[无功补偿在低压用户上的应用] 低压无功补偿控制器

　　[摘 要]近年来,由于电网容量的增加,对电网无功要求也与日俱增,电力系统补偿与无功功率平衡是保证电压质量的基本条件,有效地控制和合理地进行无功补偿,不仅能保证电压质量,而且提高了电力系统运行的稳定性与安全性,降低电能损耗,充分发挥经济效益。为此,本文就低压配电网无功补偿装置的应用进行探讨。
　　[关键词]低压无功补偿电网
　　[中图分类号]TM[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0131-01
　　
　　1 配电网低压无功补偿的应用
　　1.1 配电变压器低压补偿
　　配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大,通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿,目的是提高专用变电器用户功率因数,降低配电网损耗和改善用户电压质量。配电变压器低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。采用接触器投切电容器的冲击电流大,影响电容器和接触器的使用寿命。用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题,但明显的缺点是装置存在晶闸管功能损耗,需要安装风扇和散热器来通风与散热,而散热器会增大装置的体积,风扇则影响装置的可靠性。
　　1.2 用电设备随机分散补偿
　　在10 kV以下电网的无功消耗总量中,变压器消耗占30%左右,低压用电设备消耗占65%以上。由此可见,在低压用电设备上实施无功补偿十分必要。
　　1.3 配电线路无功补偿
　　线路补偿是通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。很多公用变压器没有安装低压补偿装置,造成很大无功缺额需要变电所或发电厂承担。大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下,这种情况下可考虑配电线路无功补偿。
　　2 无功补偿在低压用户上的应用
　　2.1 产品选型
　　随着电子技术的发展,先后出现了集成电路、CPU、DSP等技术构成的、各具特色的无功补偿控制器。随着无功补偿产品市场需求的逐步扩大,生产无功补偿控制器的厂家越来越多,产品质量和产品性能也千差万别。一般情况下,可从以下两个方面对控制器进行选择:对于电网负荷波动不大,且三相负荷基本平衡,仅以提高功率因数为目标的情况,为了降低设备成本,可选用功能单一、操作简便的简易型无功补偿控制器。其控制物理量可不做严格要求,可采用无功功率、无功电流或功率因数作为控制物理量,投切方式可采用较简单的循环投切模式。这样即能达到较好的无功补偿效果,又能降低设备的生产制造成本,同时设备操作简单,便于维护。对于电网负荷波动频繁、最大负荷与最小负荷间的差距较大,但三相负荷基本平衡的情况,宜选用性能较好的控制器。例如选用无功电流或无功功率作为控制物理量,且投入门限和切除门限应能够分别设定,以防止出现投切震荡,同时还应具有过压和欠流等保护功能。投切方式最好采用可进行程序控制的“编码+循环”投切方式,以确保控制器能够快速准确地对无功功率的变化进行动态跟踪补偿。
　　2.2 无功补偿控制器的选择与设置
　　无功补偿控制器的设置: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,增大及绝缘老化加速等,最终使电容器早期损坏,所以在设置无功补偿控制器时适当延长投切时间间隔,实行循环投切,减少投切次数,使这满足GB/12747-1991的有关要求。我们通常采用JKF系列无功功率自动补偿控制器,这种控制器能随意设定投入门限、投入延时、切除延时、过压门限、过压延时、欠流切除等参+数,能自动跟踪功率因数变化合理选择电容组数还能在功率因数超前时快速切除已投电容。这种控制方式能满足许多专业厂实际要求。
　　2.3 控制温度过高
　　电容器运行中温升过高(超过额定温度),会导致金属化膜电化学反应加剧,影响自愈时的热量消散,从而使电容器的自愈失败,甚至引起绝缘介质击穿。而绝缘介质击穿严重就发展成为电容器外壳膨胀、电容器异常声响、电容器爆破等异常现象。通常,在运行温度高于额定温度的(5-10)℃,其寿命约减少一半,所以监视电容器运行中的温升是很必要的。低压自愈式并联电容器运行中温升高的主要原因a.低压无功补偿装置柜体设计、安装不合理造成的电容器通风不良b.电容器长时期过电压造成电容器发热c.高次谐波使电容器产生的过电流。解决自愈式低电压并联电容器运行中温升高的对策有:a.控制温度。电容器组投入时环境温度不能低于-40℃,运行时环境温度1小时平均不得超过+40℃,2小时平均不得超过+30℃,及一年平均不得超过+20℃。如超过时,应采用人工冷却(安装风扇)或将电容器组与电网断开。b.按规程进行设计、安装电容器。(1)电容器分层安装时,一般不超过三层,层间不应加隔板。电容器母线对上层构架的垂直距离不应小于20CM,下层电容器的底部距地应大于30CM。(2)电容器构架间的水平距离不应小于0.5M,电容器之间的距离不应小于50mm,电容器的铭牌应面向通道。(3)电容器应在适当部位设置温度计,以便监视运行温度。
　　2.4 无功倒送和三相不平衡问题
　　无功倒送会增加线路和变压器的损耗,加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送,应要求控制器检测计算三相无功投切控制。固定补偿部分容量过大,容易出现无功倒送,一般动态补偿能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗,产生较大的负荷。比如机关、学校等单相负荷多的用户,应考虑采用分相无功补偿装置。并不是所有厂家的控制器都具有分相控制功能,这是工程中必须考虑的问题。
　　2.5 谐波影响和电容器保护问题
　　谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵,谐波放大会使干扰更加严重。工程中应掌握用户负荷性质,必要时应对补偿系统的谐波进行测试,如符合下述条件,则认为对电容器影响小。第一,晶闸管装置的容量以千瓦计,不大于变电所总负荷容量以千瓦计的40%;第二,晶闸管装置的千瓦值与电容器安装处的短路容量千伏安值之比