淺析如何自動補償10kV高壓無功功率

1 概述

　　科學技術為人們的生產生活帶來了極大的便利，電力系統隨著用戶要求的增長不斷的發展提高，并且隨著用戶自動化要求的提高，對于電源電壓更是要求越來越高，以此保證電力系統的穩定。局部電網由于發展程度有限，其會受到動性負荷的影響從而導致電壓波動，或者功率因數惡化，當電網出現該種現象后，會極大的影響自動化電氣設備的壽命，并且自動化越高受到影響越大，從而間接性阻礙了企業的發展。所以，電力補償系統能夠對系統功率因數進行改善，穩定系統電壓，這成為了電力系統研究的必然趨勢。

　　電容器并聯到配電線路中能夠有效對電壓分布予以改善，且能夠有效減少線路損耗，增加線路負荷的輸出能力，提高線路的功率因數，這種方式操作簡便可行性較高，所以在電力系統中得到了廣泛應用。為了提高波動性負荷的適應性，對補償容量的調節可以通過電容器的分組投切的方式，靜止補償器是電容器中相應速度較快的且不會產生機械磨損的部件，但是TSC的控制系統較為復雜，應用在高壓系統中的晶匣管，其并聯技術不易實現隔離出發，這樣不但無法保證系統的安全性，并且成本過高。

　　考慮到上述問題，對配電系統的負荷波動慢的可以通過并聯電容器組投入真空接觸器提高設備的性能，該種接觸器在控制上更為便捷，能夠多次頻繁操作，并且不需要對滅弧室進行檢修。文章中介紹的自行研制的10kV無功補償是采用的接觸器對電容器組進行投切，從實際的操作中可以看出，該種系統不但具有簡單的系統結構，同時性能以及成本投入上都具有極高的價值，且其補償效果較之其他方式也十分突出，因此應用前景極其廣闊。

　　2 結構

　　2.1 主回路

　　針對該補償系統，在運行過程中會出現電容故障或者相間短路，因此為避免該種現象以及在出現單相接地故障后系統的對地電流，系統電容器組往往采用單Y型接線方式，以該種不接地的中性點接線方式避免上述問題的發生。但是電容器在合閘時會出現涌流并且還會對諧波進行放大，為避免該種現象的發生，可以在電容回路上串聯電抗器進行改善。但是必須要注意我國目前在電容回路中串聯的電抗器，一般其感抗值為電容器的容抗值的4.5%至6%之間或者12%至13%之間，如此一來，就會造成電容器在運行時的電壓被提高，那么過壓就會在分閘時產生，因而一些電容器組在投入運行后效率不高，有些甚至是在某些情況下無法投運。針對此類問題，可以在設備中安裝具有濾波功能的裝置，但是濾波器的加入肯定會加大投資，提高了設備的成本。針對該種問題，不一定必須加裝濾波器，在進行并聯電容組安裝前，首先對安裝的現場諧波情況進行研究了解，只需要保證電容器諧波頻率以及電抗器的諧波頻率比最低次諧波小便可，如此一來就有效控制了電抗值。因此針對該系統，電抗器的電抗值只需要為電容器容抗的百分之一便可。此外，串聯電抗器大多適用干式電抗器，這種電抗器具有較強的機械強度，并且噪音低，無需過大的維護量。

　　2.2 對回路有效保護

　　系統可以頻繁操作，不需要頻繁的檢修滅弧室，不會發生少油斷路器出油故障等，這些都是真空接觸器所具有的優點，但是在斷開真空接觸器后會發生重燃故障，從而產生操作過電壓，引發一些系統故障。針對該類問題，可以通過加裝避雷器予以消除，本系統所使用的避雷器為氧化鋅避雷器，主要用以保護電容器。需要注意的是，在中性點對地加設避雷器能夠有效對重燃過電壓進行限制，并且氧化鋅避雷器在保護系統的過程中不會承受電壓。

　　放電線圈并聯在系統中能夠將電容器產生的剩余電荷及時有效的釋放掉，并對電容器產生的涌流作第二次的降低，以此預防由于電容器過流而發生設備爆炸，保證了操作人員的生命安全。在此基礎上放電線圈還具有繼電保護功能以及測量功能，放電線圈能夠形成保護電路，這是其巨大優勢，當電容器組在星型接線內發生故障時，即便只是其中一臺出現了故障，那么在中性點處就會產生位移電壓，若是該處產生了過高的位移電壓，則有可能會產生一個跳閘動作的命令信號，將該組電容器從電路系統中切除出去。

　　此外，只針對負荷電流進行切斷，對于線路中的短路電流不產生作用，系統還在每臺電容器前加裝了噴逐式熔斷器，用以避免過流現象對系統電路的損壞。同時，系統還為過壓以及欠壓現象的出現做了預先的系統保護措施，并且還具有拒動閉鎖功能，用以提高系統的自我保護能力，使得設備運行的可靠性有效提升。

　　3 控制策略

　　檢測量和控制目標決定了控制系統的性能和復雜程度。傳統的無功補償設備往往以功率因數作為控制目標，這種方式存在輕載時容易發生投切振蕩、重載時不易達到充分補償的缺陷。在低壓補償系統中簡便易行的辦法是在相電壓由正變到負的過零點采集相電流的值（即無功電流最大值），并按無功電流的大小調節補償電容器的級數，但在中性點非直接接地的配電網系統中相電壓不易采集，因此這種檢測方法也行不通。本系統以無功功率Q作為控制目標，因為檢測目標和執行手段一致，這種控制方式可取得良好的控制效果。檢測點的設置同樣會影響補償的效果。檢測點可設在電容器組的后端b點，檢測負載的無功QL并據此決定補償的容量，這種開環控制方式控制簡單、可一次快速投切多組電容器，但補償精度較差。本系統檢測點設在電容器組的前端a點，控制器檢測補償后的QZ，同時根據已投入的電容量QC得到負載應投的全部電容量。這種閉環控制方式具有較高的補償精度，又具有動態補償的快速性。由于電容器組分級補償，閉環控制時可能出現投切振蕩，為此在完全補償點附近設定了一無功合格區，并使其寬度大于單組電容容量，從而避免了發生投切振蕩。另外在進行無功補償時首先應保證系統電壓在合格的范圍內，當電壓高于其上限時，可采取逐級切除電容的辦法切除電容器，直至電壓滿足要求。

　　4 結束語

　　文章在上述內容中針對10kV配電網中有關高壓無功補償中的自動補償系統進行了介紹，并且著重論述了在系統中采用真空接觸器對并聯電容器進行投切，從而根據系統負荷變化要求進行補償容量調整，對電力系統中的功率因數予以提高，并對電壓質量進行改善，并且通過對變壓器容量的有效利用，還能夠提高電能的利用率。文章所介紹的該系統在應用上具有著十分廣闊的前景，還是值得做進一步研究，并投入使用的。