關于配電系統中的動態無功補償裝置
論文摘要：隨著現代電力電子技術與國民經濟的進一步發展，電力用戶對供電電能質量水平和用電可靠性提出了更高更多的要求。由此產生了一些靜止形態的動態無功補償裝置。電力電子裝置不僅可以發送而且還可以吸收無功功率，其本身也成為產生無功的功率源。但動態補償的技術目前還不成熟。
論文關鍵詞：配電系統；動態無功補償裝置
一、配電系統中的動態無功補償裝置
無功功率補償，簡稱無功補償，在電力供電系統中起到提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網供電質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統的電壓波動，諧波增大等諸多不利于電網安全運行的因素。無功補償分動態和靜態兩種方式。靜態無功補償是根據負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態補償是根據負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。一般的補償是有級的,也就是常用的補償裝置如電容,是按組來進行投切的,也就是用電系統里產生的無功不會是你補償的一樣多,但是由于這種補償已經將功率因數達到了例如0.95,已經很好了。但是有的負載,其工作時無功的變化量非常大,且速度非�？�,可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功在工作時也是不規則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現的，只能用“動態”補償。
所謂“動態”即快速性、實時性，一是補償速度一定要快；二是用電負載需要多少無功，補償裝置就補償多少無功。這是動態補償的兩個基本特征。但不是非得兩個都具備才是動態補償，有的負載雖然無功變化快，但是無功量的改變是固定的，此時用速度快的無功補償也可以辦到，也就是說這個動態補償強調的單單是迅速。
動態無功補償裝置由高壓開關柜(包括高壓熔斷器、隔離開關、電流互感器、繼電保護、測量和指示部分等)、并聯電容器、串聯電抗器、放電線圈(或者電壓互感器)、氧化鋅避雷器、支柱絕緣子、框架等構成。動態無功補償裝置根據改善和提高功率因數，降低線路損耗，充分發揮發電、供電設備的效率功能強大，液晶字段顯示，性能可靠穩定，抗干擾能力極強�？繜o功控制器根據線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當，功率因數才會達標。
無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無功功率型、無功電流型。功率因數型這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果。用于動態補償的控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。
二、動態無功補償裝置最優利用方法與原理功能
配電線路無功補償即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。線路補償點不宜過多，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象；保護措施也要一切從簡，可采用熔斷器或者避雷器作為過流和過壓保護。線路補償方式這種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護等優點，適用于功率因數低、負荷重的長線路。
在低壓三相四線制的城市居民和農網供電系統中：由于用電戶多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時間的不同。所以，電網中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這種用電不平衡狀況無規律性，也無法事先預知。導致了低壓供電系統三相負載的長期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。
電網中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會影響變壓器的安全運行，最終會造成三相電壓的不平衡。
調整不平衡電流無功補償裝置，有效地解決了這個難題，該裝置具有在補償線路無功的同時調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以內。
工作原理：無功動態補償裝置由控制器、過零觸發模塊、晶閘管、并聯電容器、電抗器、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機進行分析，然后計算出無功功率并與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入并聯電容器組。
目前，國內的動態補償的控制器和國外的同類產品相比還要有很大的差距，一方面是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統特性容易漂移，維護成本高；另一方面是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好。另外，相應的國家標準也還沒有達到一定標準，這方面落后于發展。但是運算速度快，抗干擾能力強，最重要的是有很好的完成動態補償功能。
無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。
動態無功率補償裝置的主要功能：1、提高線路輸電穩定性；2、維持受電端電壓，加強系統電壓穩定性；3、補償系統無功功率，提高功率因數，降低線損，節能損耗；4、抑制電壓波動和閃變；5、抑制三相不平衡。
動態無功率補償裝置的主要問題：1、電容器損壞頻繁。2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發生熔斷。3、電容器組經常投入使用率低。
三、在配電系統中動態無功補償與靜態補償區別
（一）前者表示靠無功控制器根據線路力率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近；后者表示手動投入固定值補償量，不隨線路力率情況改變補償量，此類方式除非補償量剛好合當，功率因數才會達標，否則，不論補償量過小或過大，功率因數均偏小。
（二）動態無功補償的定義是這種響應動作時間小于1S，一般是通過可控硅投切電容組TSC、可控電抗器調節無功TCR型SVC或利用IGBT器件調節的靜止性無功發生裝置SVG等來實現。靜態補償可以是固定的通過隔離開關或熔斷器斷電后進行人工調節的裝置，也指響應時間大于1S的自動投切裝置，如接觸器投切電容組的方式。
四、應用
�。ㄒ唬㏒LTF型低壓無功動態補償裝置：適用于交流50Hz、額定電壓在660V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業。安裝環境：周圍介質無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵埃。無劇烈震動和顛簸，安裝傾斜度<5%。
�。ǘ㏒HFC型高壓無功自動補償裝置：適用于6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。技術特征：電壓優先，按電壓質量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處于規定范圍。
�。ㄈ￤DB-K型低壓無功動態補償裝置：采用大功率晶閘管投切開關，控制器可根據系統電壓，無功功率、兩相準則控制晶閘管開關對多級電容組進行快速投切。晶閘管開關采用過零觸發方式，可實現電容器無涌流無沖擊投入，達到穩定系統電壓，補償電網無功、改善功率因數、提高變壓器承載能力的目的�？蓮V泛應用于電力、冶金、石油、港口、化工、建材等工礦企業及小區配電系統。安裝環境：無易燃、易爆、化學腐蝕、水淹及劇烈振動場所。具有過流、過壓、欠壓、溫度超限多種保護。裝置能在外部故障和停電時自動退出運行，送電后自動恢復的功能。
總之，以現在的經濟發展與科學前景來說，配電系統中的動態無功補償裝置技術還不太成熟，但是發展前景可觀，有很大的利用價值，性價比高。
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