提高功率因数电容器无功补偿与电压调整问题的探讨

时间：2021-04-16

周晓丽

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：对于当前我们国家的电力系统质量衡量标准来说，电压是其中主要的指标之一。整个电力系统当中的用电设备一般是按照标准定制的额定电压来进行设计和处理的，这种标准可以保证对用户供应的电能，其电压的变化幅度完全符合对应的电子设备所允许的额定电能，这种在范围限定之内的数值也就是当前我们国家电力系统进行调整和稳定维护的主要任务之一。本文从这些角度进行了探索和分析，希望可以抛砖引玉，给**提供一些理论和技术上的指点。

关键词：电力系统；电容器无功补偿；电压调整

一般说来，根据当前电压调整的特点来说，系统当中数量十分巨大的节点或者说母线，因为其本身没一个点的电压值都不会出现相同的情况，因此系统的电压和系统本身的无功功率之间有着十分紧密和直接的关系。因此我们要是想要保证整个线路的每一个节点的电压都可以保证满足使用要求的标准，就要从各种调整的方式上进行下手。在系统当中，无功功率的自身损耗程度要远远大于对应的有功功率损耗的程度，因此我们不要考虑的事情就是在系统自身的稳定电压前提构建之下怎么样去构建和安排无功功率的补偿措施方式，同时还要对无功功率电源的位置进行设置。这两点同时也是电力部门的基本的任务。

1无功功率的平衡探讨

1.1无功平衡关系探索

所谓的无功平衡达成的条件，就是要让整个系统的无功电源所发出的无功和当前系统的无功负荷以及相互对应的网络无功损耗保持一种平衡的态势这种店员供给所产生的无功主要可以分成两个部分，首先就是通过发电机的供给所产生的无功，以及通过补偿设备的供给所产生的无功。除此之外，无功平衡当中还会产生无功功率损耗。

1.2电力系统的无功电源

整个电力系统当中的无功电源，除了可以同步电机以外，还包括其他的一些方面，比如静电的电容器、静电的无功补偿器或者是静电的无功发生器等一系列设备。这些设备作为无功电源当中的一部分，承担着电力系统体系当中的无功补偿重任。

1.3电力系统的无功负荷

电力系统体系当中进行无功负荷的主要设备就是异步电动机。这种点击的相对功率因数很小，在整个电网的负荷当中，异步电动机的相对所占有比重十分大。

1.4补偿容量不够的时候所进行的无功平衡

上面的图片表示的是无功功率负荷构建下的静态电压特性曲线示意图，在这种正常情况下，系统所提供的无功功率电源功率大小为Qgcn，我们可以根据无功功率的平衡条件，也就是ΣQgc-ΣQL-ΔQΣ=0所决定的电压我们可以假设为Un。假设在这个时候的电压等于系统正常标准下的电压水平的话，如果系统对应的无功电源所提供的无功大小仅仅为QgC，在这种情况下，虽然当前的系统无功仍然可以处于一种平衡的状态，但是再平衡的条件下，其电压水平仍然为U不变。

2无功功率的补偿原则探索

无功功率的补偿原则一共分为五条。

首先，在进行补偿的时候要充分考虑总体平衡和局部平衡之间的紧密联合。

在进行补偿的时候要充分考虑集中补偿和分散补偿之间的紧密联合，在这其中我们要以分散补偿作为主要依据。

三，在进行补偿的时候要充分考虑高压补偿和低压补偿之间的紧密联合，在这其中我们要以低压补偿作为主要依据。

四，在进行补偿的时候要充分考虑降损和调压之间的紧密联合，在这其中我们要以降损作为主要依据，兼顾调压。

在进行补偿的时候要充分考虑供电部门的无功补偿和用户补偿之间的紧密联合。

3电容器无功补偿的方法以及特点

3.1低压个别补偿

这种补偿方式就是根据每一个个别的通电设备对于无功的需求量，把一台或者是很多台抵押的电容器分散开，和用电的设备进行并接，让他和这些用电设备一起使用同一套的断路器，并且通过控制以及保护装置和电机进行同时的投切活动。其主要的优点就是。当用电设备正在正常工作的时候，无功补偿就会进行投入，但是当用电设备停止运行的时候，补偿设备就会自动退出，这就不会造成无功倒送的情况发生。这种方式的优点就是投资相对较少，占位也小，安装相对便捷，配置不仅方便并且灵活，维护起来十分容易，同时事故率也相对较低。

3.2低压集中补偿

这种补偿方式就是把低压的电容通过对应的低压开关接在配电变压器的低压母线的方向，通过无功补偿的投切装置来对其进行保护以及控制，然后在运行的时候直接根据低压母线上的无功负荷进行直接的控制，对电容器进行投切处理。这种电容器的投切方式是整组进行运行的，整体同进同退，无法针对个别设备进行针对性处理。这种方式的主要优点就在于，接线十分简单，相对来说运行以及维护的工作量都很小，无功可以就地处理平衡，这种方式十分有利于提升配电变压器的利用率，降低电网自身的损失，同时具有很高的经济，是当前我们国家作为无功补偿当中的常用手段。

3.3高压集中补偿

这种补偿方式就是把并联的电容器组直接作用于变电所6kv到10kv之间的高压母线上进行无功补偿。这种方式十分适合当用户远离变电所或者变电站，或者是地理位置很偏僻，处于供电线路末端的时候进行使用，并且用电用户自身还有一定程度的高压负荷的时候。这种方式可以减少对于电力系统自身的无功消耗，并且还会产生一定的补偿作用。这种方式的优点就在于，补偿的装置可以根据其自身的负荷大小自动进行对应的投切活动，进而合情合理的对用户的功率因数进行了提升，然后就避免了当前功率因数降低而直接导致的电费上扬。同时，这种方式还十分方便进行维护，对应的补偿效益也很高。

4无功补偿和电压调整

在上述技术的基础上，为了可以进行实时的无功补偿活动，同时对无功潮流的分布进行优化处理，一种全新的方式可以进行范围下的无功补偿以及针对电压的优化实施控制思路构建。

首先是控制无功功率补偿以及对应的电压调整的规则。首要目标是要保证整个电网的整体损失尽可能降到低，同时还要保证每一个节点的电压都合格。基于以上两点，调度中心还需要变为控制中心，周围每一个变电站的有载调压变压器当中的分接头调节以及电容器的投切就可以变化成为控制手段。

然后就是具体的控制流程了。首先我们可以从调度自动化系统当中进行数据的收集和整理，然后这些数据要被送入电压的分析模块当中以及无功分析模块当中进行对应的综合分析，这样就可以形成变电所的主变分接头调节命令、变电所的电容器投切指令以及对应的其他各项数据和指令，然后这些指令和数据就可以通过调度中心以及集控中心还有配调中心的控制系统进行循环往复的执行，保证了效率的同时还提高了准确性。

5安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍

5.1产品概述

AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。

AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入（切除）点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。

5.2产品选型

AZC系列智能电容器选型：

5.3产品实物展示

6结论

无功补偿的制度不仅可以对电网自身的功率因数还有电压的质量进行充分的改善，还可以使得无功负荷进行立即平衡再降低了电费的损耗和支出之后还提升了电网的经济运行水平，减轻了我们国家工农业在这个方面上的负担。但是在整体的应用方面我们要根据实际情况来选择什么样的补偿方式，来获取利益。

参考文献

[1] 侯勇.农网无功补偿的管理探析与思路[J].科技创业家.2014(08).

[2] 郝晓芳.浅谈变电设计中的无功补偿[J].电子制作.2013(22).

[3] 徐志静．基于电力系统电容器无功补偿与电压调整问题的探讨．

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版．

15216751208

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