无功补偿控制原理探究

随着各部门和用户对用电质量的要求越来越高, 无功动态补偿对于用户和电网来说原来越重要。通过无功补偿, 能够有效的提高低压电网中的功率因数, 从而达到降耗的目的。本文就无功补偿的方式、原理及实现三个角度进行浅析。

1 动态无功补偿基本方式

动态无功补偿装置是由感性元件和电容器组来实现无功的实时调节的, 其中感性元件提供的是变化的感性无功 (系统内部提供或根据应用场合的特点由无功补偿系统添加) , 而电容器组提供的是固定容量的容性无功。感性元件与几组电容器共同并联, 电容器组与基本等容量, 各自一个开关。既可控制容量输出, 也可控制投切, 而电容器的容量是固定投切的, 是不可调的。各组电容固定投入容性无功, 相对系统的感性无功产生一定剩余的容性无功, 而这部分剩余的无功则用来动态补偿。主控制器根据系统电压电流算出实时无功, 并根据‘小范围无功调节角度, 大范围无功投切电容’的原则来实现对系统无功的补偿。

2 动态无功补偿控制原理与实现策略

动态无功补偿装置是根据系统的实时无功和系统运行状态来实现的。根据系统无功, 控制系统可以控制和各个电容组, 实现以恒定无功为基本目标的控制策略。控制系统可根据面板上旋钮开关分别处于不同的状态。系统可独立运行的状态有两种, 分别是手动运行状态和自动运行状态。

手动运行状态是一种比较保守的半自动状态。在此状态下, 控制器根据系统的无功功率自行调整所发出的无功功率, 但不动态投切各个电容器组, 用户可根据系统无功来自行投切电容。Θmax和Θmin代表了运行过程中可控硅所能导通的最大角度和最小角度, 也代表了所能发出的最小感性无功和最大感性无功。在母线过压和欠压状态时, 视为故障并封锁脉冲。

自动运行状态是完全自动的运行状态。在此状态下, 控制器不但自动调整的发出感性无功, 而且在满足以下两种条件时, 会投切电容组以实现更大范围的无功调节。

(1) 如果且Nc≥1且, 且连续维持时间, 则切下一组电容器, 。

(2) 如果Θ=Θmax且Nc≤Nmax且, 且连续维持时间, 则投入一组电容器, 。

在自动运行状态下, 如果母线过压和欠压状态, 即仍视为故障并封锁脉冲。

其中, Θ为可控硅的导通角度, Qs为系统实时无功, Nc为运行过程中投入的电容组数, 其他涉及到的各个参数都是可设置的, 其含义如下。

Θmax为最大相角给定, 运行过程中可控硅允许的最大导通角度;

Θmin为最小相角给定, 运行过程中可控硅允许的最小导通角度;

Ugy为过压门限值。

Uqy为欠压门限值。

Qt为系统目标无功值, 由设定的最大无功和最小无功决定, 或由目标无功直接设定;

A为投切弹性系数;

Qc为电容器组容量;

Tc为投切去抖时间;

Nmax为最大电容器组数。

如果现场开关是各自独立的, 即和各组电容器各自对应一开关, 此时的电容器组投切是循环投切的。这样使得各组电容器均匀使用, 有利于延长电容器及其开关的寿命。投切去抖时间可根据电容充放电时间等现场情况灵活设置, 这样可以避免电容开关频繁动作。

3 结语

无功补偿能够优化电网系统, 提高电压质量, 提高电能的利用率。因此在配电网中进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化, 是一项建设性的节能措施。对于不同的无功功率, 要具体问题具体分析, 需要根据其无功功率的原理, 选择不同的无功补偿方法和装置, 能够有效提高无功功率因数, 降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗, 使无功补偿应用获得最大的效益。因此, 无功补偿对于社会发展具有重要意义。

摘要：在电力系统中, 电气设备大多为感性负载, 增加了电力系统的无功吸收。我们一般采用的提高电路功率因数的方法为并联电容器。其原理即是利用电容与电感中的无功功率的互补性, 减少电源与负载交换的无功功率。随着无功补偿技术的成熟, 越来越多的耗电大户采用无功补偿装置来合理利用系统能量。

关键词：无功补偿,电容器,中性点,动态

参考文献

[1] 王正风.无功功率与电力系统运行[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[2] 申凤琴.电工电子技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2008:5 2-6 1.