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低压无功补偿装置的器件分析和选型 |
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摘 要： 本文从实际应用出发， 针对低压无功补偿装置的选型问题， 对目前低压无功补偿装置中所涉及的要点和器件（补偿容量、控制器、投切装置）进行了比较和分析。文中对新型的电容器投切装置——机电一体化复合开关进行了详细介绍，提出了无功补偿装置中器件选择的实用方法。
关键词： 无功补偿容量 无功补偿控制器 机电一体化复合开关
前 言
现有供电设备虽经多次改造，仍然难以满足日益增长的电力负荷需求，目前全国各地已不同程度地出现了缺电和拉闸限电的现象。
解决电力供应紧张的问题，除了加快电厂建设以外，采用合理的无功补偿不失为一条有效的途径。做好无功补偿工作，不但可起到扩大现有输变电设备供电能力、改善电能质量、降低线路损耗、缓解供电能力不足的作用，而且还能取得良好的经济效益，如延长供用电设备的使用寿命、降低用户的电费支出等。
无功补偿的重要性及其解决问题的现实性，目前已得到了业内共识，各地也相继安装了许多不同形式的无功补偿装置，但从其使用的效果来看却不尽相同。
特别是运行在 0.4kV 级的无功补偿装置，由于其补偿点多，分布面广，专业技术管理的力度相对薄弱，因此，在补偿的准确性、运行的安全性、动作的可靠性、设备的先进性、以及维护量的多少、使用寿命的长短等方面，存在着优劣并存，良莠不齐的现状。
例如：某单位的无功补偿屏安装后，一直不能正常使用，成为闲置设备；又如：某单位杆上变压器的低压补偿电容器投入后，立刻引起线路跳闸，只好将电容器拆除后才能正常供电……，此类不良补偿现象，在实际工作中时有发生，究其原因，主要是没有根据具体的负荷性质，恰当地选择优质补偿设备。
本文就低压无功补偿装置的器件选型问题，提出一些浅见，以起到抛砖引玉的作用，并希望能为实际工作提供一点参考。
• 补偿电容器的容量及相关因素
补偿电容量的正确选择，是获得良好补偿效果的重要环节，具体选择时，可考虑如下几个因素：
• 供电变压器的空载无功补偿
一般可选变压器总容量 3% 的并联电容器作为固定补偿，以补偿变压器的空载无功损耗。
• 确定多路补偿的容量梯度
了解用电负荷的最大值、最小值、负荷的波动情况 ， 根据具体情况以确定电容器的投切步长和分组路数，做到对无功变化的精确跟踪。
• 平衡补偿、分相补偿、复合补偿的选择
确定三相负荷的不平衡程度，必要时需进行现场测量，以确定采用三相平衡补偿还是采用复合补偿方式。当三相严重不平衡时，最好选用适当容量的分相补偿。
• 确定补偿电容器的总容量
测量自然功率因数，确定目标功率因数， 根据两者 之差确定所需要的无功补偿总容量。
若已知：有功功率 P ，自然功率因数 cos φ 1 ，目标功率因数 cos φ 2 。
则所需补偿的电容器总容量为：
Δ Q ＝ P ( tan φ 1 － tan φ 2 )
• 确定是否采用抗谐波无功补偿电容器
当电网谐波分量较大时，应进行现场谐波测试，必要时需采用与电抗器配套设计的专用电容器，以防止在较大谐波的作用下，补偿装置无法正常运行或电容器易损坏的现象发生。
• 无功补偿控制器的选择
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。因此，在控制器的选择上要特别慎重，应严格按照 DL/T597 《低压无功补偿控制器订货技术条件》、 JB/T9663 《低压无功功率自动补偿控制器》等专业标准中规定的各项要求，依据具体的补偿需求和负荷特性，选择专业化厂家生产的合格控制器。一般情况 下， 可从以下几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，也可采用复合型控制物理量。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。
• 当电网负荷波动频繁，最大负荷与最小负荷差距较大，同时三相负荷严重不平衡时，对控制器的选择就提出了更高的要求，应具有“分相 + 平衡”复合投切功能。其控制物理量应为复合型（无功功率 + 功率因数），其性能参数应不低于以下要求： |
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