配电网静止无功补偿器

配电网静止无功补偿器（精选11篇）

配电网静止无功补偿器 第1篇

无功功率补偿对电力系统有着重要意义, 适当的无功补偿可以稳定电网电压, 提高功率因数, 提高设备利用率, 减小网络有功功率损耗, 提高输电能力, 为系统提供电压支撑和提高系统安全可靠运行。

电力系统中存在大量的感性负荷, 如交流电动机、变压器等。由于感性负荷需要消耗无功功率, 根据功率因数与无功功率的关系, 当无功功率增大而有功功率一定时, 功率因数降低, 使配电网的运行效率降低。此外, 在城市配电网公用变压器低压侧由于用户家用电器感性负载的不断增加, 使得其功率因数较低, 导致公用变压器低压侧线路损耗加大, 供电电压指标不能满足要求。因此对低压配电网进行无功补偿研究很有必要。

1 无功补偿装置

1.1 无功补偿装置类型

无功补偿装置主要包括补偿电容器 (FC) 、同步调相机、饱和电抗器 (SR) 、机械式投切电容组 (MSC) 、静止无功补偿器 (SVC) 、新型静止无功补偿器 (ASVG) 等。

早期的无功补偿装置是同步调相机和固定补偿电容器, 同步调相机补偿方式在目前的无功补偿中已不再使用。机械式投切电容器组 (MSC) 是一种比较简单的无功补偿装置, 可分级、分组投切, 但不能连续可调, 因其价格低廉, 现在仍有广泛市场。目前广泛应用的动态无功补偿装置是静止无功补偿器 (SVC) , SVC装置具有响应速度快、可连续调节无功功率输出的特点, 因此在电力系统中广泛应用。

1.2 静止无功补偿器 (SVC)

静止无功功率补偿器 (SVC) 是指其输出随电力系统特定的控制参数变化而变化的并联连接的静止无功功率发生或吸收装置。

(1) SVC的主要类型。现今的SVC的主要类型有晶闸管控制电抗器 (TCR) 、晶闸管投切电容器 (TSC) 、晶闸管投切电抗器 (TSR) 、晶闸管控制高阻抗变压器 (TCT) 等, 基本类型是TCR和TSC。但是, 单纯的晶闸管投切电抗器或电容器并不能实现真正意义上的无功功率连续动态补偿, 其本质还是属于分级调节的无功功率补偿器。由此可见, SVC只有在组合的形式下才能实现无功功率的连续动态补偿, 通常的组合方式有:TCR+TSC、TCR+FC (或MSC) 、TCR+TSC+FC (或MSC) 。

(2) TCR+TSC型SVC。本文设计采用的是TCR+TSC无功补偿器。TCR+TSC补偿器通常由n个TSC单元和1个TCR并联组成。电容器可以分级投切, 在每个分级之间的无功功率可以通过TCR来连续调节。这种补偿器以电容器作为分级粗调, 以电感作为相控细调。图1为TCR+TSC型静止无功补偿系统单相电路图。

2 无功补偿容量计算

2.1 TSC容量的确定

为了实现对无功负荷的动态补偿, 要对TSC进行有效的分组, 从而实现当无功负荷发生变化时能有效地对电容器进行投切。单组TSC容量QTSC可用如下方法计算确定:式中△Qmax为最大无功补偿量;△Qmin为最小无功补偿量, α1为无功补偿前的自然功率因数角, α2为补偿后的功率因数角;P为△Q时的有功负荷。则△Q=P (tgα1-tgα2) 。

(1) 若时, 则n=4;QTSC=△Qmax/4。

(2) 若时, 则n=△Qmax/△Qmin, 遇小数时, 加1进位。如果n<4, QTSC=△Qmin;如果n≥4, QTSC=△Qmax/4。

2.2 TCR容量的确定

考虑到对于容性无功的补偿以及一定的裕量预留, TCR的容量取略大于单组TSC的容量, 则TCR的容量可由如下公式计算得到:QTCR=1.1QTSC。

3 无功补偿装置的设计及仿真

3.1 PSCAD/EMTDC软件简介

EMTDC程序是目前世界上被广泛使用的一种电力系统仿真分析软件, PSCAD是EMTDC的前处理程序, 用户在面板上可以构造电气连接图, 输入各元件的参数值, 运行时则通过FORTRAN编译器进行编译、连接, 运行的结果可以随着程序运行的进度在PLOT中实时生成曲线, 以检验运算结果是否合理, 并能与MATLAB接口。

3.2 无功补偿装置的主电路

未加入补偿装置的系统一次主电路如下图2所示。该电路为单相电路, 由1个130kV交流电源经过变压器向1个三相感性负载供电, 测量值为无功功率Q和有功功率P, 未加入补偿装置时的功率因数为cosф1。

其测量值在此电路中加入PSCAD中的TCR+TSC型SVC静止无功补偿器模型, 如图3所示。其测量值是有功功率Psvc和无功功率Qsvc, 加入补偿装置后的功率因数为cosф2。

3.3 无功补偿装置的控制系统

从电网侧来看, SVC的功能和响应特性在很大程度上取决于其控制系统。在实际应用中, 根据控制目标的不同通常采用开环和闭环2种基本控制模式, 为了满足不同的控制目标, 闭环控制可以采用各种控制规律, 从最简单的PI控制到复杂的非线性控制。

本文设计采用闭环控制, 控制系统由两部分组成, 即TCR的脉冲同步及移相触发环节和TSC过零触发环节。本文设计的无功补偿装置主要有SVC控制环节和SVC线性化处理, 其实现过程为:首先采集受控电压和SVC支路线电流信号, 分别进行有效值转化处理、标么值转化处理、滤波处理。其次经过加法器完成SVC基频电压-电流运行曲线功能, 得到瞬时的受控电压。最后将得到的瞬时受控电压与参考值通过比较器送入PI控制环节和线性化处理环节, 然后就得到了触发晶闸管时需要的电信号。其中, 线性化处理环节是为了使PI控制环节产生的等效电纳大小与TCR的移相角度一一对应而设置的。

3.4 仿真结果及分析

在PSCAD/EMTDC软件中, 对加入无功补偿装置前后系统的功率因数进行仿真, 通过对比发现, 在同样的条件下, 未加入无功补偿装置的功率因数为0.85, 而加入无功补偿装置后的功率因数为0.98。

因此, 在加入TCR+TSC型SVC静止无功补偿器后, 处于SVC闭环控制的情况下, 能将系统功率因数由0.85提高到0.98, 说明本文设计的无功补偿装置起到了无功补偿作用。

4 结束语

本文利用TCR+TSC型SVC静止无功补偿器进行无功补偿, 采用闭环控制对其进行控制, 利用PSCAD EMTDC软件进行仿真。仿真结果表明, 本文设计的SVC无功补偿装置及其控制系统可以实现无功功率的快速动态补偿, 达到了预期的效果。

配电网四种无功补偿方式的比较 第2篇

配电网四种无功补偿方式的比较

电力系统中的电压与无功功率的状况密切相关,电力系统中的.变化,特别是无功功率的变化,会使电力线路和变压器的电压损耗发生变化,并引起各节点电压的变化,随着电力系统装机容量的日益递增,而网络建设尤其是配电网的建设明显滞后,使10KV及以下配电网的损耗问题日益突出.合理选择无功补偿方案和补偿容量,能有效提高系统的电压稳定性,保证电网的电压质量,提高发、输电设备的利用率,降低有功网损和减少发电费用.

作 者：蒋文静 丁建云 作者单位：宁夏银南供电局,宁夏,银南,751100刊 名：现代商贸工业英文刊名：MODERN BUSINESS TRADE INDUSTRY年，卷(期)：19(11)分类号：X773关键词：配电网 无功补偿 方式比较

农村配电网无功补偿方案设计 第3篇

【关键词】农村配电网；无功补偿方案

0.引言

近几年来，随着我国新农村建设发展的不断深入，居民的生活水平也有所提高，家用电器正不断的走进农户家中，致使农村用电负荷快速的增长。由于配电系统中存在大量的感性负荷，会消耗大量的无功功率，所以电网的功率因数大多数都比较低，造成农村电网中线路电压的损失日益加大，由于有功损耗不断增加，供电的质量将不断的下降，这样给农村电网带来了很多不良的影响。如何能够使农村配电网中的无功分布合理，进而提高电网的电能质量，有效降低网损，改善电压的质量问题。合理的利用无功补偿技术，进行优化配置设施等。

1.农村配电网无功补偿的现状与补偿的概念

所谓的无功补偿是指减少无功功率在电网中的流动，降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。目前，在农村配电网中， 纯居民式生活用电的农村已经不存在了，大多数电力负荷是感性负载，异步电动机、感应电炉、交流电焊机、日光灯等设备系无功功率的主要消耗者，其中感应电动机占农村电力负荷60%，还有各种类型的中小容量配电变压器占20%，由于绝大多数的农村配电网的供电设施陈旧老化，而且用电设备的配套和使用不够合理，配电线路供电半径过长，高耗的配电变压器特别多，分支线多或导线过细，电压严重不足，电能质量十分差，空载或轻载的运行情况比较严重，造成电能的损耗过高。因此农村配电网的无功补偿最佳合理方案的建设及其相当的重要。

2.农村配电网无功补偿方案设计的重要意义

切实做好农村配电网无功补偿方案设计工作，在农村供电系统发展中有着至关重要的作用，无功功率不仅影响配电系统的电压质量，同时限制了线路、配变的供电容量，农村配电网无功补偿方案大大的增加了配电系统的供电线损耗电压的质量并提高了供电的能力。通过无功补偿装置与系统中线路、配电变压器、用电设备等互相抵消无功功率，达到从整体上平衡或减少无功功率的输出，提高功率因数，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量的目的。在系统三相不平衡的场合，平衡三相有功及无功负载。

3.农村配电网的无功补偿方案

农村配电网中常用的无功补偿方式有：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿，根据农村配电网中常用的无功补偿方式，提出以下几种补偿方案：

（1）低压无功补偿，在配电变压器低压400（380）伏网络中安装补偿装置，包括：一、随机补偿，将低压电容器经过熔断器与电动机并接，通过控制，保护装置与电动机同时投切。二、随器补偿，低压电容器经过熔断器固定接在配电变压器低压侧，以补偿变压器的励磁及漏磁无功损耗。三、跟踪补偿，以无功补偿投、切装置作为控制保护装置，将低压电容器组并接在大用户400伏母线上。将低压电容器经过熔断器与电动机并接，通过控制，在配电网维护的过程中，采用手动或自动投切，随时补偿400伏网络中变动的无功负荷。

（2）就地补偿，对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。

（3）分散补偿，当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。针对农村配电网中10千伏供电系统，在变电站10千伏母线上装设集中补偿方式的并联电容器组，只能增大变压器与10千伏母线之间及上一级电压等级线路的功率因数，最好选择随线路上配电变压器装设低压无功补偿装置，进行分散补偿方式。这种方式易于根据无功负荷需要选择补偿容量，这种补偿方式具有哪里缺就补哪里，而且是缺多少补多少，能有效的把10千伏及其上一级电压等级的线路线损降低，补偿效果极好。

（4）集中补偿，变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定；110KV变电站可按15%-20%来确定。

（5）一是对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组，随着负荷的改变，可以人工断电后改变投切组合满足某一时间段的无功平衡。二是对于短时段内负荷频繁变化的组合加装可快速跟踪的瞬态无功补偿装置，通过快速调整电抗器的输出无功，从而达到无功瞬态平衡的目的。针对一些小加工厂按电动机容量计算选择并联电容器补偿。补偿电容器采用手动投切方式，可大大降低农网线路的线损，节约成本。

4.结束语

在农村配电网中合理地进行无功补偿点的选择，同时确定合理的补偿容量，可以有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，是避免大量无功功率的远距离传输的有效方法，是降低网损，减少发电费的重要手段。因此，在今后后的农村配电网系统中，依据农村配电网无功补偿的配置原则，设计符合农村配电网的无功补偿方案，把无功补偿工作落实到实际的工作中，一定会取得了很好的效果。

【参考文献】

[1]王兆安，杨君，刘进军编著.谐滤抑制和无功功率控制.北京：水利电力出版社，1999.

[2]戴晓亮.无功补偿技术在配电网中的应用[J].电网技术，1999.

配电网静止无功补偿器 第4篇

关键词：配电变压器,静止无功功率,一体化,补偿技术

电气自动化的发展正在以不可阻挡的趋势进行, 各方面的研发正使得技术区域成熟。尽管无功补偿方法及配置技术还有许多不完善之处, 但是其蕴藏的潜力促使我们不断的探索、总结, 充分的发挥其自身的优势作用, 促进供电的质量与运行的经济效益。无功补偿作为改善电网质量, 节能降耗的重要途径, 探究配电变压器和静止无功补偿单元的一体化无功补偿技术具有很大的现实意义。

1 问题背景

在我国的开展的城市化进程中正在大力的推广利用智能箱式变电站, 其中《箱式变电站技术条件》要求进行低压室并联分组投切电容量补偿时要将补偿容量控制在10%~30%。但是由于无功补偿跟踪器无法随着负荷功率的变化而改变, 同时加之环境温度、安装空间的影响, 致使因为容量不足而出现无功功率欠补偿的问题。

传统的无功补偿技术主要是通过配电网静止同步补偿器 (distribution static var compensator, DSTATCOM) , 由于无法兼顾变压器的无功功率消耗, 致使在电源与负载之间仍有大量的无功功率往返流动。如果在输电线路中采用高压、大容量的静止同步补偿器STAT-COM可以实现电压与补偿容量均较高, 但是由于工程造价与电力电子器件的造价限制, 为此难以被广泛的应用。

在此问题背景下提出了一种全新的配电变压器一体化静止无功补偿技术, 即distribution transformer STATCOM, DTSTATCOM, 实现了将电力电子静止无功补偿装置与传统配电变压器集成的, 以达到对高低电压等级交汇点的无功功率、电能质量的综合补偿技术的控制。

这一技术由于充分的利用了配电变压器的富余容量进行补偿功率的传递, 从而使实现了对变压器自身及配电变压器负荷的集中补偿。同时这一技术在结构上灵活的选择静止补偿单元的接入电压, 从而实现了电流、电压以及开关频率等参数可以随机的组合, 便于技术经济指标的优化选择。此外这一技术的应用极大的减少了传统STATCOM的复杂耦合变压器或者电感, 提升了结构的紧凑性, 降低了成本, 极大的提高了运行效率。

2 DTSTATCOM的技术原理

DTSTATCOM的系统结构, 配电变压器只需要在高压一侧设置连接抽头, 静止无功补偿单元只需要经过这一抽头与配电变压器实现对于变压器以及负载的综合补偿。系统通过这一抽头向系统注入补偿功率, 从而有效的改善变压器的原有功率分布。在实际使用中要根据负载率水平以及配电变压器的容量来控制补偿单元的输出, 从而保证即充分的利用变压器的富余容量, 同时又确保绕组的不过载。下面再以“Y”型联结变压器为例, 进一步的说明绕组的功率分布。在设置好联结抽头后, 配电变压器成为类似于三绕组自耦变压器结构, 同时将高压绕组分为公共绕组与串联绕组两部分。由于二者通过的容量相等, 为此只需要保证公共绕组的传递功率不超过额定值就可以保证变压器的正常运行。

经过计算额定容量与平均负载功率的关系得到, 通过改变自耦绕组与变压器负载率的比值可以在较大范围改变DTSTATCOM可补偿的无功功率。其补偿的标准容量值均大于10%, 满足相关的技术标准。

3 DTSTATCOM的结构设计

在实际中广泛使用的配电变压器一般使用Dyn联接形式, 但是这一结构没有物理上的中性点, 无法直接的获取难以抽头的电压。针对这一不足提出单组连接抽头一体化结构设计方案:

这种设计方案通过在各相绕组的相同位置设置了一个连接抽头, 从而构成了一组三相对称的接入电压, 可以根据需要对各接头的位置进行调整。其中用虚线三角形表示连接抽头在不同位置所对应的电压的相位与幅值的变化, 如果各相的抽头在高压绕组的中间, 此时得到的抽头的电压为最小值, 这时候对降低静止补偿单元功率器件的电压等级最为有利。

单抽头一体化方式具有结构简单的优势, 其抽头的线电压的变化范围为0~1/2UUV, 在满足功率器件的耐压要求的条件下要首先考虑采用这一结构。

当然为了进一步的降低连接抽头的电压也可以使用多组抽头一体化的结构, 这种结构在三角形绕组的每个端点的两侧都设置了一个连接抽头, 由UV1W1构成了三相连接抽头接入静止补偿装置。由于三角形的连接绕组有3个端点, 为此需要33共9个抽头, 为此称为多组抽头结构。然后将三组抽头分别与三个静止无功补偿单元相连, 从而形成一体化结构。随着抽头位置的改变, 连接抽头的电压就可以在0~UUV之间变化, 但是实际中考虑到电力电子器件的连接器件的连接电压将抽头的实际电压范围设为0~1/2UUV。

4 结语

文章在论述了无功功率补偿问题的背景下提出了一种基于配电变压器的静止无功补偿功率, 这一技术通过利用变压器的富余容量经无功功率的补偿, 从而实现配电变压器对于配电变压器及自身负荷的无功功率的精确补偿。这一结构由于利用了配电变压器接入静止补偿单元, 有效的降低了专制的成本与体积, 同时多种接入电压的选择为补偿单元开关零件的选择增加了灵活性。

参考文献

[1]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析[J].广西轻工业, 2008.

[2]李志锋.无功补偿装置在牵引变电所的应用[J].中国铁路, 2006.

[3]尚晶.浅谈无功功率补偿技术[J].科技风, 2009.

[4]鲁俊生.电力网无功功率补偿技术的现状[J].企业技术开发, 2009.

10KV配电网无功补偿优化及分析 第5篇

摘要：无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，己在电网中得到广泛应用。合理选择无功补偿点及补偿容量，能够有效地维持系统的电压水平，提高電压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用，提高设备利用率。本文结合实例，分析了经过无功补偿优化后的经济效益。

关键词：配电网；无功补偿；降低网损；经济效益

1.无功功率补偿原理

电网中的变压器和电动机是根据电磁感应原理工作的。磁场所具有的磁场能量是由电源供给的。电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一周内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。接在交流电网中的电容器，在一周内上半周的充电功率与下半周的放电功率相等，这种冲放电功率叫容性无功功率。

将电容器和电感并联接在同一电路中，电感吸收能量时，正好电容器在释放能量。能量就在它们之间交换，即感性负荷（电动机、变压器等）所吸收的无功功率，可由电容器输出的无功功率中得到补偿。无功补偿的作用和原理可由图1 解释。

图2.1 无功功率补偿作用和原理示意图

设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为，使电源输送的无功功率减少为，功率因数由提高到，视在功率减少到，如图1 所示。

并联电容器的无功补偿作用和原理，可以用图2 加以说明。

图2并联电容器补偿电流向量图

图中的用电负荷总电流可以分解为有功电流分量和无功电流分量（电感性的）。当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流与方向相反故可抵消一部分，使电感性电流分量降低为，总电流由降低为，功率因数由提高到。若补偿的电容电流等于负荷电流的感性无功分量，则。这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供给，电网只需供有功功率。

2 电网无功补偿的效益分析

2.1 无功补偿优化的基本原则

无功补偿优化的基本原则是：全面规划，合理布局。分散补偿，就地平衡，自动控制。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。

电力企业的无功补偿，要与用户的无功补偿相结合，在补偿过程中，既要满足全网总的无功电力平衡，又要满足各站、各配变、各配电线的无功电力平衡，在力求取得最佳经济效果的同时，还有防止轻负荷时的过补偿。

2.2 无功补偿的效益分析

（1）无功补偿经济当量

线路补偿前的有功功率损耗为：

（1）

加装补偿容量之后，有功功率损耗为：

（2）

有功损耗的减小值为：

（3）

无功经济当量的意义是线路投入单位补偿容量时，有功损耗的减小值，即

（4）

式中：——个单位无功功率通过线路时，由线路等效电阻引起的损耗（KW）；

——单位无功功率通过线路时，由线路等效电阻引起的损耗（KW）；

——无功功率的相对降低值，通常称为补偿度。

从（4）式容易得出一下结论：

1.补偿度低时，即时，则

2.补偿度高时，即时，则

因此可以知，补偿容量越大，其对减小有功功率损耗的作用在变小。也就是说，并不是补偿容量越大就越经济，当功率因数趋近于 1 时，降损效果越来越不明显。如果过补偿，则增加损耗。一般情况下，补偿度控制在功率因数为09.-0.95 之间最为经济。

（2）降损收益分析

降损收益分为两部分，一部分是在电力短缺的情况下，降低的电能损耗将全部化为售电量，此值与售电单价的乘积为增加的售电收入；另一部分是在正常情况下降低了电能损耗，即减少供电企业的购电量，此值与购电单价的乘积为节约的购电费支出。

即：

其中： ——降损总收益（万元）

——售电收入（万元）

——购电费（万元）

——增加的售电量（万kWh）

——售电单价（元//kWh）

配电网静止无功补偿器 第6篇

关键词：配电网静止同步补偿器(D-STATCOM),电能质量,移动式,配电网,补偿

0 引言

对于配电网电能质量调节,目前国内主要以安装并联电容器和无源滤波器等固定无功补偿装置为主[1,2],缺乏对动态冲击负荷造成的电压波动和闪变、三相不平衡等电能质量问题进行治理的能力。尽管静止无功补偿装置(SVC)在无功的动态调节上相对具有优势,但其占地面积较大,本身就会造成谐波污染,而且由于响应速度问题,对电压波动和闪变的治理效果较为有限。此外,SVC作为阻抗型补偿设备,对系统参数比较敏感,输出容量容易受母线电压影响,因此其应用具有一定的局限性[3,4]。静止同步补偿器(STATCOM)技术作为无功动态调节技术的潮流和发展方向,是目前国内外研究的热点,尤其是配电网STATCOM(D-STATCOM),在谐波和闪变及电压波动的治理、运行范围、输出特性、响应速度、占地面积等方面具有相当的优势。目前针对D-STATCOM的研究工作主要集中在仿真建模和监测与控制策略上[5,6,7],由于实例应用极少,因此现场设计与应用经验较为缺乏。为满足配电网电能质量灵活调控的实际需求,结合国内首套基于D-STATCOM的移动型配电网电能质量调控装置的应用实例,本文提出一套较为完整的基于链式结构的移动式D-STATCOM设计与应用方案,可为今后类似装置的进一步推广应用提供一定的参考与借鉴。

1 移动式D-STATCOM的主电路及建模

用于配电网电能质量调控的D-STATCOM需很好地应对冲击性负荷的干扰。结合其移动式灵活补偿的需求,移动式D-STATCOM主电路需具备以下基本条件:

1)容易实现高压、大容量化,满足大容量负荷补偿需求;

2)结构模块化,便于冗余设计和容量扩充,模块检修和更换方便;

3)三相能够实现分相运行,补偿负荷不平衡。

从目前来看,变压器多重化结构是一种实现方式[8],即通过曲折变压器将若干个单相或三相逆变器连接在一起,此种结构可以成倍增加装置容量,同时改善输出电压的谐波性能。然而,多重化变压器不仅价格昂贵,而且会使装置增加损耗和占地面积,另外,变压器的铁磁非线性有可能在连续运行时因饱和引起过流,在逆变桥封锁脉冲时造成逆变器侧电压波形畸变、直流电压上升,这些由变压器非线性引发的故障将给控制器设计带来困难。

二极管钳位和悬浮电容钳位多电平结构是另一种实现方式[9],但当电平数目增加时,所需的钳位二极管数和钳位电容器数将呈平方倍增长,使电路的实现十分复杂。相对而言,采用链式结构的变流器所需器件数目较少,最易实现大电平数目,非常适合高压大容量D-STATCOM的实现;同时,链式变流器可以采用模块化设计,既便于容量扩展又有利于紧凑化设计,通过增设冗余功率模块还可大大提高装置的可靠性。

链式变流器的基本单元是单相桥变流单元(链节),N个链节的交流输出侧级联即构成一相换流链,以实现高电压输出和大电平数目。若只考虑基波分量及非周期分量,同相所有链节的串联损耗与连接电抗器损耗等效为串联电阻,开关损耗等效为与电容并联的受控电流源,并联损耗等效为与电容并联的电阻,且已采取电容电压平衡控制措施,同相中所有电容电压平衡,此时考虑各种损耗且每相由s个H桥串联而成的链式D-STATCOM单相等效电路如图1所示。图中:R为串联损耗的等效电阻;L为装置连接电抗;Cs=sC;C为单个H桥的直流电容;$R{}_{\text{p}}^{-1}={\displaystyle \sum _{i=1}^{s}R}{}_{\text{p}i}^{-1}$;Rpi为第i个H桥的并联损耗;$k={\displaystyle \sum _{i=1}^{s}k}{}_i$;ki为i个H桥的等效受控电流源的比例系数;idc=kI;I为装置输出电流的有效值。

若设$u{}_{\text{s}}=\sqrt{2}U{}_{\text{s}}\sin \omega t,u{}_{\text{o}}=\text{s}{\rm M}V{}_{\text{d}\text{c}}\sin (\omega t-\delta )$,由图1可得:

$\{\begin{array}{l}L\frac{\text{d}i}{\text{d}t}+Ri+\sqrt{2}U{}_{\text{s}}\sin \omega t=s{\rm M}V{}_{\text{d}\text{c}}\sin (\omega t-\delta )\\ (C{}_s\frac{\text{d}V{}_{\text{d}\text{c}}}{\text{d}t}+\frac{V{}_{\text{d}\text{c}}}{R{}_{\text{p}}}+k{\rm I})V{}_{\text{d}\text{c}}=-s{\rm M}V{}_{\text{d}\text{c}}i\text{s}\text{i}\text{n}(\omega t-\delta )\end{array}(1)$

式中:M为调制比。

若只考虑电流的基频分量和电容电压的直流分量,当装置达到稳态时,若只计及串联损耗,由式(1)可得:

$\{\begin{array}{l}V{}_{\text{d}\text{c}}(\infty )=\frac{\sqrt{2}(R\text{c}\text{o}\text{s}\delta +X\text{s}\text{i}\text{n}\delta )}{{\rm M}R}\frac{U{}_{\text{s}}}{s}\\ {\rm P}(\infty )=3{\rm P}{}_1(\infty )=\frac{-3\sin {}^2\delta }{R}U{}_{\text{s}}^2\\ Q(\infty )=3Q{}_1(\infty )=\frac{3\sin 2\delta }{2R}U{}_{\text{s}}^2\end{array}(2)$

显然,在只计及串联损耗的情况下,D-STATCOM输出无功仅与δ角有关,否则还需考虑调制比M等因素。

2 移动式D-STATCOM连接方式及主电路参数

当移动式D-STATCOM确定采用基于H桥串联逆变器的链式主电路结构后,其连接方式及主电路参数的选择不仅要考虑装置的电压等级和设计容量,还需综合考虑装置的成本因数。

功率器件的电压等级是影响装置成本的一个主要因素。目前主流的IGBT器件电压等级主要分为600 V,1 200 V,1 700 V,3 300 V,6 500 V等。一般来说,器件的价格与电压等级并不成比例,使用3 300 V和6 500 V的器件成本将大大高于低压IGBT的成本。所以从成本上考虑,优先选用1 200 V或1 700 V等大众型IGBT器件。

逆变单元(链节)单元数目是影响装置成本的另一个因素。当接入电压等级确定之后,IGBT器件电压等级的选择和装置的连接方式将决定所需级联的链节单元数目。虽然链节单元数目N越高,输出电压的谐波及dv/dt将越小,但是当大到一定程度之后,N的增加对谐波及提高dv/dt的作用将有限。而链节数目的继续提高,将使辅助的控制电路及通信光纤数目大大增加,不仅使控制结构复杂化,而且大大增加了成本。

如附录A图A1所示,移动式D-STATCOM可采用Y或△连接方式。对于相同的电压等级和容量,选用2种不同连接方式时串联链节所承受的电压和电流不同。Y连接时每相串联链节承受的电压为额定相电压,相对较低,但是其承受的电流是额定线电流;△连接时每相串联链节承受的电压为额定线电压,相对较高,但是其承受的电流是环内的额定相电流,相对线电流较低。因此,在具体应用中选用何种连接方式及所需串接的链节数,还需根据成本综合承受电压和电流两方面因素详细核算。

根据承受电压进行计算,若D-STATCOM设计接入10 kV电网,选用性价比较高的1 700 V IGBT,在考虑安全裕量的前提下,链节的额定直流电压可以工作在1 000 V。按照最大调制比为1计算,每个链节可以输出的交流电压有效值Uunit=707 V。

当选用Y连接时,所需的最小级联数目为:

${\rm N}{}_{\text{Y}}=\frac{10000\lambda }{707\sqrt{3}}(3)$

式中:λ为考虑连接电抗上的电压降落及过载能力时所乘的系数,工程设计中可取1.3。

此时,Y连接所需的最小级联数目为11。

当选用△连接时,所需的最小级联数目NΔ≈19。

就电流而言,显然对于同一电压等级和容量,采用Y结构时链节模块的额定电流需要按照△结构额定电流的1.732倍设计。由此可知,对于额定电压相对较高、额定电流较小的场合,选用Y连接方式更具有经济性,因为此时所需链节数目较少且承受电流等级较低。

现场设计中实际上还存在一个最小经济容量问题,这是由可以获得的IGBT系列产品中最小的额定关断电流所决定的。当装置所需额定容量小于最小经济容量时,由于无更小的IGBT可选,实际上器件成本并不能再进一步降低。显然,采用Y结构时的最小经济容量小于△结构,在所需装置容量较小时Y结构更具经济性。而当装置容量较大时,由于额定电流变大,甚至使单个IGBT器件的电流关断能力不能满足要求,此时降低换流链的额定电流更有利于降低装置成本,因此△结构更具经济性。

以设计选用EUPEC公司的1 700 V IGBT为例,可以获得的最小额定电流是200 A。若选用此管时,考虑安全裕量,按100 A进行链节额定参数设计,当直接连接到10 kV系统上时,采用Y结构时的最小经济容量SY=1.73 Mvar,采用△结构时的最小经济容量SΔ=3 Mvar。

3 移动式D-STATCOM的结构设计

由于电网建设及用户负荷发展的不确定性,应用D-STATCOM进行负荷补偿的地点可能发生变化,因此,对于移动式D-STATCOM具有非常明显的需求。采用链式结构的D-STATCOM可以不需要庞大的相控电抗器、滤波支路和连接变压器,通过紧凑化设计,可将进线柜、功率柜、控制柜、电抗器和冷却系统等主要部件安装在一个集装箱内,使之具备整体移动能力。

基于单相H桥的链节模块单元是装置的最基本组成部分,包括IGBT器件、IGBT驱动电路、直流电容器、链节控制电路、链节电源等部分。在结构设计上,可通过紧凑化设计将以上各部件安装在一个功率模块中。

功率模块采用基于层式电力电子组件的设计方式,如附录B图B1所示,其中上层为驱动及链节控制电路,中层为吸收电容及铜排,底层为散热器和IGBT器件,直流电容器通过叠层母排连接到电力电子组件上,以利于减小回路杂散电感。这种层式设计利于减少回路杂散电感,优化电气性能,并且便于生产和维护,其所形成的链节功率模块如附录C图C1所示。

应用链节功率模块在功率柜中的级联组合可以构成三相逆变电路。为了实现功率柜的紧凑化设计,功率柜采用分相分层的结构,如附录D图D1所示。功率柜中由上至下各层分别为A,B,C相。每一相各功率单元都在同一层中,使各功率单元之间的级联连接最简单容易。在散热设计上,功率柜的后部设计有统一的风道。对于功率模块,如附录C图C1所示,功率模块后部设计有风道口。当功率模块安装到功率柜上时,功率模块的风道与功率柜的风道口对准。功率柜顶部装有风机,这样冷却风将通过功率柜前门进风,经过各功率模块的散热器后进入功率柜后部的风道,再由顶部的风机将热风抽出。

在功率模块和功率柜实现紧凑化设计的基础上,移动式链式D-STATCOM整体集成于一箱体内实现灵活移动,其总体布置如附录D图D1所示。

考虑到功能不同、操作安全和电磁兼容优化等因素,移动式D-STATCOM箱体内被分成2个小室,分别放置控制系统和功率回路。功率回路主要包括进线柜、连接电抗器柜和功率柜。在D-STATCOM中,连接电抗器可以选择铁芯或空心电抗器。出于减小体积的考虑,在移动式D-STATCOM中,可优先选用铁芯电抗器。

4 移动式D-STATCOM的典型应用

江西省赣西供电公司110 kV樟树变电站的10 kV母线接入用户之一为兴隆钢厂,主要负荷为10 t交流电弧炉,由于系统短路容量较小且冲击严重,其工作时对其他用户的正常用电造成较大的干扰,为解决此问题,应用了移动式D-STATCOM。

现场应用的移动式D-STATCOM补偿容量为±2 Mvar,采用链式无变压器结构,通过连接电抗器直接接入10 kV系统,电气原理如附录E图E1所示。

整套装置由10 kV进线高压开关柜、干式电抗器、链式功率模块、控制和保护系统、后台监控机组成,其中开关柜、电抗器、链式功率模块、控制和保护系统安装于户外移动式箱体内,后台监控计算机安置于主控室内。移动式箱体总体尺寸为8.8 m2.5 m2.9 m,分隔为2个独立开门的小室,一个安装功率柜、启动柜、电抗器和进线开关柜,采用强制风冷,另一个为控制室,其内安装控制柜。箱体接地选用镀锌扁钢以2点接地方式与变电站原有主接地网相连接。装置现场安装图如附录F图F1所示。

装置中连接电抗器额定电压10 kV,额定容量240 kVA,额定电流115 A,额定电感24 mH。链式模块中的功率器件采用EUPEC公司的FF200R17KE3型IGBT,额定电压1 700 V,额定电流200 A。由2个FF200R17KE3与直流电容器形成的两电平H桥逆变电路构成一个链节,链节中的直流电容器规格为1 250 μF/1 250 V/100 A。根据设计容量和所选器件型号,考虑SY=1.73 Mvar和SΔ=3 Mvar计算所得的经济容量,装置最终采用Y连接。为确保至少有一个冗余模块,使得故障链节自动退出时不影响装置的连续运行,根据式(3)可知,装置每相由12个链节组成,三相共36个链节构成Y连接的链式电路安装在功率柜中。

考虑到钢厂通常在晚间11时至次日8时进行生产,为充分发挥D-STATCOM的效益,其控制策略可根据主要冲击性负荷的运行状况实施有针对性的调整,如图2所示。

通过电网运行数据的采集分析,当控制系统判断主要冲击性负荷电弧炉正常工作时,D-STATCOM应用负荷补偿策略,主要用于消除负荷冲击,降低谐波及不平衡度;当电弧炉不处于工作状态时,D-STATCOM配合变电站原有电容器作为动态电压调节装置,用于稳定变电站10 kV母线电压,此时当系统电压突破设定的上下限或是其变化率超出设定限值时,D-STATCOM将瞬时输出最值以稳定电压,否则将根据电压范围输出相应无功进行调整。当D-STATCOM进行负荷补偿时,为保证实时性和补偿效果,采用结合分频思想的直接电流控制策略[10],对配电网电能质量进行有重点的调控,最终通过载波移相正弦脉宽调制(SPWM)方法实现补偿输出。为降低损耗,其中单个功率模块载波频率设置为300 Hz,由于单相由12个模块串联,采用载波移相SPWM后其等效载波频率达到了3 600 Hz,大大改善了装置输出的谐波性能,经现场测试其干扰谐波输出率低于1.5%。

在保护方面,为提高装置可靠性,采用了分级分层式综合保护策略,包含器件级保护、装置级保护和系统级保护3级,如附录G图G1所示。器件级保护的动作时限低于200 μs,当器件过流、过压或驱动信号异常时,迅速实施保护。装置级保护动作时限为500 μs～1 000 μs,当装置出现过载、直流电压过高等异常工况时实施保护。系统级保护的动作时限为5 ms～2 000 ms,当出现系统失压、系统电压过高、冷却系统故障等异常工况时实施保护。

除上述保护外,由于链式D-STATCOM的每相桥臂由12个单相逆变单元串联构成,其中有1个冗余单元,当桥臂中某个逆变单元因故障而必须退出运行时,其自动旁路后装置仍能正常运行,这样可极大地提高装置的可靠性及可用率。装置三相桥臂的脉冲发生及分配采用分相处理,当某相桥臂的一个逆变单元发生故障而被旁路时,其他桥臂并不需要改变其所投入运行的逆变单元数目和PWM策略。此时故障桥臂上的其余逆变单元将自动共同分担这个逆变单元原来所承受的直流电压,而使整个直流电压之和与故障前并无变化,确保该相的输出电压仍保持不变。

目前应用上述方案研发的移动式D-STATCOM已投入稳定运行,效果明显。110 kV樟树变10 kV Ⅰ段母线的平均电压合格率由低于95%提高至98%以上,谐波电压降至3%以下,冲击性负荷工作时电压闪变值改善率超过50%。装置远程监控界面和冲击性负荷工作时无功调控效果如附录H图H1和附录I图I1所示。

5 结语

考虑到补偿对象的不确定性和配电网补偿中的特殊需求,补偿装置的移动性具备特殊的意义。相比SVC的复杂结构,D-STATCOM更适合设计为移动式。本文提出一种D-STATCOM紧凑化移动式设计方案,通过主电路分析比较,选用单元化链式结构,将装置集成于箱体内,实现便捷的整体移动。装置的连接方式和主电路参数根据电压等级和设计容量参考成本进行核算,考虑经济容量后优选。综合应用现场的实际情况,控制策略结合稳态调压和冲击性负荷补偿的需求,采用了分级分层式综合保护策略。装置投运后运行稳定,电能质量改善效果明显。作为一种典型应用的有益尝试,项目设计与应用中得到的一些经验可供借鉴和参考。

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配电网静止无功补偿器 第7篇

关键词：静止同步补偿器,电压波动与闪变,冲击性负荷,MATLAB

0 引言

随着整流器、变频装置、电弧炉等非线性、冲击性负荷在配电网中的应用,给配电网的无功功率平衡带来了挑战,进而恶化了电能质量。致使配电网的节点电压、电流发生不同程度的畸变,母线电压波动与闪变,三相电压出现不平衡,电网公共节点谐波超标。

在配电网中应用的无功补偿装置种类很多,如最早的调相机、机械式投切电容器,后来的晶闸管控制投切电感、电容器、SVC和STATCOM。由于调相机是旋转设备,其响应速度慢,静止电容器靠机械投切、且投切次数受限制,故它们都不能快速响应冲击性负荷带来的快速无功功率波动。然而近年来发展起来的SVC和STATCOM由于采用了先进的电力电子技术,其快速调节性能是传统无功补偿装置无法比拟的,因此得到了广泛应用。

由于SVC采用相控方式,通过改变流过装置的电流有效值来间接改变装置的阻抗,达到动态补偿目的,但其自身会产生大量谐波。STATCOM采用全控型电力电子器件构成,调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器的容量及安装面积大为降低,抑制电压波动与闪变的性能是同容量SVC的2～3倍,代表未来动态无功补偿装置的发展方向[1]。

1 STATCOM的原理及控制策略

1.1 原理及dq0系统下数学模型

STATCOM主要有电压型和电流型,本文以电压型为例说明(见图1)。

将三相电路简化为单相电路,由KVL电压定律可以得出其数学描述为:

应用Park变换得:

在dq0旋转坐标系中,取d轴和系统电压矢量重合,则有:

将式(3)代入式(2)得dq0状态空间描述:

由于主要关注装置的无功功率特性,故从以上数学描述得出了补偿器吸收和发出无功功率的数学表达式为:

由式(5)可以得出,当δ>0时,Q>0,装置吸收无功功率;反之,装置发出无功功率。由此得出STATCOM的控制思路为:控制δ的大小和方向即可控制补偿器发出或吸收无功功率的大小和性质。

1.2 双环解耦直接电流控制策略

STATCOM是一种动态补偿装置,它对无功电流的实时监测提出了很高要求,无功电流检测的快速性、准确性和灵活性直接影响STATCOM的跟踪补偿性能。而传统的无功功率理论是基于周期的平均无功功率理论的,无法满足如电弧炉此类无功变化剧烈的负荷无功监测需求,因而采用实时性更强的瞬时无功功率理论来监测瞬时变化的无功功率。本文采用双环解耦直接电流控制策略,系统的快速性、稳定性好,控制精确[2,3,4,5]。

从式(2)和式(4)均可以看出id和iq不能相互解耦,为了使补偿器的有功和无功能够相互独立控制,实现和解耦,须使式(2)中状态矩阵为对角矩阵,为此引入变量p1和p2,使得式(2)变为:

对比式(2)和式(6)可得:

可以将p1和p2视为控制变量,通过PI调节器得到。综上可以得到补偿器的双环解耦直接电流控制方程式:

由此方程得到补偿器的控制框图(见图2)。

2 STATCOM提高电能质量仿真分析

本文构建1个如图3所示的35 kV/10 kV/380 V电压等级的配电系统[6]。采用配电网典型接线方式即单回路树干式网络接线,用可编程电源加阻抗模拟上级35 kV电网,容量为100 MW,通过变压器35 kV/10kV降压至10 kV网络,在10 kV母线上设有静止同步补偿器(容量为3 Mvar)和P=18 MW、Q=-2.5 Mvar的容性负载。然后再通过10 kV/400 V配电变压器降压到用户端网络,在10 kV母线上通过配电变压器接有各种典型负荷(如固定有功负荷、冲击负荷、变动负荷),针对这些典型负荷接入后对配电网造成不同程度的电能质量问题进行仿真[7],并就STATCOM接入前后电能质量改善状况进行对比分析[8]。

2.1 电网电压波动仿真

仿真中通过设置可编程电源幅值参数来模拟35 kV电网母线电压发生波动时,对电网各母线造成的影响,其值在0.2 s时变为额定值的1.06倍,0.3 s时变为额定值的0.94倍,0.4 s时再恢复到额定值。为使仿真更具针对性,此时10 kV网络只带一个固定负载,P=1 MW,其余负荷类型不接入电网,其相应之路的断路器断开。仿真波形见图4。

从图4中可以看出,离35 kV较近的母线B1电压波动较大,而设置有STATCOM的母线B3电压只有较小波动,当电网电压波动时,STATCOM能够及时发出或吸收无功,且在发出无功和吸收无功之间切换迅速,无较大冲击。显著提高了B3母线的电能质量。

2.2 冲击负荷接入仿真

设某一节点的有功无功发生变化,则。其中,Un为节点额定电压,Sk为节点三相短路容量,由于R/X一般较小,且冲击性负荷功率因数很低,无功变化较大,可简化为。由此可得出:无功波动较大负荷引起的电压波动[9,10]与无功成正比,与短路容量成反比;冲击负荷的突然接入会对母线电压造成突然扰动,无功需求突然增加,传统的无功补偿装置无法迅速发出无功来维持母线电压稳定;而STATCOM响应迅速,能够有效补偿冲击无功需求,从而维持母线电压稳定。仿真中,设置0.2 s时刻突然接入S=6106+j2106的负荷,持续0.02 s,仿真波形见图5。

从仿真波形看出,当冲击负荷突然接入时,STATCOM快速响应,发出无功功率,母线B3的电压保持在0.95 p.u.,保持了电能质量达标,不至于因母线电压过低而影响其他负荷工作。

2.3 动态负荷仿真

仿真中利用可控电流源构建了1个频率为10 Hz的动态负荷模型,投入时间为0.1 s至0.4 s,波形见图6。

可以看出,STATCOM未投入时,B3母线电压波动幅度达到4%,且电流也出现10 Hz振荡,补偿器投入后,STATCOM快速发出和吸收无功电流,使得B3母线电压波动幅度降到0.7%,可见,STATCOM可以有效抑制电压波动与闪变。

2.4 改善电网功率因数

设置有功负荷500 kW,在0.1 s接入1个300 kvar感性无功负荷,然后对接入和不接入补偿器进行对比,仿真波形见图7。

补偿前功率因数0.86,补偿后功率因数接近0.94,可见显著提高了功率因数,提高了母线电能质量水平。

3 结论

本文通过详细推导STATCOM的数学描述及其控制方程,给出了STATCOM原理和整体接线控制框图,又基于MTALAB构建了35 kV配电网,设置各种负荷和扰动条件并进行仿真分析,得出如下结论:

(1) STATCOM具有快速调节电网无功的能力,对抑制由电网电压波动引起的母线电压波动有显著效果,有利于提高电压稳定性。

(2)设置了冲击性和随机性负荷接入电网并进行仿真分析,得出STATCOM可以快速跟踪补偿此类负荷接入时引起的局部无功功率快速波动,抑制电网母线电压降落,提高电网功率因数,改善电网电能质量。

(3)本文应用的双环解耦控制策略中采用的是PI调节,控制整定参数较少,控制性能一般都能达到实际要求,但还可以采用非线性控制方法、自适应控制方法等来获得更加优异的控制性能。

(4)本文对STATCOM改善主要电能质量问题进行了仿真分析,但配电网电能质量涉及面广,还包含谐波、过电压、三相不平衡等方面,需要进一步研究。

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配电网无功补偿技术解析 第8篇

1 配电系统无功补偿方案

1.1 变电站进行集中补偿

针对输电网的无功平衡, 在变电站进行集中补偿, 补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等, 主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10k V母线上, 以补偿负荷的无功功率。补偿电容分为固定补偿与自动补偿两部分。因为有功负荷是变化的, 其无功负荷也随之变化, 但不论无功负荷如何变化, 总可把它分为固定部分和变动部分, 所以补偿电容应采取固定补偿与自动补偿相结合的方法, 配置固定补偿电容以减少投资, 配置自动补偿电容以满足补偿需要, 做到二者兼顾。因此变电站集中补偿具有管理容易、维护方便等优点, 但是这种方案对配电网的降损起不到什么作用。

1.2 低压集中补偿方式

目前国内较普遍采用的另外一种无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿, 通常采用微机控制的低压并联电容器柜, 容量在几十至几百千乏不等, 根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高专用变用户的功率因数, 实现无功的就地平衡, 对配电网和配电变的降损有一定作用, 也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切的, 也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制的。这种方案虽然有助于保证用户的电能质量, 但对电力系统并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起, 但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时, 无功的投切量可能与实际需求相去甚远, 出现无功过补偿或欠补偿。

1.3 杆上补偿方式

由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿, 使得补偿度受到限制。由此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电厂来填, 大量的无功沿线传输使得配电网网损仍然居高难下。因此可以采用10k V户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上 (或另行架杆) 进行无功补偿, 以提高配电网功率因数, 达到降损升压的目的。由于杆上安装的并联电容器远离变电站, 容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等工程问题。因此, 杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行。

1.4 用户终端分散补偿方式

目前在我国城镇, 低压用户的用电量大幅增长, 企业、厂矿和小区等对无功需求都很大, 直接对用户末端进行无功补偿将最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。《供电系统设计规范》 (GB50052-1995) 指出, 容量较大, 负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。故对于企业和厂矿中的电动机, 应该进行就地无功补偿, 即随机补偿;针对小区用户终端, 由于用户负荷小, 波动大, 地点分散, 无人管理, 因此应该开发一种新型低压终端无功补偿装置, 并满足以下要求:1) 智能型控制, 免维护;2) 体积小, 易安装;3) 功能完善, 造价较低。与前面三种补偿方式相比, 本补偿方式将更能体现以下优点:1) 线损率可减少20;2) 减小电压损失, 改善电压质量, 进而改善用电设备启动和运行条件;3) 释放系统能量, 提高线路供电能力。缺点是由于低压无功补偿通常按配电变压器低压侧最大无功需求来确定安装容量, 而各配电变压器低压负荷波动的不同时性造成大量电容器在较轻载时的闲置, 设备利用率不高。

2 配电网无功补偿遇到的问题

随着人们对配电网建设的重视和无功补偿技术的发展, 低压侧无功补偿技术在配电系统中也开始普及。从静态补偿到动态补偿, 从有触点补偿到无触点补偿, 都取得了丰富的经验。但是在实践中也暴露出一些问题, 必须引起重视。

2.1 优化的问题

目前无功补偿的出发点往往放在用户侧, 只注意补偿用户的功率因数。然而要实现有效的降损, 必须从电力系统角度出发, 通过计算全网的无功潮流, 确定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点, 才能使有限的资金发挥最大的效益。无功优化配置的目标是在保证配电网电压水平的同时尽可能降低网损。由于它要对补偿后的运行费用以及相应的安装成本同时达到最小化, 计算过程相当复杂。

2.2 补偿方式问题

目前很多部门无功补偿的出发点还放在用户侧, 即只注意补偿用户的功率因数, 而不是立足于降低电网的损耗。如为提高某电力负荷的功率因数, 增设1台补偿箱, 这固然会对降损有所帮助, 但如果要实现有效的降损, 必须通过计算无功潮流, 确定各点的最优补偿量、补偿方式, 才能使有限的资金发挥最大的效益, 这是从电力系统角度考虑问题的方法。

2.3 测量的问题

目前10k V配电网的线路上的负荷点一般无表计, 且人员的技术水平和管理水平参差不齐, 表计记录的准确性和同时性无法保证。这对配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。要争取带专变房的用户的支持, 使他们能按一定要求进行记录。380V终端用户处通常只装有有功电度表, 要实现功率因数的测量是不可能的。这也是低压无功补偿难于广泛开展的原因所在。

2.4 谐波的问题

电容器具备一定的抗谐波能力, 但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响, 甚至造成电容器的过早损坏, 并且由于电容器对谐波有放大作用, 因此使得系统的谐波干扰更严重, 此外, 动态无功补偿柜的控制环节, 容易受谐波干扰, 造成控制失灵, 因而在有较大谐波干扰、需考虑补偿无功的地方, 同时也应考虑添加滤波装置, 然而这一问题常常被忽视, 致使一些补偿设备莫名其妙地损坏, 因此在做无功补偿设计时必须考虑谐波治理。

2.5 无功倒送的问题

无功倒送是电力系统所不允许的, 因为它会增加线路和变压器损耗, 加重线路负担。无功补偿设备的生产厂家, 虽然都强调自己的设备不会造成无功倒送, 但是实际情况并非如此。对于接触器控制的补偿柜, 补偿量是三相同调的, 对于晶闸管控制的补偿柜, 虽然三相的补偿量可以分调, 但是很多厂家为了节约资金, 只选择一相采样和无功分析, 于是在三相负荷不对称的情况下, 就可能造成无功倒送;至于采用固定电容器补偿方式的用户, 在负荷低谷时, 也可能造成无功倒送。因此在选择补偿方式时, 应充分考虑这一点。

2.6 电压调节方式的无功补偿带来的问题

有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的, 这有助于保证用户的电能质量, 但对电力系统而言却并不可取因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起, 但线路的电压水平是由系统情况而决定的, 当线路电压基准偏高或偏低时, 无功的投切量可能与实际需求相去甚远, 就会出现无功过补或欠补。

3 结语

合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定, 能够有效地维持系统的电压水平, 提高系统的电压稳定性, 避免大量无功的远距离传输, 从而降低有功网损, 减少发电费用。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏, 尤其造成的网损相当大, 因此无功功率补偿是降损措施中投资少回报高的方案。一般配电网无功补偿方式有:变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。

摘要：在配电网进行无功补偿、提高功率因数和搞好无功平衡, 是一项建设性的降损技术措施。本文分析了四种配电网无功补偿方式, 认为应更多地考虑系统的特点将它们结合起来进行无功补偿。目前, 配电网的无功补偿容量一般是根据供电部门给定的要求达到的功率因数来确定的, 而不是依据用户用电时实际的节能效益和电能质量最佳、支付电费最小的经济功率因数。如何确定无功补偿设备的合理配置和分布, 需寻找技术上和经济上的最优方案。

配电网无功补偿的研究 第9篇

根据资料统计, 我国配电网从20世纪80年代开始进行技术改造, 无功补偿工作在改善电压质量、降低线损方面取得了显著的成效。而用户的无功补偿才刚刚开始, 从配电网无功功率的消耗情况来看, 用户占到了大约70%多, 因此, 在受电端安装无功补偿装置, 不仅可减少负荷的无功功率损耗, 提高功率因数, 降低线路损耗, 同时电气设备的有功出力也将大大提高。因此, 研究低压配电网无功补偿 (尤其是用户部分) 是至关重要的。

1 无功补偿方式性能分析

低压无功补偿的目的是实现无功的就地平衡, 通常采用的方式有5种:随机补偿、随器补偿、跟踪补偿、二次变电所集中补偿、线路补偿。

1.1 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机绕组并接, 通过控制、保护装置与电动机同时投切, 其运行小时数受电动机投运时间限制, 电容器的利用率较低。而且, 为防止电机退出运行时产生自激过电压, 补偿容量一般不应大于电动机的空载无功。

随机补偿的特点是:接线简单、安装容易、便于维护、无功补偿效果最好。但是由于低压补偿电容器容量较小, 受技术条件限制, 过去一直没有得到广泛应用。现在国内已经从发达国家引进金属化自愈式电容器技术, 使随机补偿成为现实, 但其一次性投资较大, 考虑到配电网尤其是用户的经济性, 可以在经济允许的条件下采用。而且对于年运行在1000h以上的电动机, 采用随机补偿较其他补偿方式更经济。

1.2 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压熔丝并接在配电变压器高压侧或低压侧。由于低压电容器的技术、经济性优于油浸式高压电容器, 因而大都在低压侧进行补偿。一般来讲, 由于低压配电网在负荷低谷时接近空载, 因而配电变压器在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功, 其值如下式所示:

Qo=io%se10-2 (1)

式中:Qo变压器空载励磁无功功率, kvar;

Io%变压器空载电流百分数;

Se变压器额定容量, kVA。

由于随器补偿在低压侧进行, 故而接线简单, 维护管理方便, 且可有效地补偿配电变压器空载无功, 使该部分无功就地平衡, 从而提高了配电变压器利用率, 降低了无功网损, 是目前补偿配电变压器无功损耗的有效手段之一。 随器补偿属于固定补偿方式, 电网正常供电时, 补偿电容器投入运行, 但其降损效果不如随机补偿, 而且补偿容量不宜超过配电变压器空载无功, 若补偿的容量过大, 则在配电变压器接近空载时造成过补偿, 此时, 若出现电源缺相运行, 容易产生铁磁谐振。因此, 补偿容量应选用Qc= (0.95～0.98) Qo。

1.3 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置, 将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上的补偿方式。补偿电容器的固定连接组可起到相当于随器补偿的作用, 补偿用户自身的无功基荷;可投切连接组用于补偿无功峰荷部分, 相当于随机补偿, 投切方式分为自动和手动两种。一般地, 用户负荷有一定的波动性, 故应选用自动投切装置。此种装置可较好地跟踪无功负荷变化, 运行方式灵活, 运行维护工作量小, 功能更完善。但是, 跟踪补偿所需的自动投切装置较随器、随机补偿的控制保护装置复杂, 运行效果不理想, 初投资也要大一些。

1.4 二次变电所集中补偿

这种补偿方式是在变电所10kV母线上集中安装电容器, 分固定连接组和分组投切连接组。控制设备采用真空开关或少油开关, 保护较为完善。补偿容量按配电变压器容量的15%～30%配置, 布置方式有专设电容器室或室外布置。由于这种补偿方式电容器都集中安装在变电所的二次母线上, 因此, 对每条配电出线并不减少线损, 但是, 在下级补偿不够完善的情况下, 可以保证总受电端功率因数达到标准。

1.5 线路补偿

这种补偿方式是在线路负荷集中点, 每点集中装设10kV电容器100～150kvar, 补偿点的位置一般应根据负荷分布情况来确定。采用跌落式开关兼作控制和保护, 受跌落式开关熄弧能力的限制, 补偿点安装容量不应超过150kvar。线路补偿也是固定补偿, 只能补偿无功负荷的基荷部分, 若补偿容量过大, 在负荷低谷时将向系统倒送无功, 增加网损, 导致电压升高, 从而影响设备安全运行。因此, 线路补偿只能作为下级补偿的补充, 而不能代替下级补偿。

2 补偿方式的经济性

补偿方式的经济性, 通常用单位补偿容量的年计算费加以评价, 其值可用下式表示:

Z=KaKb+KeKc-CTB (2)

式中:C无功补偿经济当量kW/kvar; (每补偿1kvar无功功率, 可减少的有功功率损耗值称为无功补偿经济当量) , 无功补偿经济当量C值越大, 则补偿效果就越好;

T年运行小时, h;

B电价, 按0.42元/kWh计算;

Ka折旧维修率, 其值取为0.1;

Kc电容器组单位容量综合造价, 元/kvar;

Ke投资回收率, 其值取为0.1。

补偿方式的综合投资包括电容器费、配套设备费以及安装费等。5种补偿方式中随机补偿和随器补偿基本上没有专用的配套设备;变电所集中补偿和跟踪补偿一般采用成套的配电设备, 线路补偿则采用跌落式开关及台架等。

负荷中的无功功率影响着电网的电压和系统的电能损耗, 而补偿电容器的容量和装设位置的不同, 对无功补偿的降损效果、调压程度以及装设电容器本身的经济效果也各不相同。下面以典型电容器配置为例, 每组控制容量分别取:变电所电容器柜600kvar, 线路补偿点90kvar, 低压用户电容器柜200kvar。按2006年产品价格计算, 各种补偿方式的单位综合投资见表1。

通过上面的分析, 可以得出以下结论:

1) 从降损的角度考虑, 低压补偿优于高压补偿, 其中随机补偿效果最好;

2) 从安装与运行维护的角度考虑, 随机补偿和随器补偿最简单也最方便;变电所集中补偿、线路补偿、跟踪补偿较复杂, 也容易出现问题;

3) 从单位投资来看, 随机补偿和随器补偿有明显的优势;

4) 从补偿方式的投运率来看, 随机补偿最差, 其他几种补偿方式较好。

不论怎样, 无功补偿设备的配置, 应按照“全面规划, 合理布局, 分级补偿, 就地平衡”的原则, 要把降损与调压相结合, 以降损为主;又要将集中补偿与分散补偿相结合, 以分散补偿为主; 同时, 供电部门补偿与用户补偿相结合, 以就地平衡为主, 从而取得无功补偿的最大经济效益。

3 配电网无功分布

研究配电网无功负荷的分布, 是选择无功补偿方式的基础。表2是35/10kV变电所二次母线以下无功负荷的分布情况。

从表2可以看出, 配电网的无功主要由两部分组成, 即配电变压器的固定无功损耗和用电设备的无功损耗, 可以说, 配电网的无功主要集中在低压上。随着配电网的发展, 高能耗设备的淘汰及先进节能设备的应用, 低压配电网的无功负荷也在发生改变。即配电变压器的固定无功损耗所占的比例在逐渐减少, 而用电设备的无功损耗在增加, 可达总无功的70%多, 无功负荷的重心逐渐后移。因此, 可以这样认为, 今后低压配电网无功补偿的重点和补偿电容器的投向, 主要在低压方面。

4 结论

无功补偿的目的是提高功率因数, 改善电压质量, 降低线损, 节约电能。但选择的补偿方式不同, 其补偿效果就会有很大差异。从前面的分析可以看出, 目前低压配电网无功补偿的配置是不合理的, 以现在的方式, 基本上是以“高补低”, 即在高压侧安装补偿电容器来补偿低压方面的无功负荷。不仅降损作用小, 而且增加了技术上的困难, 因此, 应把配电网无功补偿的重点向低压方面转移, 合理采用随机补偿和随器补偿方式, 充分发挥补偿电容器的补偿效益。

参考文献

[1]刘乾业, 吴涤生.低压电动机无功功率就地补偿[J].电世界, 2005 (3) .

[2]杨建民.配电网单相无功补偿装置[J].电力情报, 2002, 6 (2) .

配电网静止无功补偿器 第10篇

关键词：无功功率 负面影响 改善措施 应用设备

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01

1 无功功率的性质分析

无功功率在一定的时间内会从电气设备上获得能量，也会在某个时间内将电气舍不得电磁能量以感应电流的方式补偿给电源，如果在理想状态下，无功功率是不会消失的，而是在电源与电气设备之间进行电磁转换。交流电的大小和指向是较为复杂的，因此在交流电路中会出现电磁场的复杂变换，从而在存在线圈的元件两端产生电动势，这就导致了电感参数的变化。变化的电磁场在电路中会引起电荷的移动，也会导致电容参数的改变。所以无功功率有感性与容性的区别。如电动机的消耗即为感性，而电容器则是容性。在电网中因为存在大量的电感元件，因此需要消耗的无功功率也就随着增加，因此需要在电力工程中充分考虑对无功功率的补充。

2 电力工程中无功功率的影响和无功补偿

2.1 无功功率的影响

如前分析，电磁线圈的电气设备必须在工作中附加电气元件削弱其产生的无功功率。如电动机的转子磁场需要电源取得的无功功率来建立，变压器也会消耗无功，才能让一次绕组工作并产生感应电压，因此无功功率在电力工程中会产生以下影响：因为传输中的无功功率的影响会导致有用功功率出现消耗，如客户需要的有功功率一定时如果电网的无功功率增加则电网的损耗也就会增加；无功功率对电压也会造成损耗增加；无功功率会导致变电设备的供电能力下降；会造成发电机的有功功率下降；造成功率因数降低，而影响电网的运行环境，使得电气设备不能发挥作用。基于以上的影响，不论是从节电层面还是供电质量上都应当对电力工程中存在的无功功率进行补偿，以此改变运行中的功率因数，从而提高电力供应的能力与经济性。

2.2 无功功率补偿

无功补偿就是在电网的感性负荷中设置相应的电容设备，以此补偿电感性负荷引起的无功功率，从而降低无功功率在电网中出现的数量，改变功率因数而提高供电质量。在交流电路中，单纯的电阻元件负载电流与电压的相位应是一致的，纯电感负载电流滞后电压为90 °，也就是纯电容中电流与纯电感中的电流相位差180 °，可以实现抵销，即电源向外部供电，感性负载向外释放的能量在两种负荷间相互变换，感性负荷所需要的无功功率就可以在容性负荷产生的无功功率上获得补偿，这就实现了补偿的目标。

3 电力工程背景下的无功补偿与装置

3.1 无功功率补偿的形式

通常在电力工程中配电网络的无功补偿有以下几种措施，即电站补偿、低压补偿、杆塔补偿、用户补偿等，具体的方式为：（1）变电站补偿方式：对无功功率进行平衡需要在变电站进行集中控制与补偿，这样的补偿目的就是从源头改变电网配电的功率因素，最终达到提高终端变电所电压的效果，对主变压器无功损耗进行补充。这些补偿设备通常连接在变单站的母线上，从工程角度看管理与维护都较为方便，但是对于配电网的损耗降低意义不大。（2）低压补偿方式：在我国采用较多的就是低压补偿，即在变压器的低压侧进行补偿。补偿的设备主要根据用户的情况进行选择，投入与数量相对应的电容器即可完成跟踪补偿。主要的目的就是提高网络中变压器用户的功率因数，以此达到补偿的效果。低压补偿可以对电网和变压器的损耗进行补充，同时也可保证用电客户的电压水平。此类补偿设备一般是以功率因数或者无功功率为基础的电容器投切系统，其补偿的原则就是保证用户的用电质量。但是在应用中无功功率投切的量有可能会与实际需要相差较大，这样就会导致无功功率补偿不足或者过大的情况，对电力系统的运行也有一定的负面影响。（3）杆塔补偿方式：配电网络分布广阔，多数的公用变压器并没有低压补偿，使得无功功率补偿受到了一定的限制，所以产生的无功功率的缺口还需要在发电厂或者变电站进行补充，大量的无功功率会沿着线缆进行流动，从而影响了最终的配电效率。这样就需要在杆塔上进行无功功率补偿，如在10 kV用户外并联电容器置于杆塔上进行无功补偿，从而改善电网的功率因数，使之达到降低电压损耗的效果。但是因为在杆塔上设置电容器距离变压器的距离较大，使得系统的保护措施不易实施，因此提高了对其进行远程控制的成本，保养与维护的工作量也随之增加，工程中施工的环境也受到限制。最后在輕载的情况下运行还应防止配电线路上的过电压与过补偿的情况出现。所以杆塔上的补偿点应因网络而异不易过多，且不设置分组投切来控制其容量。（4）在终端进行补偿的方式：之所以采用终端补偿就因为成真的范围扩大，而低压用户不断增加，企业和工厂对于无功功率的需求量较大，因此直接对终端进行补偿也成为了无功功率补偿的一种方式。这样可以在最为需要的地方进行补偿从而提高电网的运行损耗，同时也保证了电压水平。终端补偿的缺点就是过于分散，管理不易实现集中，且负荷的波动会导致大量的电容器在轻载是闲置，而降低了设备利用

效率。

3.2 功率补偿采用的设备

无功功率补偿的装置应根据网络的性质与电压情况进行合理选择，对于各类无功功率补偿装置和计算应进行综合考虑并采用。配电网络中常见的补偿装置有以下几种。（1）高压装置：在高压配电网络中此类装置被广泛应用，其以高压并联电容器最为主要的补偿装置。在应用中被安装在主变压器的一侧，作为对主变无功损耗的降低措施，同时改善功率因数，对变电站出站端的电压有较强的改善作用，从而发挥供电设备应有的效率。（2）中压装置：在中压补偿装置中，我国使用较为广泛的是干式自愈型并联电容器，利用其对中压网络进行无功功率补偿。此类设备的电容元件利用金属薄膜卷制，卷绕后在顶端进行喷漆，同时利用导线焊接并引出，其元件的外部则利用树脂进行封灌，以此保证其隔绝空气。（3）低压装置：低压补偿装置是无功功率补偿中应用较为广泛的一种，应用中将其安装在配电变压器的低压侧，也可在电动机的附近安装，并与之进行同步运行来进行补偿，同时也可在工厂配电房或者楼宇的配电房内进行无功补偿。

4 结语

综合的看，无功功率补偿是电力工程中不可或缺的运行技术之一，其控制的电网内的无功功率损耗，并以此提高功率因素的稳定性，保证电网运行与用电设备的安全与经济性。

参考文献

[1]赵楠楠.浅谈电网中无功功率补偿[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（2）.

[2]李英成，纪二云.无功补偿节电技术在电网中的应用研究[J].科技促进发展（应用版），2011（2）.

低压配电网无功补偿方式综述 第11篇

变电站集中补偿在配电网中多以35 kV变电站为主, 通常在10 k V母线并联电力电容器组实现变电站无功集中补偿。该种方式主要是补偿主变压器的空载无功损耗, 适当考虑线路的漏补无功功率, 可有效改善输电线路的功率因数。

210 kV配电线路补偿

配电线路无功补偿一般指在配电线路杆塔上并接电力电容器, 以实现对配电线路无功补偿的方式。它需同时考虑线路补偿点数量、补偿点位置及其补偿容量。下面以简单的单条干线的电能传输为例, 说明补偿点数量、位置及补偿容量的确定原则。

设线路首端传输的总无功功率为Q, 线路总长度为L0, 第i个补偿点到线路首端的距离为Lxi, 补偿容量为Qci, 线路补偿的网损降低率为η, 并且定义第i点的Li=Lxi/L0为该点的安装距离比。

对于一般情况而言, 当该配电干线中有n个补偿点时, 许多专家学者对此做了专门的研究, 得到第i个补偿电力电容器的安装距离比及其容量的计算公式:

网损降低率为:

根据 (2) 式, 得到网损降低率随线路中补偿点个数变化的曲线如图1所示。

由图1可知, 随着补偿点的增多, 补偿效益会逐渐提高, 在n=4时, 该增益将变得很小。因此, 配电线路的补偿点一般不多于4个。

在实际配电线路无功补偿中做单点补偿时, 首先电力电容器组一般应安装在距配电线路首端的主干线路长度的1/2以上处;其次, 电力电容器组的安装应靠近负荷密集区;再次, 当有多组电力电容器时, 应该分散安装在负荷密集的分支线路上。并联电力电容器的补偿容量, 一般为配电变压器总容量的5%～10%, 考虑到补偿的无功功率对线路电压的影响, 一般应使配电线路的首、末端电压不超过额定值的±7%。在线路负荷最小时, 还应保证线路不向变压器倒送无功。对于负荷无功变化超出单台电力电容器补偿容量的补偿点而言, 一般应装设无功补偿自动控制装置。

310/0.38 k V随器补偿

随器补偿是在10/0.38 kV配电变压器的低压侧, 通过低压熔断器并联电力电容器进行补偿的方式。它主要是用来补偿配电变压器的空载无功损耗和漏磁无功损耗, 通常补偿的容量可以按经验取配电变压器额定容量的3%～7%或按 (3) 式进行估算:

式中I0%空载电流百分数;

SN配电变压器额定容量, kVA;

K补偿系数, 通常取0.95～0.98。

在进行随器补偿时应注意以下几点: (1) 为防止低压线路检修时出现触电事故, 电力电容器应当装设在配电屏开关设备的电源侧; (2) 为防止因电力电容器出现短路、缺相运行造成的三相电压不平衡或过电压现象, 电力电容器的接线必须要牢固。

4随机补偿

随机补偿是指将电力电容器通过控制保护装置直接与电动机绕组并联的补偿方式, 电力电容器随电动机启动而投入, 随电动机的停运而退出, 以达到无功就地平衡的目的。

高压电动机并联的电力电容器禁止使用三角形接线, 一般采用单星形或双星形接线, 且中性点不接地。低压电动机的随机补偿大都采用三角形接法, 因此电力电容器的额定电压应是电网线电压。这种接法有2个好处:一是可以在相同的电容量情况下提高无功补偿量, 提高电力电容器利用率;二是可以避免由于电力电容器的接触不良而产生三相不对称运行及过电压。

随机补偿的容量一般不应大于其空载无功功率, 以免产生自激过电压。

尽管随机补偿在并联电力电容器投切的暂态过程中会造成无功倒流, 但与变电站补偿及随器补偿的无功经济当量相比, 变电站集中补偿在2.2%左右, 随器补偿可达5%以上, 而随机补偿可高达15%, 降损效果十分显著。此外, 还具有接线简单、运行维护方便、单位无功负荷投资少等优点, 因而得到广泛应用。

5分组补偿

分组补偿主要是针对企业用户小功率异步电动机较多, 不可能完全采用随机补偿而使用的一种无功补偿方式。在该补偿方式中, 通常将电力电容器通过隔离开关分组, 根据实际无功负荷的大小投切电力电容器。分组越多, 运行就越灵活, 补偿性就越好, 但所需要的开关设备、占地面积也越多, 一次性的投资就越大, 并且有补偿电力电容器投切频繁等缺点;分组较少时, 往往会造成“投入一组会过补偿、切掉一组会欠补偿”的不稳定现象。

在进行分组补偿时, 首先要满足负荷侧功率因数和电力系统电压的要求, 一般投切一组电力电容器所引起的母线电压波动值不得超过额定电压的2.5%;其次, 还要解决好电力电容器分组的问题;再次, 要使电力电容器投切时尽量避免引起或放大高次谐波;最后, 还应考虑断路器和电力电容器的制造水平, 使其满足开断能力及补偿容量的要求。考虑到整体的经济性, 应尽量减少组数, 进行大容量的集中补偿。