無功功率補償柜動態(tài)響應(yīng)檢測方法介紹與分析

張業(yè)真

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，福州 350002）

隨著大機組、超高壓電網(wǎng)、感性設(shè)備多元化的形成，需要線路中提供更多的無功功率，不僅降低供電變壓器及輸送線路的損耗，也降低了供電效率。無功功率補償裝置作為電力系統(tǒng)中所消耗，一種新型補償裝置，主要利用電容器進行補償。不僅可以提高功率因數(shù)還可以對電力系統(tǒng)設(shè)備中的無功功率進行有效、正確地補償。并能有效的提升電壓，保證電壓的穩(wěn)定性。

1 標準試驗方法分析

在標準GB/T15576.-2008中7.14條規(guī)定動態(tài)響應(yīng)時間檢測方法：首先將裝置放在自動工作狀態(tài)，給裝置施加額定電壓，在主電路中投入大于設(shè)定值的感性負荷，檢測感性負荷電壓的變化，并記錄該時刻為T1，同時檢測電容器投入的電流變化，記錄補償電容器輸出電流發(fā)生變化的時刻T2，則T2-T1為裝置的動態(tài)響應(yīng)時間T。試驗做3次取最大時間T值[1]。

從標準中，可以發(fā)現(xiàn)標準并沒有規(guī)定相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定以及電路原理圖。而隨著現(xiàn)在更多型式的電容補償裝置的生產(chǎn)，以及無功功率控制器的多元化，在檢測此項目時，會遇到無法補償，電容器無法投入等問題。本文就根據(jù)此檢測項目，利用波形進行有效的分析補償方法與補償時間過程，以及在發(fā)生無法補償時。

2 試驗方法介紹

2.1 電路工作原理

無功功率補償是針對感性負載而言的，因為純感性負載只消耗無功[2]。由于電網(wǎng)中的負載大多都是消耗無功的（如變壓器、電動機、白熾燈等），為了降低由感性負載造成電網(wǎng)的無功功率損失帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定。因此需要對電力系統(tǒng)進行無功補償保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

試驗電路圖如圖1所示。圖中S是試驗用電源，D是被測產(chǎn)品連接點。在試驗之前，可以用B整定用臨時連接線拍攝一組感性試驗電流。前接阻抗 Z1短接，不投入。后接阻抗Z2也就是負載阻抗，把電阻短接，投入一部分電感。拍攝出來的預(yù)期電流為45A。

圖1 試驗電路圖

當預(yù)期電流拍攝完成后，可以在D被測產(chǎn)品點接入檢測的產(chǎn)品，如圖2所示是實際產(chǎn)品原理圖。在配電回路出線端接入負載，投入電流為預(yù)期拍攝的電流45A。其中，圖1中CJ是試驗時外接負載端的接觸器，把接觸器的控制電源接入SP程控器。利用操作控制臺進行就近操作。不僅可以控制整個電路的通電時間，還可以保證設(shè)備與人員安全。

圖2 實際產(chǎn)品原理圖

2.2 產(chǎn)品預(yù)期整定

電容器投入方式為自動投入，控制器設(shè)置投入延時時間為2s，切除延時時間為2s，功率因數(shù)下限值為 cosφ=0.90，上限值為 cosφ=0.95。cosΦ超前且＞0.95，滯后且＞0.90，在這個范圍內(nèi)，此時控制器沒有控制信號發(fā)出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿足要求時，如 cosΦ滯后且＜0.95，那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測cosΦ如還不滿足要求，控制器則延時一段時間（延時時間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cosΦ＜0.95，即呈容性載荷時，那么控制器就逐一切除電容器組。

3 試驗數(shù)據(jù)分析

試驗以一臺名稱為綜合配電箱，額定容量為315kvar，補償容量為 140kvar，單相補償電容容量為6.6kvar，三相補償電容容量為20kvar。投入預(yù)期拍攝的電流，測試它的動態(tài)響應(yīng)時間波形，如圖 3所示，是在采集三相波形的基礎(chǔ)上，剪切一相Ia來分析。從圖中第二通道Ia可以看出，根據(jù)標準GB/T15576-2008規(guī)定。其中，T1是感性負荷電壓的變化時刻，T2是補償電容器輸出電流發(fā)生變化的時刻，那么T2～T1就是裝置的動態(tài)響應(yīng)時間T。測得T時刻時間為：631ms。這段時間也是預(yù)期投入的感性電流，測得額定電流為：43.8A。那么這段時間就是無功補償裝置控制器從線路中出現(xiàn)感性電流消耗無功到電容器開始準備補償。T這段響應(yīng)時間可以根據(jù)無功補償控制器中的延時投入功能進行相應(yīng)的設(shè)置。

圖3 動態(tài)響應(yīng)單相波形

T0這段時間是電容器投入的電流時間為1955ms，測得電流為23A。當檢測到線路已經(jīng)對無功進行有效相應(yīng)的補償后，用SP手動切除CJ控制電源，此時測得這段時間為T0。T3是當 SP切斷負載端的感性負載，由于無功補償裝置進線端與感性負載端是并聯(lián)關(guān)系，因此，在SP切斷負載端時，無功補償裝置主回路還是有電。電容與電感電流關(guān)系如圖4所示。

圖4 a、b合成之后電流

無功功率補償裝置在試驗時，要注意試驗連接的相序要對應(yīng)，不能錯相，錯相就無法補償。不僅是接入電源端和負載端的相序要準確，控制器中的控制回路相序也是要一一對應(yīng)。如圖3是錯相情況下拍攝出來的波形。

從圖5中波形所示可以看到，當錯相之后，補償裝置在檢測到感性電流時，無法做出判斷，對線路進行有效地補償，只出現(xiàn)感性電流波形。

圖5 動態(tài)響應(yīng)錯相波形

4 結(jié)論

本文主要根據(jù)GB/T15576.-2008中7.14條動態(tài)響應(yīng)時間檢測項目，分析介紹了此項目的檢測方法。通過實際試驗，利用拍攝出來的波形來確定動態(tài)響應(yīng)時間。并分析了實際試驗中應(yīng)該注意的問題，以及對時間T的測量方式提供一個簡易的方法。

[1] 標準GB/T 15576-2008 低壓成套無功功率補償裝置[S].2008.

[2] 馬小建,魏金成.電力系統(tǒng)無功電壓控制在多Agent系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電工電氣,2012(2)：29-32.