施将其解决。本文主要结合实际情况,就低压无功补偿装置存在的若干问题进行了论述,然后提出了相应的解决对策,希望通过本次研究对更好保证供电质量有一定助益。

关键词：电力系统,低压无功补偿,若干问题,探讨

参考文献

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低压无功补偿装置 篇2

摘 要：随着电力事业的发展和国家电网的日趋复杂，低压用电负荷增长幅度越来越大，随之而来的问题也越来越多。目前，低压配电系统普遍采用低压无功补偿的方式进行补偿，无功补偿对于低压配电系统的工作效率有很大程度的提高，了解低压无功补偿的原理、方法、规律以及技术对于低压配电系统的完善和发展有很大的帮助。低压无功补偿不仅能够减少电能耗提高工作效率，同时能够加快电力事业的发展。本文充分介绍了低压无功补偿在低压配电系统中的应用的重要性，从低压无功补偿的原理、配置原则、补偿方法等方面进行解析，深入分析低压无功补偿在低压配电系统中的应用。

关键词：无功补偿；低压；配电系统

低压无功补偿在低压配电系统中的作用非常重要，研究低压无功补偿对于配电系统的发展和国家电网的改进和完善有很大的帮助。

1.低压无功补偿的原理

低压无功补偿的根本原理是设置无功功率补偿装置。即在变配电所抵押或者高压母线上并联电容器或者相机，以此来补偿所需部分或者全部无功功率，从而提高设置点用户的功率因数，达到减少网络输送无功功率以减低损耗的目的。无功补偿装置能够使配电系统的所有无功补偿都保持一种高精度的状态，能够减少能耗，达到节能减排，从而减少企业能耗和开支，提高电能质量。

如今，无功功率补偿普遍采用并联电容器，因为并联电容器以其独有的优势取代了同步调相机，例如，并联电容器能耗低，成本小，便于安装，方便维护等等。本文主要研究电容器无功补偿。

低压无功补偿根据电容器安装的位置不同主要分为三种补偿方式。即分组补偿、集中补偿以及就地补偿。

1.1分组补偿

分组补偿也叫分散补偿，是普遍采用的一种补偿方式。就是将电容器分组装设在功率因数略低的低压或者高压母线之上，分散补偿功率。这种补偿方式具有范围小、效果强的优点。

1.2集中补偿

集中补偿即为提高变电所的功率因数，将电容器集中装设在总降压变配电所10KV的母线之上，从而使变配电所要供电的范围无功功率平衡。集中补偿的优点是能够减少损耗，提高供电电压的质量。

1.3就地补偿

就地补偿又叫个别补偿。即将电容器装设在用电设备旁边，从而实现就地补偿。就地补偿方式具有提高用电设备的电压质量的优点。

2.低压无功补偿的配置原则

无功补偿的目的是为了最大限度的减少无功功率的传输能耗，提高输配电设备的效率和质量，针具配电的原理的特点，低压无功补偿应该遵循就地补偿、分级补偿的原则，具体主要包括以下几点：首先，局部平衡结合总体平衡，以总体平衡为辅，局部平衡为主。其次，电力补偿结合用户补偿。在配电网络中，用户消耗的无功功率占总消耗的一半甚至以上，而其余的无功功率消耗在配电网中。

3.低压无功补偿在低压配电系统中的重要性

首先，无功补偿能够有效地稳定电压。电压的稳定性对于电力运输的过程中起着重要的作用，提升配电系统电力质量的前提是稳定电压。使用无功补偿的方式不仅能够对电力的输送过程实现电压的稳定，还能够减少电能的损耗。其次，无功补偿能够节省电力企业的开支。 无功补偿的使用对于减少企业开支，节省电力能源，帮助企业减少机器使用的电力损耗有很大的作用。通过使用低压无功补偿能够控制电力的使用，节省能源。

4.低压无功补偿的方法

随着社会的发展和经济的提高，社会不断进步，电力行业的发展也日新月异，逐步稳定和完善，随着电力行业的发展，对于配电系统提出了更好的要求。这也加重了当前配电系统的负荷，对于无功补偿的要求越来越高。我国配电系统随着社会和电力行业的发展而发展，当前对于配电系统的无功补偿主要有以下几种方式方法：

4.1采取集中补偿的方式

集中补偿的方式是通过低压并联电容器对配电变压器进行补偿。集中补偿方式对于配电系统的发展有很大的作用。目前，低压自动补偿装置是根据相应的功率因数进行自动投切，集中补偿的方式能够更好地进行投切。集中补偿能够更好地让企业及时发现用电过程中的一些问题，使得电压运行检查工作更好的进行。

4.2对线路中采取静止或者同步补偿的方法

当前，在远距离的输电路线中大多采用静止补偿方式，即在线路中安装补偿装置，静止补偿能够有效的稳定电压，提高电容量，具有较强的调节能力。但是在实际操作过程中也存在一定的问题，主要有三点：首先，在输电线路中安装无功补偿装置时要选择合适的位置。其次，合理设计无功补偿范围，减少外力原因对于系统的影响。最后，对无功补偿装置进行定期检查和维护，减少问题的发生。

4.3对用户终端采取分散补偿的方法

用户作为输电过程的最后环节，对用户终端进行分散补偿能够提高电压利用率，降低电气破坏率，在进行的过程中应该注意随时补偿，设置保护装置，设计合理的运行模式，将抵押电容组和电机连接在一起，减少流通过程的电能损耗，提高工作效率。

5.低压无功补偿带来的效益

低压无功补偿对于改善电能质量、减少电能损耗、提高设备效率有重要的作用。低压无功补偿在低压配电系统中的应用给电力系统带来了很大的效益。它能够改变功率因数，降低配电系统中电压的损失，通过改善电能的质量，使电压更加稳定，从而达到减少损失、节省企业开支的目的。此外，无功补偿的使用增加了配电系统的裕度，很好地挖掘了电力系统的潜力。

总而言之，电力系统在进行低压无功补偿的过程中，一定要对低压线路的具体特征进行具体的分析，根据低压线路的具体特征设计出最为适合的运行模式，最终实现有效地提高配电系统的工作效率，达到电力系统阶段性的进步和改革。

6.结语

低压无功补偿在低压电配电系统中的运用使得电力系统得到了很大的改善，保障了用户的电压水平，维持电流的顺畅流通。大力推广低压无功补偿技术能够给电力系统带来很大的经济效益。

参考文献：

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[2]郭涛.低压无功补偿装置在配电网中的应用分析[J].科技与企业，2014，（03）：76-77.

低压动态无功补偿装置的应用 篇3

近年来, 随着城乡电网改造的实施和深入, 在0.4k V级电网上安装低压动态无功补偿装置, 可以提高供电质量、挖掘供电设备的潜力、降低线损等, 越来越被大家所共识。低压动态无功补偿装置一般由微控制器、投切电容器用开关、电容器组、空气开关、熔断器、不锈钢壳体等组成。其结构简单、投切方便灵活、节能效果显著, 因而全国大约300多家企业生产无功补偿装置。但其中多数是技术水平低, 缺乏较齐全的检测设备, 生产量小, 质量难以保证。尤其作为无功补偿装置关键单元的控制器和投切电容器的开关更是差异悬殊。本文就无功补偿装置的一些核心单元进行了重点剖析, 并记录了一台西安某电气公司生产的无功补偿装置在供电局中的实际运行情况。

2 无功补偿的意义和原理

2.1 无功补偿的原理

电网输出的功率包括两局部:一是有功功率, 二是无功功率。直接耗费电能, 把电能转变为机械能、热能、化学能或声能, 应用这些能做功, 这部分功率称为有功功率;不耗费电能, 只是把电能转换为另一种方式的能, 这种能作为电气设备可以做功的必备条件, 并且这种能是在电网中与电能停止周期性转换, 这部分功率称为无功功率。例如电容器树立电场所占的电能, 电磁元件树立磁场占用的电能。当电流在电容元件中做功时, 电流滞后电压90℃, 而电流在电感元件中做功时, 电流超前于电压90℃, 在同一电路中, 电容电流与电感电流方向相反, 互差180℃。假如在电磁元件电路中有比例地装置电容元件, 使两者的电流互相抵消, 使电流的矢量与电压矢量之间的夹角减少, 从而进步电能做功的才能, 这就是无功补偿的道理。

2.2 无功补偿的意义

(1) 补偿无功功率, 能够增加电网中有功功率的比例常数。

(2) 减少发、供电设备的设计容量, 减少投资。例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时, 装1Kvar电容器可俭省设备容量0.52KW;反之, 增加0.52KW。对原有设备而言, 相当于增大了发、供电设备容量。因而, 对新建、改建工程, 应充沛思索无功补偿, 便能够减少设计容量, 从而减少投资。

(3) 降低线损, 由公式△P%= (1-cosΦ1/cosΦ2) X100%得出其中cosΦ1为补偿后的功率因数, cosΦ2为补偿前的功率因数则cosΦ1>cosΦ2, 所以进步功率因数后, 线损率也降落了。减少设计容量, 减少投资, 增加电网中有功功率的保送比例, 以及降低线损都直接决议和影响着供电企业的经济效益。所以, 功率因数是考核经济效益的重要指标, 规划、施行无功补偿势在必行。

3 无功补偿装置结构和主电路

补偿装置主要由柜体、控制器、空气开关、避雷器、电容器、熔断器和复合开关等组成。其主电路图如下 (方框内部是补偿装置主电路;方框外部是低压配电网) 。

4 智能控制器

现在多数厂家的控制器, 运算单元多以51系列单片机为主, 其缺点是: (1) 硬件资源有限, 指令功能、运算能力弱。要将信号采样, 电量计算, 电网谐波分析, 电容器投切, RS-485远程通讯和近距离RS-232无线通讯功能都由51单片机来完成, 存在很多困难; (2) 其外扩芯片多, 控制器整体结构复杂, 可靠性降低; (3) 控制策略单一, 遥信能力弱:控制器控制策略是以功率因数为依据, 或以无功控制为依据, 这种简单控制策略容易导致电网轻载时控制器误动作, 使线路过补; (4) 控制器保护功能不完善, 达不到电力行业标准DL/T597-1996<<低压无功补偿控制器订货技术条件>>中所规定的功能。 (即控制器应具有过压、欠压、投切延时保护功能, 电容器投入、切除门限功能, 循环投切功能, 面板应具有硬件或软件闭锁功能, 防止小负载时电容器投切振荡功能, 抗干扰功能。)

鉴于目前无功补偿装置的现状, 本文在比较了多种无功补偿装置的优缺点后, 研制了一种基于数字信号处理器为核心的智能低压无功补偿装置控制器。

HWJKF-12F型低压无功补偿智能控制器以高速微处理器为控制核心, 其功能强大、抗干扰能力强、运算速度快, 产品采用贴片工艺制造。产品质量可靠, 其通过与并联电容器装置配套, 控制补偿电容器自动投切, 以提高功率因数, 提高电力变压器的利用效率, 降低线损, 改善电压质量。

控制器在正常工作时, CPU作为主控计算机, 是整个控制电路的核心, 实现采样的数据计算, 逻辑控制, 接收信号并进行控制计算、显示。所有的对外接线端子均可承受上千伏的电压冲击而不影响正常工作, 电路具有极高的抗干扰能力。优越的“软件电子狗”电路和容错技术, 可以自动发现程序运行错误并瞬间复位计算机, 彻底杜绝了“死机”现象, 因此控制器没有“复位”键。该控制器自动化程度高, 操作方便, 并且适用性强。既可以控制等容量电容器又可控制不等容量电容器或者等容和差容混合情况。具有供值班员使用的运行设置和供安装维护人员使用的调试设置。用户无需提供变电站设备参数和运行情况。同时具有自动控制、手动操作等多种工作方式。控制器控制算法先进:当以电压为控制物理量时, 实测电压处于电压上下限之间时控制器维持现状不动作。实测电压高于电压上限时, 延时开始计时, 当延时大于预先设定值时, 控制器发出切电容器命令。实测电压低于电压下限时, 延时开始计时, 当延时大于预先设定值时, 控制器发出投电容器命令。当以无功功率 (PF) 为控制物理量时, 当功率因数低于目标功率因数下限且实测无功功率大于某路电容容值时, 延时开始计时, 当延时大于投切延时, 控制器发出投电容器命令。当功率因数高于目标功率因数上限时, 控制器计算需要切除的电容, 延时开始计时, 当延时大于投切延时, 控制器发出切电容器命令。

控制器自身具有保护盒故障诊断功能, 能抵抗严重的谐波干扰, 不会出现控制电压误判并引起误动作, 具有动态自检功能, 控制器内部控制参数出错以及非严重性故障均可报警并闭锁。当出现电网电压过高或过低时, 自动切除电容后报警并闭锁, 故障消失后可自动恢复工作。

控制器硬件结构框图如图2。

软件编制总体结构框图和部分模块流程图如图3, 图4。

5 并联电容器用的投切开关

在0.4k V级的配电网中, 目前无功补偿装置投切电容器开关是用接触器或晶闸管实现的。若用接触器投切电容器, 缺点是: (1) 投入电容时, 由于很难控制在电压过零时投入, 因此易产生涌流、触点间打火、烧损触头; (2) 切除电容器时又不易控制在电流过零切除, 使触头粘联、拉弧; (3) 过大的涌流还会对电容器造成损害, 缩短电容器使用寿命。若采用晶闸管 (又称固态继电器) 来投切电容器, 其优点是电压过零触发导通主回路、无拉弧、动作响应快、可大幅度限制投切涌流, 特别适合频繁投切。其缺点是: (1) 功耗大, 且随电容电流的增大而增大; (2) 晶闸管电路本身是谐波源, 大量使用对低压电网易造成谐波污染。

基于以上情况, 西安某公司研制出了一种新型开关-复合开关。复合开关主要有控制板, 晶闸管与磁保持继电器组成, 原理框图如图5所示。

复合开关投入电容器过程:1) 控制信号的检测:复合开关必须检测由控制器发来的控制信号, 这个过程是由复合开关内的单片机通过采集I/O口的状态获得, 具体如下:控制信号经过隔离用的快速光耦, 再经过低通滤波电路传递到单片机I/O口上.单片机定时扫描I/O口的变化, 再利用软件滤波去除干扰, 确定出正确的信息, 最后依据此信息决定开关的开合。2) 投入动作过程:先投可控硅, 可控硅的触发电路由两个带有过零检测功能的光耦及附属滤波电路组成。只有在单片机发出的投切信号及电网此相电压过零条件同时成立情况下, 两光耦才导通, 把交流触发信号送给可控硅, 让可控硅导通。可控硅导通后, 接着驱动磁保持继电器吸合, 使两路开关并联工作于同一相, 直到磁保持继电器可靠闭合后, 取消投切信号, 截断光耦, 断开交流触发信号, 让可控硅靠自身特性截止, 让磁保持继电器独立工作.至此完成投入动作。3) 切除动作过程:先让断开的可控硅导通, 接下来驱动磁保持继电器分开, 让可控硅独立工作到磁保持继电器不再抖动, 再让可控硅断开。至此完成切除动作。

6 运行情况

利用以上相关技术, 西安某公司先后设计并生产了四百多台低压动态无功补偿装置, 产品分别在西安、新疆、青海、河南、东北等地挂网运行。产品投入市场2年来, 现场运行情况一切正常, 受到了用户一至好评。下面是西安市供电局在幸福路10#杆挂网的一台无功补偿装置运行情况记录。

7 结论

从低压动态无功补偿装置的研制和挂网运行情况来看, 产品很好地满足了当前农网、城网电网自动化改造的需要, 较好地解决了0.4k V低压配电网的无功功率补偿问题, 提高了电网的功率因数、降低了线损、改善了供电质量。

参考文献

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试述低压电网中的无功补偿 篇4

关键词：低压电网 无功补偿 装置 应用

无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

低压电网中的无功补偿是对低压电网中的无功功率进行补偿的措施，旨在提高低压电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压电网的供电环境。低压电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性。

一、低压电网中的无功补偿原理

配电网中的用电设备（如感应电动机、变压器、电抗器、电焊机等）大部分是感性负荷，通常感性无功功率的电流相位滞后于电压相位，而容性无功功率的电流相位超前电压相位。故常用容性无功功率补偿感性无功功率，以减少电网无功负荷，由于超前电流与滞后电流的互补作用，也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时，使无功功率减少，从而达到了提高功率因数的目的。

二、低压电网中的无功补偿方法

1.随机补偿。随机补偿主要是对电磁感应中的无功功率进行补偿，常用于电动机的无功补偿。随机补偿伴随着电动机的开启与关闭同时补偿与消失，能够自动进行无功功率的补偿，不需反复进行补偿调整，因此具有简单方便，灵活的优点。

2.随器补偿。随器补偿主要是将低压容量通过低压保险接在配电变压器上，用来对配电变压器空载无功功率的补偿。此种补偿方法能够有效地平衡配电变压器的空载无功功率，从而提高变压器的利用率，有效降低电网的无功损耗，因此，随器补偿具有较高的经济性价比，是目前最常采用也最有效的无功补偿。

3.中间同步或静止补偿。这种补偿方法主要是在无距离低压电网线路中间安装同步调相机或静止补偿装置来完成无功补偿工作。此种方法在线路输电过程中，能够稳定电压，同时对多条输电线路进行降耗补损，并具有较强的调节性能。

4.终端分散补偿。用户终端分散补偿能够在低压电网终端进行有效的补偿，提高用户电器设备的安全性，还能提高电压利用率。

此外，在低压电网中的无功补偿方法还有等网损微增率补偿法、无功经济当量补偿法、低压集中补偿法、跟踪补偿等，这些方法都能够有效的对低压电网进行无功补偿，保证电压的稳定性，提高利用率。

三、低压电网中的无功补偿装置的选择

1.静态补偿装置。静态补偿装置一般为机械式接触器投切电容器组，适用于负载变化较小的场合。

2.动态补偿装置。动态补偿以晶闸管作为执行元件，通过跟踪监测负荷的无功电流或无功功率，对多级电容器组进行分组投切，适用于负载变化大，情况复杂的低压电网。

四、低压电网中的无功补偿装置的应用

低压电网中的无功补偿装置能够有效的实施无功补偿，是低压电网中的无功补偿的主要手段，能够提高无功功率因数，降低损耗，稳定电压，因此，在电网中应用无功补偿装置是最为有效的选择。在实际应用中，根据不同情况安装不同的补偿装置，在选择随机补偿方法时，就要用到就地无功补偿装置，实现最方便的无功自动补偿。而对于需要在多条线路节点上实现自动投切要求，并减少变压器无功负载时，就要应用集中无功补偿装置。目前在农网中应用的还有静止无功发生器，这些无功装置的应用，大大提高了低压电网的性能。

五、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

1.节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但減少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

2.降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= （1-I2/I1）×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

3.改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：

△U=（PR+QX）/Ue×10-3（KV） 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；配电线路：X=（2～4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的变压器：X=（5～10）R QX/Ue=（5～10） PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的。 可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

4.三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

△S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

六、结语

低压无功补偿装置 篇5

电力系统中为了降低线路损耗、提高功率因数和电能质量，通常在用户端或变电所进行无功功率补偿。低压成套无功功率补偿装置(简称补偿装置)简单经济、易于控制是无功功率补偿最为常用的方法。

补偿装置是低压成套开关设备和控制设备的特殊类别。它既有成套设备的一般特性，同时又有电容器、电抗器、控制器等元件的特殊要求。IEC 61439系列是低压成套开关设备和控制设备的标准，阐明了其使用条件、结构要求、技术性能和试验。考虑到GB/T 15576—2008[1](下简称15576)与IEC 60439—1:1999[2](下简称IEC 60439—1)的关联性，随着IEC 61439—1Edition 2.0[3](下简称IEC 61439—1)的国产化，低压补偿装置的标准会做出相应调整。本文通过IEC 61439—1(IEC 61439—1有3种验证方式，本文仅讨论试验验证verification test。)与IEC60439—1的差异给出了涉及补偿装置新增及变动的试验项目。随着对电网电能质量要求的提升，抑制涌流与谐波在补偿装置中有了更高要求。本文结合标准与实际试验分析了电抗器对补偿支路电气参量的影响以及对涌流、谐波、温升试验的影响，并对15576中部分有待完善电气性能试验条款进行分析，由于IEC 61439不涉及15576中电气性能试验部分，所以439系列标准换版对此部分没有影响。希望得出的结论对生产企业制定技术条件、产品设计以及标准开发有所帮助。

2 15576有变化的试验项目

2.1 IEC 61439—1新增的试验项目

2.1.1 材料与部件的强度

IEC 61439—1对空壳体的要求与试验和IEC62208/GB/T 20641[4]基本等同。IEC 61439—1增加了针对壳体的以下试验：耐腐蚀、绝缘材料耐热性、灼热丝、耐老化、提升、机械冲击、标志试验。

15576中所涉及壳体试验的部分为7.17基本环境试验，包含环境温度、耐老化、耐腐蚀3项试验。IEC 61439—1中耐腐蚀与耐老化试验与15576中的相同点在于试验方法基本相同，需要注意的是IEC 61439—1耐腐蚀性试验严酷等级B与15576中对应的试验细节不同：一为2个12合计24 d的存储;另一为12和14合计26 d的存储。不同之处为IEC 61439—1中的此两项试验并不仅限于户外型设备，而15576中的壳体试验仅考虑户外型。

15576中7.17.1环境温度性能试验目的为考核含电子器件的补偿装置在规定的环境空气温度上限和下限情况下长期运行的可靠性。IEC61439—1中不含此项试验。

IEC 61439—1中的绝缘材料耐热性、提升、机械冲击、标志、灼热丝几项试验为15576所不包含项目，这几项试验在此不详述见文献[4]。

2.1.2 冲击耐受电压

IEC 60439—1中7.1.2.3.4和8.2.2.1给出了免除冲击耐受电压的条件，而IEC 61439—1中对于冲击耐受电压试验为强制性。有关试验方法见文献[1]。这里要注意的是对抽出式补偿装置在IEC 61439—2中对抽出式部件隔离位置的试验布置有特别要求。

2.2 有变化的试验项目

2.2.1 工频耐受电压

IEC 61439—1与IEC 60439—1关于同一额定绝缘电压对应的试验电压值有所变化。以补偿装置常见的额定绝缘电压690 V为例，IEC61439—1中试验电压为1 890 V，而IEC 60439—1为2 500 V。

另外，对于试验用变压器的输出短路电流也有变化：IEC 61439—1要求试验用变压器输出端子短路时输出电流至少200 mA，而IEC 60439—1只要求交流电源有足够功率维持试验电流。

实际当中，用于投切电容器的复合开关或晶闸管开关主要由电力电子元件组成，其相相之间耐压一般达不到主回路相应的要求。此处的试验布置宜在15576中有所描述。

2.2.2 防护等级

对于IPX1而言IEC 61439—1放宽了试验条件，允许以移动滴水箱代替转动试品。IEC60439—1严格按IEC 60529/GB 4208的要求不允许移动滴水箱。

2.2.3 机械操作

IEC 61439—1对于机械操作的次数由IEC60439—1的50次变为200次。这对于补偿装置的结构设计要求更为严酷。

3 15576部分试验条款讨论

3.1 谐波试验

3.1.1 电抗器

电抗器对于涌流、温升、谐波等试验均有影响首先进行讨论。

图1为补偿装置含电抗器支路单相示意图。对于三相电路由于电源与负载的对称性单相分析结果适用于三相。图1中开关S为补偿支路保护器件和投切装置的合并简化，由于支路各个元件间连接线很短故可认为支路的电阻为零。Xh L与Xh C为电抗器、电容器在h次谐波下的阻抗值，h=1为基波条件，此时下标1省略且XL≪XC，并定义电抗率X%=XL/XC。

串联在补偿装置支路的电抗器用途主要为抑制涌流与滤波。抑制涌流利用了电抗器电流不能突变的原理，一般工程中采用电抗率为0.1%～1%的电抗器。实际中有很多补偿装置不配有串联电抗器，此时系统电抗和变压器漏抗起到了抑制涌流作用。当补偿装置容量较大变压器漏抗较小时，仅由系统的电抗便不能满足抑制涌流的要求，从而需要加装电抗器。滤波的基本原理是使电抗器与电容对某次谐波呈现低阻抗，即串联谐振使得谐波电流被短路到本支路。此时电抗率的选择要依据滤波次数、系统参数而定。由于谐波无功功率尚未有定义。本文中无功功率仅指基波。

首先分析基波时的情况。

可见支路串联电抗器后电容器端电压和电流幅值与不串联电抗器相比会随电抗率增大而增大。对电容量不可调电容器而言其不变电气参数为其电容量即C，在基频下XC恒定。电容器额定电压VCn，额定电流ICn，则额定容量QCn=V 2Cn/XC，额定电流ICn=VCn/XC，运行容量QC=V C2/XC。一般情况下，制造商会选择额定电压大于补偿装置额定电压的电容器，以留有设计上一定的裕度。但此时仍应考虑当X%增大导致VC>VCn时，过压过流给电容器带来的危险。另外当补偿装置分支不串联电抗器，即X%=0,QC一般小于QCn，说明支路不带串联电抗器补偿装置的电容器运行于其额定容量以下。

3.1.2 LC无源滤波基本原理

图1中从电压输入端看支路在h次谐波下的阻抗值Zh=h·XL-XC/h=XC(h·X%-1/h)。谐振点

当h2=1/X%或h2接近于1/X%支路对h次谐波电流呈现低阻抗，使得谐波电流不流入系统。

图2为电气系统谐波等效电路，这里将谐波源简化为电流源[5]。Xhs表示系统在h次谐波下的感抗，基频下低压系统感抗已不能认为远远大于电阻。但本段中系统感抗为基频值经h倍放大而电阻在任何次谐波下为常量，故省略电阻部分。经计算可得：

对h次谐波：当Xh L>Xh C即补偿支路对h次谐波呈感性。补偿支路起分流作用流入系统谐波电流减小;当Xh L=Xh C补偿支路对h次谐波短路，谐波电流完全流入补偿支路;当Xh L

由以上分析可知，补偿支路对h次谐波呈容性时有放大系统谐波的可能性;滤波的设计要综合考虑系统与补偿装置的参数。本段的分析认为电容器与电抗器的物理参数不变，实际设计中要考虑这些参数随环境参数比如：温度、湿度、大气压等的变化。

3.1.3 15576中谐波标准评述

15576中对于谐波方面的标准主要引用文献[7]，并按总谐波电流滤除率来区分滤波及抑制谐波。

文献[7]中对于每个电压等级下各次谐波电流均有限值要求，但实际使用或试验时由于系统短路阻抗及协议容量等参数难以确定，故各次电流谐波限值难以确定。文献[7]中对于15576所适用的交流1 000 V及以下设备仅有380/400 V一档电压电流要求，而对于矿业常用的690 V及作者所接触过的800 V,1 000 V柜体无任何规定。使得文献[7]在部分试验条件下判据失效，例如对于额定电压690 V带滤波补偿装置的试验而言谐波电压的判据不存在。由以上分析可知补偿设备支路对某一次谐波有抑制或滤除作用时，对另一次谐波有放大可能。举例：实践中某补偿装置的总谐波电流及5次谐波电流在设备投入后减小但7次谐波电流增大。补偿装置目的为改善电能质量，这种部分谐波电流被放大的情况明显违背了初衷。更为合理的判定方法应该将各次与总谐波电流综合考虑。

从以上分析可知，当一个补偿装置含有针对两种及两种以上谐波进行滤波的分支时，各个分支不同的投切顺序会对于系统谐波有不同影响。建议制造商给出相应的投切顺序，以免引起谐波放大。

3.2 温升试验

15576中7.3规定温升试验电压应使电容器支路电流不小于其额定电流，由3.1.1中可得出

即温升试验分支电流大小可通过调节试验电压幅值进行改变。当补偿装置支路含电抗器时电压升高幅度要低于不含电抗器的情况。须注意V的升高有可能导致电容器过压运行。当补偿装置中有多种额定电压不同的电容器时由于各支路从同一母排取电单靠调节电压幅值很难达到标准中对电流的要求。例如：额定电压380 V的不含电抗器补偿装置分支含400 V和450 V两种电容器。当调节试验电压为450 V时可满足标准中对试验电流的要求，但此时部分电容已处于过压状态。

3.3 涌流试验

补偿装置分支合闸并入系统瞬间，将会产生高频、高幅值的合闸涌流。涌流过大将会造成电容器损伤、保护装置误动，其电动力会造成设备结构损伤，尤其对于频繁投切的场所涌流的控制尤为重要。

按照线性动态电路理论，图1中开关闭合后涌流大小与电源电压、电容与电感的参数、电容器投入前电压有关。涌流大小及分析方法见文献[6,8]。可以得出，当在电源电压瞬时值与幅值接近时投入产生涌流最大;补偿支路的电抗器可以有效地减小涌流;由于电气系统三相对称性当三相同一时刻合闸，三相电流不会同时达到最大或最小，可以通过分相延时投切使得每一路涌流达到最小。

15576中未明确规定涌流的试验电压，由于试验电压幅值对合闸后电压电流的影响很大所以试验电压的规定尤为重要。实际使用或试验中随着补偿装置各个分支的投入系统电压逐步升高，此时至少应对所考察支路投入时电压进行记录以保证试验的准确性;再者，涌流试验目的是为了保护支路元件不受过流影响，考虑到电容的增压作用所以标准规定对最后一路进行试验。实际使用中由于系统电气参量的瞬变性以及手动投切的随机性每一条支路均有可能作为最后一路。所以标准宜将“最后一路”改为对参数不同支路分别进行试验。按电路理论涌流与电容投入前残压有关，且多数投切开关对于连续两次投切时间间隔也有定义，故试验时应在电容器放电完毕后进行或在制造商规定时间间隔后进行。

3.4 其他

15576中试验条款7.1.6要求对机电开关电容器投入时端电压进行测量，要求不大于电容器额定电压10%;同时对装置瞬态过电压进行测量，要求在2 2额定电压以下。

此两点在标准中表达比较含混。实际上瞬态过电压的测量可以结合涌流试验一并完成。而电容器再次投入残压需要标准进一步的说明，其中原文“一定的延时时间”应给出具体的要求。

4 结论

本文通过对照IEC 61439—1与IEC 60439—1不同之处，给出了IEC 61439—1国产化后补偿装置标准相应有可能要增加和修改的地方。其中主要增加了对壳体的试验。分析了电抗器在补偿装置中的用途，支路串联电抗器对补偿装置性能有提升但对电容器运行能力有所要求。根据试验经验对谐波、涌流、温升等试验中有待完善的地方提出了一些建议。

摘要：在电气系统中无功功率补偿装置广泛应用于补偿系统的无功功率、降低网络损耗、改善功率因数和电能质量。考虑到低压成套无功功率补偿装置的国家标准与439系列标准的紧密联系,伴随IEC&nbsp;61439—1Edition&nbsp;2.0版本的国产化,给出了GB/T&nbsp;15576—2008中将会受到影响的试验项目。通过实际检测经验对15576中温升、涌流、谐波试验进行了分析并对部分有待完善的条款进行讨论。

关键词：无功补偿,低压成套,标准,试验

参考文献

[1]GB/T&nbsp;15576—2008低压成套无功功率补偿装置[S]北京:中国国家标准出版社,2009.

[2]GB&nbsp;7251.1—2005/IEC&nbsp;60439—1∶1999低压成套开关设备和控制设备.第1部分:型式试验和部分型式试验成套设备[S].北京:中国国家标准出版社,2006.

[3]IEC&nbsp;61439—1&nbsp;Low-voltage&nbsp;Switchgear&nbsp;and&nbsp;Controlgear&nbsp;Assemblies-part&nbsp;1:General&nbsp;Rules[S].Edition&nbsp;2.0&nbsp;2011—08.

[4]GB/T&nbsp;20641—2006/IEC&nbsp;62208:2002低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求[S].北京:中国国家标准出版社,2007.

[5]王兆安,杨君,刘进军,等.谐波抑制和无功功率补偿[M].第2版.北京:机械工业出版社,2002.

[6]电力行业电力电容器标准化技术委员会.并联电容器装置技术及应用[M].北京:中国电力出版社,2011.

[7]GB/T&nbsp;14549—1993:电能质量公用电网谐波[S].北京:中国标准出版社,1994.

低压无功补偿装置 篇6

关键词：低压,无功补偿,农村电网

我国农村电网现在虽然有了一定的规模, 但是其管理模式和技术还有待于提高, 我国农村有的地方在电压和无功方面的管理都不完善。因此, 就会造成电压不稳定、波动大、线路损耗大等一系列问题。要想解决这些问题, 就必须在农村电网中安装无功补偿装置并落实下去, 如此看来在农村电网中装无功补偿设备已成为不可阻挡的趋势了。

1低压无功补偿装置在农村电网中的使用方法

低压无功补偿装置在农村电网中的使用方法主要有三种。第一种就是随机补偿。随机补偿的主要作用是补充电动机的无功消耗, 这样就可以很好地限制用电单位的用电量。随机补偿用电时, 需要的投资少, 而且非常方便, 安装时也不复杂, 用起来既灵活又方便, 最重要的一点是利用此法时, 用电设备和补偿设备是同时开启同时关闭的, 这样就不用不断地调频来控制了。第二种是随器补偿。该种方法最大的优点是具有很高的经济性, 主要用于补偿变压器空载无功的情况, 而且在接装时接线比较简单, 管理也很方便, 尤其是可以降低无功网损, 可以节省原材料和资金, 目前该方法是无功补偿非常有效的方法之一。第三种方法是跟踪补偿。该种方法的使用时间比前两种要长一些, 而且工作量比较少, 虽然它的投资较高, 但实用性强。这三种方法各有其优点, 根据实际情况选用适当的方法才是最重要的。在使用的过程中不能只考虑单一的使用方法, 要把三种方法相结合, 只有这样才能达到更好的效果。

2低压无功补偿装置在农村电网中运用的原则

目前农村的电网装置还不是很完善, 而且农村电网的电压不稳定且质量普遍比较差, 所以就需要无功补偿装置来调节。无功补偿装置可以根据农村用电量的变化情况来调节, 如果发现用电不足就及时供给;如果超额就要相应地压一些, 这样一来就可以避免用电不平衡的现象出现。经过无功补偿装置的调节还可以减少或避免用电高峰时电压的不足或者用电量少时电压又过高的现象。我国农村电网无功补偿装置在安装前要作全面的规划, 充分了解农村用电情况后, 再合理地分配布局。在使用无功补偿时要坚持高压补偿和低压补偿相结合, 且一定要以低压补偿为主。在上面提到的几种方法中, 每一种方法都有其补偿的侧重点, 当然每一种方法也都有其缺点。所以在选择补偿方式时, 不能只考虑单一的一种, 应结合几种补偿方式来达到理想的效果, 利用几种补偿方式来调节好用电平衡。充分地利用资源, 节省成本, 取得较好的经济效益。低压无功补偿装置在农村电网中使用时还应该以增加电网的传输能力, 提高设备的利用率为目的, 在传输的过程中, 能相应地改善电压的质量, 降低输电线路在输送过程中的电能损耗, 还能减少设备的容量以达到方便地使用。通过以上这些手段都可以达到节约用电的目的。

3低压无功补偿装置在农村电网中运用时应注意的事项

在选择低压无功补偿装置时, 首先应考虑的是技术含量高、工作原理先进, 并且装置的功能要完善。在使用这些设备时还应该注意一些事项, 以避免一些不必要的故障发生。在使用无功补偿装置时, 装置要达到低温和低损耗的要求。在匹配无功补偿装置时, 无功补偿的装置应与用电设备达到一致的效果。当用电设备停止使用时, 补偿设备也应相应地停止;当用电设备开始工作时, 补偿装置也应开始使用。在安装无功补偿装置时, 不能采取只装而不管的态度, 安装无功补偿装置是提高农村电网用电质量的开始, 所以工作人员应坚持职业规范, 不能对装置的好坏、损耗等不理不睬。在安装的时候, 装置的位置也非常重要, 不能随便找一个地方就安装, 因为安装的位置也会影响农村电网的利用率和发展, 应尽量选择低压负荷区内, 这样才能达到最好的补偿效果。还有一种补偿方式就是采用阶段性的补偿, 这种补偿方式在安装时应考虑便携式、拆装都很方便的装置, 最好的办法就是制定明确的规定, 强制工作人员对无功装置的维修, 在农村也要开展相应的工作, 提高大家对无功装置的认识并达到保护的作用, 有关部门也应进行检查, 保证无功装置在农村的正常使用。无功补偿装置应采用复合开关, 这样既能控制接触点烧损, 又可以节约一定的能量。因为以前的装置在升温时会有能量损耗, 而利用无功补偿装置, 这个问题就可以顺利解决了。

无功补偿在农村电网中的利用有其重要的意义。在农村安装无功补偿装置后, 不仅提高了系统的功率系数, 降低用电过程中的功率损耗, 还使用户在用电时保持电压的稳定, 能保证用户不会因为用电人数增加而致电压太低或是用电人数少时出现电压过高的现象。所以, 想要改善我国农村的用电情况, 使我国农村用电达到好的利用率及节能的效果, 就需要安装无功补偿装置。

参考文献

[1]何通.农网无功补偿技术发展及建议[J].大众用电, 2011 (9) .

低压无功补偿装置 篇7

随着我国电力事业的飞速发展,社会用电量越来越大。由于企业中大部分负载为感性,因此需使用低压无功功率补偿装置(以下简称补偿装置)来进行无功补偿,以减少低压输电线路的无功传输量,维持电网电压稳定,提高电网运行效率。无功功率补偿分为静态无功功率补偿和动态无功功率补偿,其中,动态无功功率补偿是一种延时很短的补偿方式,主要用于负载变化较快的场合。

1 补偿装置工作原理及其动态响应时间测量方法

补偿装置中补偿电容器组的投切,是由无功功率补偿控制器(以下简称控制器)根据电网中无功量来自动控制的。控制器检测到无功量大于设定值时,便发出信号使复合开关合闸,投入电容器组;若无功量仍大于设定值,则继续增投电容器组直至全部投入。控制器检测到无功量小于设定值时,便发出信号使复合开关分闸,切除电容器组;若无功量仍小于设定值,则继续切除电容器组直至全部切除。补偿装置示意图如图1所示。

补偿装置动态响应时间是指从系统的无功变化达到设定值到补偿装置输出无功的时间间隔。GB/T 15576—2008规定的动态响应时间测量方法为:在主电路中投入大于补偿装置设定值的感性负荷,把感性负荷电压变化时刻记为t1,同时检测电容器投入后电流的变化,把电容器输出电流发生变化的时刻记为t2,则t2-t1为装置的动态响应时间t。动态响应试验原理如图2所示。波形采集装置采集感性负荷电压和补偿装置电流。

2 新试验方法原理

GB/T 15576—2008中的试验方法需使用感性负荷,目的是产生使电容器投入的无功量。但是,这种感性负荷容量大、体积大且笨重,因此操作麻烦,难以调节且利用率低。这里介绍一种新的试验方法,用通用的小功率移相电源代替大容量的感性负荷产生感性无功,以达到节约成本、方便操作、提高工作效率的目的。

新试验方法的接线图如图3所示,将补偿装置主回路接入系统三相电源,将控制器上的用于检测系统无功量的电压、电流信号线改接至移相电源的电压、电流信号输出线。当移相电源输出的无功量大于控制器的设定值时,电容器组投入。记录移相电源无功电流的输出时刻t1和第1组电容器产生电流的时刻t2,则t2-t1为补偿装置的动态响应时间t。波形采集装置采集控制器电流输入端电流和第1组电容器三相进线侧电流。

新方法中,起始时刻t1为无功电流即感性电流产生时刻。由于感性负荷电压变化时刻与感性电流产生时刻相同,因此使用移相电源与使用感性负荷的效果相同,即新方法与标准中的方法等效。

3 试验过程

由于通用的移相电源的电流输出不能突变,因此无法在波形上确定真实的起始时刻t1。鉴于此,对试验接线进行了改进,在移相电源的电流输出端短接一个断路器Q1(如图4所示),通过断路器的动作来明确起始时刻t1。

开始试验时,先使移相电源输出端断路器Q1合闸,然后调整电压、电流值及角度,使无功输出值大于控制器的设定值。由于断路器Q1在合闸状态,移相电源输出的无功电流被短接,因此控制器检测到的无功量远小于设定值,电容器不投入。开始手动采集波形后,将Q1分闸,控制器电流输入端的无功电流即刻增大,补偿装置检测到的无功量也大于设定值,此时即为t1。经过时间t后,控制器使复合开关合闸,第1组电容器投入产生电流,t即为动态响应时间。试验3次,取最大时间t值。

4 波形图解析

补偿装置动态响应波形图如图5所示。通道1为第1组电容器导通电流,通道2为移相电源输出电流。通道2中电流由小变大的时刻即为起始时刻t1,通道1中电流产生的时刻即为第1组电容器导通的时刻t2,动态响应时间t则为t2-t1。

由图5可知,动态响应时间t为244.5ms,t值若太大,则达不到动态无功补偿的目的。GB/T 15576—2008规定,采用半导体电子开关或复合开关投切的无功补偿装置,其动态响应时间应不大于1s。

5 注意事项

在补偿装置动态响应试验的实际操作过程中,还应对控制器的变比、延时等参数以及移相电源的电流、电压、相位进行设定。在采集波形前需反复调试,以确保断路器Q1闭合时复合开关不动作,断路器Q1分断时复合开关动作,电容器投入。

由于移相电源直接与控制器连接,因此在试验过程中,控制器测得的无功量不会变化,补偿装置会按设定的投入模式依次投入全部的电容器组,但此时需采取措施防止投入的电容器容量超过系统允许值。

由于新方法使用了系统电源和移相电源,且对控制器接线进行了临时改动,因此在试验前应反复确认2套电源相互隔离,以免发生短路事故。

6 结束语

对负载较大且变化较快的线路(如电焊机、电机线路)采用动态补偿,会产生明显的节能效果。动态响应试验是补偿装置的一个重要试验项目,当动态响应时间达不到标准要求时,补偿装置就起不到无功功率补偿的作用。

参考文献

[1]刘新民,王国宪.低压无功静动态补偿柜的应用[J].农村电气化,2000(10):42,43

[2]魏保民.电容补偿柜的工作及维护[J].通信电源技术,2001 (3):40,41

低压无功补偿装置 篇8

1 传统无功补偿分析

在实际的电网运行过程中, 传统的无功补偿主要由三角形的堤岸电容器、投切电容器专用的接触器、热继电器及保护熔断器、低压无功补偿控制器等构件组成。一般来说, 都是在柜体内部将相关的零件进行组装, 柜体的体积较大、线路复杂。在实际的安装过程中需要大量的人力以及精力, 同时, 在使用过程中也不方便维护;另外, 还不能保证良好的生产、运输以及安全。

在传统的无功补偿电容器中, 一般只有具有一个控制器对投切进行控制, 如果, 相关的控制器出现故障, 就会导致整个装置停止运行。所以, 在传统的无功补偿工作中, 控制器的好坏对电气的安全运行具有较大的隐患。

2 智能模块在应用过程中的优点

一般来说, 智能模块在实际的应用中所具有的优点有: (1) 工作过程中能够单独的进行补偿, 还能和多个设备同时进行补偿; (2) 在补偿过程中, 能够分开补偿、还能一起补偿或者混合补偿; (3) 智能模块在补偿过程中, 其补偿的容量可以增大; (4) 能够有效的消除瓶颈效应; (5) 采用过零投切; (6) 能够对波动进行良好的抑制。

3 智能模块无功补偿设备的现状分析

3.1 相关设备的补偿方式分析

(1) 固定补偿和动态补偿相结合。社会的不断发展, 一些设备的负载类型也十分复杂, 就导致电网对无功补偿的要求越来越严格, 所以, 传统的无功补偿方式已经不能满足电网发展的需求, 只有不断的进行无功补偿的创新, 积极的引进新技术, 才能保证无功补偿更好的适应负载变化。

(2) 三相共同补偿和分相补偿的结合。在新设备的不断应用过程中, 一些两相供电的设备就会导致实际的电网运行过程中三相不能保证平衡性, 三相共同补偿共同投切已经不能有效的对三相不平更问题进行解决。但是, 如果全部采用单相补偿, 虽然能够达到良好的效果, 但是其成本较高, 因此, 实际的用过程中要对负载以及经济问题进行考虑, 保证补偿的合理性。

(3) 稳补偿和快速跟踪补偿的结合。在实际的应用过程中, 稳补偿和快速跟踪补偿的结合只是未来补偿发展的一种方式。这种补偿方式主要是对一些较为复杂、电力需求较大、负载的变化快以及波动较大的用户。积极的进行无功补偿不仅能提高功率的因数、降低损耗, 节约能源, 并且还可以对设备进行充分利用, 保证设备作用最大化。

3.2 智能化无功补偿控制

在实际的电网工作过程中, 积极的对三相电压以及电流信号进行采集, 对系统运行中的无功变化进行跟踪, 采用无功功率作为控制物理量, 将用户所设定的功率因素作为投切参考量, 根据相关的模型理论对电容器进行智能化选择。一般来说, 智能的投切的采用主要是针对星角结合的状况进行使用。在实际的工作过程中, 电容器的投切都采用智能系统, 能够自动的投切电容器进行补偿, 补偿无功功率容量。通常来说, 在依据配电系统中三相每相无功功率的大小对电容器组合进行智能选择。能够有效的实现电容器投切的智能控制。在延时调节中, 同一组的电容器投切能够进行时间间隔设置, 快速补偿跟踪可以设置为零。

3.3 集成综合配单监测

所谓的配电监测功能指的是对集成配电变压器的参数进行测量、收集、通讯, 是一种较为完善的配电运行参数测试系统。在实际的运行过程中, 这种方式能够有效的为电网管理工作人员提供电网运行过程中所需要的各种数据, 能够保证电网的安全运行和良好的经济效益, 同时, 也是电气自动化的重要构成部分。它的主要功能有以下几点: (1) 能够对三相数据进行实时监测; (2) 对相关的数据进行记录、整理, 累计计量有功、无功电量; (3) 能够对相关信息进行查询, 并且能够根据实际要求制成各种图表、曲线等, 并且, 还配有相关的后台处理软件, 能够实现多个设备网络连接操作以及数据信息共享。

3.4 集成电压检测

在实际的电网运行过程中, 相关的设备依据电压检测的标准对相关的仪器进行采样以及数据统计处理, 能够实现对用户的电压合格进行考核。

3.5 集成在线谐波监测

在实际的工作过程中, 较好的检测终端一般都采用DSP作为检测设备的CPU, 同时, 采用FFT的傅里叶算法, 能够有效测量电压、电流、功率因数等, 还可以分析1-3谐波, 能够有效的测量, 并且, 能够保证一定的精准性。

3.6 通讯

在一些较好的设备运行过程中, 应该积极对设备的可持续性使用进行考虑, 通常都采用RS232、RS485接口, 能够依据用户需求所配置的模块等信息, 和配网自动化系统结合实现通讯。通常来说, 结合的方式有以下几种: (1) 人工抄表、电卡抄表、无线抄表等; (2) 直接通讯将相关设备和配电自动化系统进行连接, 能够有效的为用户提供多种解决方法, 保证电力正常运行; (3) 和FTU进行通讯, 通过这种方式能够实现数据的参传输以及和配电自动化系统接口的通讯。

4 应用效果

成套装置中智能低压无功补偿综合模块的应用, 有效的提高了电网的运行效率, 保证了电网运行质量, 为我国经济的发展提供了不竭动力。

5 总结

综上所述, 成套装置中智能低压无功补偿综合模块的应用有效的提高了配电安网安全运行, 保证电力输送的正常。在实际的应用中, 要积极的加强对新设备的检测, 保证各项数据的准确, 对配电网的运行具有十分重要的意义。

参考文献

[1]王德华.智能低压无功补偿综合模块在成套装置中的应用[J].现代化农业, 2011 (05) :46-47.

低压无功补偿装置 篇9

电力电子技术的发展对电能质量的要求越来越高，而电力电子设备的增加却又导致电能质量日益恶化，造成谐波，电压波动，三相不平衡等电网污染，尤其是近年来，由于电网容量的增加，对电网需求也与日俱增。为充分利用设备的容量，以自愈式低电压并联电容器为主要元件，接触器或晶闸管为投切开关的低压电容无功补偿装置得到广泛的应用。这些装置一般是将电容器分为若干组，根据控制物理量的变化，进行电容器的投切。但是，若无功负荷经常波动变化，而装置又需要将cosφ控制在较高水平时，电容器的投切，往往就比较频繁，从而可能给电容器造成危害，使其早期损坏。以接触器为投切开关的低压电容无功补偿装置，不宜频繁进行电容器的投切。否则，投切时所产生的过电压和冲击电流将对自愈式电容器造成危害，使容量下降，以及绝缘老化加速等，最终使电容器早期损坏。但是晶闸管可以解决这个问题，所以正确选用低压无功补偿电容投切装置对于保证低压无功补偿设备的可靠性、经济性及补偿效果有着十分重要的意义。

1.发展现状

传统的无功补偿装置多采用机械开关（接触器或断路器）投切电容器，它根据无功功率的需求，对无功器件进行投切和调节，尽管能达到一定得补偿效果，但在投切速度上跟不上冲击负荷的变化，切除时会产生过电压，自身触头易损甚至熔焊，噪声大，设备故障高，可靠性差，在控制环节上基本上不能满足分相，分级，快速及跟踪补偿发的要求，使系统电压波动太大，影响用户用电。

随着功率晶闸管的问世，利用晶闸管作补偿电容器组的投切开关，可快速无涌流投切，由于晶闸管投切电容器（TSC）是利用电力电子开关来投切电容器的，与机械投切相比，其开关是无触点的，其操作寿命几乎是无限的，而且晶闸管的投入时刻可以精确控制，可以快速无冲击的将电容器接入电网，大大减少投切时的冲击电流和操作困难。诸多特点使得晶闸管投切电容器技术目前在配电网中有了广泛的应用和前景。

2.接触器投切电容器装置的构成及工作原理

接触器投切电容装置构成如图1所示，其中虚线以上为内部原理示意图，虚线以下为负载电容器。接触器电容投切装置由接触器（主触头、辅助触头、线圈）和电阻切合电路组成。通过专用的电容补偿控制器控制该装置的开与关，实现电容器的投入与切除。当该装置接收到来自控制器投入电容器的指令后，电阻切合电路提前接通，电流流经电阻向电容器充电，电阻抑制了电容器的合闸涌流，随后主触头闭合，承载了电容器的正常工作，同时短接电阻，完成电容器的投入过程。当该装置接收到来自控制器切除电容器的指令后，主触头先断开，电阻切合电路延时断开，抑制了电容器切断时的操作过电压，完成电容器的切除过程。

3.晶闸管投切电容装置的构成及工作原理

晶闸管投切电容装置构成如图2所示，其中虚线以上为内部原理图，虚线以下为滤波电抗器L和负载电容器。晶闸管投切装置为双向反并联联接而成，通过专用电容补偿器和过零触发电路控制晶闸管的导通。

当该装置接受来自控制器投入电容器的指令后在触发电路检测到施加于晶闸管两端的电压为零时，发出触发信号，晶闸管导通，此时电容器的电压与电网的电压相等，因此不存在合闸涌流，完成电容器的投入过程。当该装置接收到来自控制器切除电容器的指令后，触发电路去掉触发信号，在电流过零时，晶闸管截止，将电容器从电网中切除。整个投切过程是利用晶闸管[DK2]（电子开关）反应速度快、无触点、过零触发的特点，实现电容器无涌流、无过电压的快速投切。

4.二者特点的阐述与比较

4.1接触器投切电容器

最先应用于低压电容器投切的开关是交流接触器，这是一种传统的电容器投切方式，由于三相交流电的相位互成120°，对交流接触器投切控制，理论上不存在最佳操作相位点（即投切瞬时不可选择性），使得它投入或切除电网时，要产生一个暂态的过渡过程，又因电容器是电压不能瞬变的器件，并联电容器由交流接触器投切电网时，由于其相位点是随机的，所以会产生幅值很大、频率很高的浪涌电流（涌流最大时可能超过100倍电容器额定电流）。涌流不仅会对电网产生不利的干扰，对交流接触器易产生电弧、易烧损触头，而且涌流、过电压会加速电容器的失效，减少电容器的使用寿命，甚至爆炸，所以采用交流接触器的投切方式谐波污染大、维护成本高、不适于频繁操作。

投切电容器专用接触器，就是在接触器的主触头处并以带电阻的辅助触头，在合闸时先合上辅助触头，然后再合上主触头，以此减低浪涌电流；而分闸时时序恰好相反，但这一措施仅仅是一种改良而已，并未在根本上解决问题，涌流、过电压和谐波污染仍然存在，对电容器和装置的寿命仍有很大的影响，所以其在低压电容器投切领域的应用将越来越少。

4.2晶闸管投切电容器

随着电力电子器件应用的发展和普及，后来人们研发出由可控硅为核心的投切开关。其原理为通过电压、电流过零检测控制，保证在电压零区附近投入电容器组，从而避免了合闸涌流的产生，而切断又在电流过零时完成，避免了暂态过电压的出现，这就从功能上符合了电容器的过零投切的要求，另外由于可控硅的触发次数没有限制，可以实现准动态补偿（响应时间在毫秒级），因此适用于电容器的频繁投切，非常适用于频繁变化的负荷情况，相对于传统交流接触器有了质的飞跃。

传统可控硅开关的缺点是结构复杂、体积大、损耗大、成本高、可靠性差，优点是能实现过零投切、动作迅速、反应快，多用于动态补偿的场合，与机械投切电容器相比，晶闸管的开、关无触点，其操作寿命几乎是无限的，其投切时刻可以精确控制，快速无冲击地将电容器接入电网，大大减少了投切时的冲击电流和操作困难，非常适用于常规低压电容器投切的无功补偿装置中。TSC能快速跟踪冲击负荷的突变，随时保持最佳馈电功率因数，实现动态无功补偿，减小电压波动，提高电能质量，节约电能。

5.结束语

通过对常见低压无功功率补偿投切开关接触器和晶闸管的比较分析，可以看出，晶闸管投切电容器装置具有优良的动态无功功率补偿性能，特别适合于冲击性负荷及经常波动性负荷的场所，对提高配电系统的功率因数等方面具有重要的作用。随着电力电子技术的迅速发展，特别是电力电子器件价格的下降，晶闸管投切电容器技术已经大力推广应用。我们能正确合理地选择电容投切装置，不但能减少设备故障，提高运行率，而且能降低设备投入成本，减少对电网的污染和节约能源。

低压无功补偿装置 篇10

在低压无功补偿需要的设备中电容器需要很多投切件, 而投切件进行投切时是否平稳, 其使用寿命的长短都因投切件的差异而不同, 文章便针对这一问题进行了论述。

1 带预投电阻的接触器补偿装置

电容器会在接触器投入时保持零电压状态, 这种初始状态在触电闭合时被打破, 这一状态下电网电压不会为零, 而回产生强大的电流, 这种电流一般被称作合闸涌流。通过试验, 合闸涌流可以超出电容器的额定电流, 严重时是额定电流的五十倍之多。这对电容器以及接触器都会造成影响, 并且也会冲击电网, 影响电网中设别的运行状态。而针对这一问题可以通过限流电阻的设置以及串接电抗器的使用对涌流进行限制, 虽然控制效果仅能够令涌流不超过额定电流的20倍, 但是这种方式下会出现诸多故障, 设备的维修费用支出较高。

1.1 优点

采用该种方式设备不会产生较大的功耗, 且在使用过程中温升较小, 这是由于触头面积较小不会产生很大的接触电阻, 因而不会产生很大的热量。另外设备的初期投入较小, 设备的短路能力较强。

1.2 缺点

该方式的触头容易发生粘结或者烧毁问题, 从而影响补偿装置寿命, 后期的维护支出较大, 会直接冲击电网。此外, 该种方式的投切速度也相对较慢。为了解决涌流问题, 很多企业会在交流接触器上通过限流阻抗的安装对涌流予以限制, 但是效果相对较差, 一旦电流过大, 那么就会将限流阻抗以及主触点烧毁。尤其是当无功负荷相对较大, 电容器需要进行频繁的投切, 这种状态下其使用寿命实际只有1年, 检修以及更换频率较高。产品标准按照JB7113-93进行操作。需要保证装置投入运行后的瞬间涌流应当被限定在20倍以下, 最后电容器运行时, 其涌流通常为10倍左右的额定电流。

1.3 适用范围

该种方式使用平稳的负荷状态下, 三相电压较为平衡, 并且无功变化速度较慢的环境。

2 用晶闸管作电容投切开关的装置 (TSC)

利用晶匣管作为投切开关的电容器, 主要利用了电子开关进行投切, 反应速度相对较快, 其电路为过零触发的方式, 若检测过程中晶匣管上施加电压为零, 那么就会引发其发出触发信号, 从而导通晶匣管。这种状态下电容器同电网的电压相等, 不会出现合闸涌流现象, 有效的解决了此类问题。

2.1 优点

该种设备的优势较为明显, 具有过零触发的优点, 并且能够过零检测, 不会产生合闸涌流, 即电网不会受到冲击。另外不会产生操作过电压, 也不会产生电弧重燃的现象, 这从根本上解决了投切过程中交流接触点出现烧结的现象。此外晶匣管作为投切开关的设备的投切速度较快, 最快的相应时间可以达到5m/s。

2.2 缺点

此类设备具有较大的功耗, 且需要复杂的散热系统作为支撑, 可靠性也相对较低。

晶闸管元件在导通状态下有较大的管压降, 大电流通过时, 产生很高的温升, 需要用温控开关控制轴流风扇或水冷设备散热。散热器件中的机械旋转运动易损器件, 存在着一定的不可靠性, 散热系统一旦停运, 就会影响装置的正常运行, 因此降低了TSC无功补偿装置的可靠性初期造价高。瞬时过载力差。

2.3 应用

电气铁道、电焊机、压塑机、冶炼厂等要求快速跟踪场合。

3 用复合开关做电容投切开关的装置 (TSC+MSC)

复合开关投切装置工作原理是先由晶闸管在电压过零时投入电容器, 然后再由磁保持继电器触点并联闭合, 晶闸管旁路, 电容器在继电器触点闭合下运行。因而实现了投入无涌流运行不发热的目的, 但为了提高装置的性价比, 利用晶闸管在短时间内电流可承受过载多倍额定电流的特性, 通常可选用小功率、低耐压晶闸管, 过零投入, 再用继电器闭合运行。通断瞬间由晶闸管完成, 运行通流由磁保持继电器经脉冲电压触发使触点吸合而完成, 低功耗、不发热、无谐波、安全可靠;投切速度介于接触器和晶闸管无触点开关之间, 适用范围大。

3.1 优点

故障率低, 寿命长。在过零点合闸分闸 (需特别指出的是, 复合开关的过零投切指的是晶闸管两端的压降电压为零) , 不产生电弧, 无合闸浪涌电流冲击, 无接触器触点烧结损坏现象。

由于磁保持继电器在工作时, 线圈瞬间吸合恒磁保持, 线性电子自动转换, 同极磁斥力释放, 不受电网电压波动影响, 不弹跳、不拉弧、不烧线圈、不烧触点, 无噪音, 抗雷击, 无电磁污染等优点。由于磁保持继电器结构不同于“电磁保持交流接触器”, 线圈毋须带电保持磁性, 这极大的的降低了设备本身的功耗, 也使得在无事故状态下, 设备使用寿命也大大延长, 可靠性极高, 近乎于实现了器件的免维护、免更换。相比而言, 传统“电磁保持交流接触器”虽然沿用了几十年, 但它是存在严重缺陷的不可靠产品。在工作时, 线圈瞬间吸合电磁保持, 线圈升温快和触点受电网电压波动影响而不恒定, 会产生弹跳、拉弧、烧坏主触点及线圈, 可靠性很差。

此外, 该种设备具有较低的功耗, 并且不会出现畸变波形。通过实验可以表明, 复合开关所产生的损耗功率相对较低, 仅仅为DZ型空开的热损量。一般情况下, 运行一年后TSC开关同复合开关相比, 高达复合开关的5倍左右。且在正常导通状态下, 继电器触电的导通电阻较小不会产生较大的热损。初期投入费用不高, 不需要额外的散热系统安装费用。另外设备具有较快的投切速度, 由于设备中应用微处理器残压检测, 因而加速了投切速度。后期也无需较大的维护, 因而费用相对较低。

3.2 缺点

设备抗短路能力不高。

3.3 适应范围

在无功变化相对较快的环境下适用。

4 结束语

通过上述内容的分析可以看出, 低压无功补偿正向着节能低耗以及长寿命的使用上发展, 而要真正的实现这一目的, 增加经济效益, 就必须对设备进行合理的选型, 使得设备同实际的应用需要相适应。装置的制造者以及使用者在利用设备的过程中不但要考虑设备的成本, 还需要对设备投入后的性能进行综合考虑, 只有这样才能够令低压无功补偿发挥真正的作用。

摘要：受到国民经济快速增长的影响, 我国的供电网络也不断的改造, 现有的供电设备虽然经过了革新, 但是仍旧无法满足日益增加的电力需求量, 全国各地已经多次出现拉闸限电以及缺电的现象。为了满足当前社会对于电力的需要, 合理解决电力供需矛盾, 缓解用电紧张, 除了加速电厂的建设发展之外, 无功补偿在电网的应用中也是一种极好的方式。无功补偿既能够扩大输变电设备的供电能力, 同时还能够提高电能的质量, 保护线路, 降低损耗, 以此缓解电力的工序矛盾, 并且还能够提升电力部门的经济效益, 例如通过延长电力设备的使用寿命降低电网建设成本。另外, 还能够减少用户电费支出。

关键词：无功补偿,电容投切开关,电力

参考文献

[1]付周兴, 赵建文.电网无功自动补偿软件设计实现[A].第十一届全国煤矿自动化学术年会论文专辑[C], 2001.

[2]江和, 吴功祥, 张培铭.新型无涌流投切的无功补偿器设计[A].中国电工技术学会低压电器专业委员会第十三届学术年会论文集[C], 2007.