無功補償裝置在配電系統中的應用

眾所周知,在10kV以下配電系統的無功消耗總量中,配電變壓器約占30%,低壓用電設備約占65%,由此可見,在低壓配電系統中實施無功補償十分必要。從理論計算和實踐中證明,低壓無功補償的經濟效果最佳,綜合功能最強,是值得推廣的一種節能措施。

　　一個理想的配電系統,電能質量指標總是以某一恒定的頻率值和電壓值來表示,并以此向用戶供電。但在當今現代企業和運輸部門中,非線性電力負荷大量增加,特別是隨著電力電子技術的發展,晶閘管整流和換流技術得到廣泛的應用,如:礦山、鋼結構加工、冶金等企業大量使用晶閘管整流電源,工業生產中大量使用變頻調速裝置,電氣化鐵路中采用交流單相整流供電機車,高壓大容量直流輸電中的換流站等均屬于非線性電力負荷。此外電網中大量運行的變壓器,也是重要的非線性負荷。

　　海工青島基地每年18萬結構噸的鋼材加工能力,產品覆蓋中國各海域的淺、深水油氣田工程設施制造,并輻射澳洲、東南亞、中東、西非、南美等市場。基地內生產用焊接電焊機幾千臺,對低壓配電系統電容補償及諧波抑制裝置提出了一定要求。結合生產情況,在無功補償裝置的選型上,各分變電所選用了TSC系列動態補償裝置,角星接線方式互補、動態跟蹤低壓系統進線電流值,在近年生產實際使用中起到了良好的效果。

　　1無功功率(ReactivePower)

　　在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,另一種是無功功率。

　　有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。

　　無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也消耗部分有功功率)來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮流器線圈建立交變磁場用。由于它不對外作功,才被稱之為“無功”。

　　無功功率決不是無用功率,它的用處很大。在正常情況下,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。如果配電系統中無功功率供不應求,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場。那么,這些用電設備就不能維持在額定工況下工作,端電壓下降,從而影響設備正常運行。

　　由發電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需求,所以在配電系統中設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶設備對無功功率的需求,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。

1TSC可控硅動態無功功率補償器

　　采用大功率可控硅組成的無觸點開關,對多級電容器組進行無觸點、無涌流、無過渡投切。能根據負荷無功功率的大小及功率因數的實際運行水平自動投切,動態補償無功功率,響應速度小于20ms,保證系統功率因數在0.9以上,抑制諧波,改善電壓質量,減少線路損耗,提高電氣設備工作效率。

　　適合于三相對稱性負荷的實時功率因數補償,對三相負荷進行跟蹤補償;觸發采用光電觸發方式,實現一次系統和二次系統隔離,解決諧波干擾問題,高可靠性,控制簡單;系統電流過零投切,電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃現象。

　　3.2諧波抑制

　　動態抑制系統諧波,針對電力系統諧波源影響,采用光觸發控制和諧波抑制技術,安全運行。控制器、電抗器、驅動器特殊設計,選用串聯電抗器,從根本上解決與系統發生串聯、并聯諧振,避免使諧波放大,實現無功補償和諧波抑制并舉的功能。

　　3.3控制器

　　全數字化、液晶顯示,具有聯網通訊功能,控制具有高可靠性,操作簡單,有良好的人機界面。與系統連接時,不需考慮交流系統相序,不會因為相序接錯而帶來燒壞可控硅或其他器件的現象;正面柜門上顯示,不用開門即可進行控制器參數設置、調整,保護操作人員人身安全。