低壓無功功率自動補償系統的應用技巧

　　2.1 無功補償電容器投切容量的確定方法

　　對于低壓系統來說，國家規定低壓供電的用電單位無功因數應大于或等于0.85，所以，在實際安裝中，安裝容量的大小應根據本單位負荷的實際情況和供電部門的要求，確定所安裝的電容器容量。由于低壓系統中大多數用電設備都具有感性特點，所以，無功功率的電容器補償方式，通常采用的是共補型方式進行補償的。在進行補償前，首先要考慮的是電容器投切容量的計算，投切容量的大小，可采用查表法和計算法求得。查表法，就是把原本功率因數與所需功率因數兩者對應所確定的系數K的大小與有功功率P的乘積，作為所需投入補償的電容器的容量Qc的數值。

　　2.2 低壓無功功率自動補償系統自動投切的判據和控制策略

　　無功功率自動補償裝置要想正確地投入到低壓電網系統中，不僅要考慮投入補償的電容器的容量Qc的大小，還要考慮到接入低壓電網系統中的電壓變化的情況。如果不能有效地使二者之間達到合理的搭配，將會造成電容器組的頻繁地投切、變壓器的電壓出現忽高忽低、忽大忽小的電壓波動的情況。因此，在進行無功功率投切電容器進行補償的同時，如何實現與低壓系統中電壓調節的合理配合，是保證無功補償系統可靠投切的關鍵。

　　判斷無功功率設備是否需要投入到低壓電路中，如果只單純地以功率因數的大小為判據，這是不科學的。為了使無功功率的投切控制更合理、更準確，就需要采用無功功率、功率因數、電壓這幾個參數之間的綜合判據，作為判斷是否需要進行無功功率自動補償系統的投切的依據。為了避免電容器組的投切震蕩，需要考慮系統允許一定的過補，在具體調試過程中，根據九區圖，通過調試無功功率上下限的數值、電壓上下限的數值及ΔU值的大小，來控制無功功率自動補償系統的投切。在實際投切控制中，還要注意同組電容器的動作時間間隔，間隔時間必須大于300s，同容量的電容器循環投切。為了防止出現瞬時干擾和投切震蕩的情況，投切算法并不以一次的計算結果立即決定是否投切，而是計算結果連續幾十秒均為同一組合時，電容器才實行投切。

　　無功功率自動補償系統投切的控制方法的分析，通常采用的是九區圖分析法。九區圖是把低壓系統中的無功功率和電壓作為兩個狀態變量來描述的，根據給定的電壓、無功功率上下限，把電壓和無功功率運行的控制狀態按九區劃分，以此來分析電容器組能否合理地投切和對低壓電路中電壓的影響。通過九區圖分析系統中無功功率需求補償的大小和系統中電壓變化的關系，根據無功功率補償的大小值與系統中電壓變化的情況，來決定無功功率控制器是否投切。傳統的九區圖如圖1。

1 無功補償的原理和重要性

　　無功補償就是通過并聯的方式將帶有容性以及感性兩種功率負荷的裝置安裝在同一線路上，如此，兩種負荷裝置就能當作一種能量的轉換器，實現兩者的能量的相互轉換，其輸出的無功功率也能實現互相補償的作用。運用到變電設計中就是將原本是電網或變壓器輸出的無功功率，變成交流電力容器來輸出。

　　不管是民用亦或工業負荷，其多數是感性負荷功率，并且基本全部的電感負載都要利用大量的無功功率進行補償，而提供無功功率的主要有兩種方式，即補償電容器和輸電系統。如果是輸電系統提供，那么輸電系統設計的時候就要同時考慮有功和無功功率。但是，通過輸電系統進行無功功率傳輸，變壓器以及輸電線路在損耗方面會有顯著的提升，從而降低系統的經濟效益。如果是補償電容器提供，就可以不用輸電系統進行傳輸，也就會減少損耗。無功傳輸不是說功率傳輸是沒有用的，反而具有很大的用處。在電動機中產生旋轉磁場并對其進行維持，進而通過轉子的轉動讓機械也產生運動，而電動機中轉子磁場的建立就是通過電源獲取的無功功率。

　　變壓器一次線圈的磁場同樣也是通過無功功率而產生的，這樣二次線圈才會感應到電壓。故而，電動機如果缺少無功功率就無法轉動，變壓器也無法變壓，交流接觸器也就無法吸合。就正常情況而言，電源會將無功功率和有功功率都提供給用電設備。一旦電力系統中無功功率供應不足，用電設備就無法有充足的無功功率構建正常的電磁場，也就無法保持在額定情況之下運行，電壓就會降低，最后也會導致用電設備無法正常運行。

　　2 電力變電設計中的無功補償技術

　　最早將無功補償應用到設備的就是同步調相機，其作用原理和空載運作的同步電動機類似，即通過勵磁運行的作用讓系統接收到無功功率，從而讓無功電源發揮作用；當欠勵磁運行的時候，系統又將感性功率傳輸給它，發揮無功負荷的效果。在這種裝置中會針對勵磁的運行安裝自動調節裝置，這樣同步調相機就可以根據該裝置產生的電壓對輸出或者吸收的無功功率作出改變，從而通過對電壓的調節來保障系統的穩定性。不過，同步調相機屬于旋轉機械，有功損耗太大，大概是容量的1.6%～5.4%。而且如果同步調相機采用小容量的話，那么其單位容量的成本要遠遠高于大容量的。目前，這種無功補償的裝置還是在生產中使用，且在控制技術不斷進步的條件下，其控制性能得到了很好地改善。

　　2.2 電容器

　　電容器在無功補償的運用，其作用原理就是并聯在系統中，提高容性負載，然后再向系統吸收和輸出容性功率，達到線路以及感性負荷對感性無功功率的要求，從而實現無功補償的效果。通過電容器來無功補償，不僅只需要較少的一次性投資與運行費用，而且安裝調試方便、損耗低、效率高，不僅能夠集中使用，也能分散裝設。現階段，我國電力系統中通過并聯電容器實現了大概90%的無功補償容量。然而，這種裝置提供的無功功率和相關的節點電壓數值的平方是正比關系，也就是說如果節點電壓降低，要提高無功功率的時候，其提供系統的無功功率卻會減少。這就意味著，就補償效果而言，