淺析智能型無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置功能

毛增洪

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電力、電子設(shè)備在諸多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，如：照明控制系統(tǒng)、開關(guān)電源、電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)備、不間斷電源、整流器、數(shù)控機(jī)床、電子控制設(shè)備、EDM機(jī)械等等，其所產(chǎn)生的非線性電流以諧波的方式影響著電網(wǎng)并加重了它的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：諧波危害 智能無(wú)功動(dòng)態(tài)裝置 作用

中圖分類號(hào)： S763 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電力、電子設(shè)備在諸多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，如：照明控制系統(tǒng)、開關(guān)電源、電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)備、不間斷電源、整流器、數(shù)控機(jī)床、電子控制設(shè)備、EDM機(jī)械等等，其所產(chǎn)生的非線性電流以諧波的方式影響著電網(wǎng)并加重了它的負(fù)擔(dān)。而在常規(guī)的功率因數(shù)調(diào)整系統(tǒng)中，電力電容器與電力變壓器形成了一個(gè)諧振電路，使得諧波電壓和電流被放大，加重了諧波的危害程度。

諧波的危害：

1、諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

2、諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。 諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。

3、諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

4、諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。

5、諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

我校工科樓變電所、理化變電所就相繼發(fā)生過(guò)多起補(bǔ)償電容器和投切接觸器無(wú)端燒毀的事例。（究其原因：該兩處變電所所管區(qū)域內(nèi)有實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)機(jī)房等大量使用電子設(shè)備的負(fù)荷，而原功率因數(shù)調(diào)整系統(tǒng)采用的是常規(guī)普通型電容補(bǔ)償裝置，對(duì)諧波不能治理反而加大危害程度。）

常規(guī)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置的缺陷：

1、控制特性差，運(yùn)行可靠性低，控制器的采樣電流僅取一相，不能準(zhǔn)確反映三相負(fù)荷功率因數(shù)的實(shí)際情況，（實(shí)踐中低壓配電系統(tǒng)中三相負(fù)荷不平衡情況較為嚴(yán)重）裝置無(wú)法對(duì)突變沖擊負(fù)荷實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，導(dǎo)致誤補(bǔ)、欠補(bǔ)。

2、采用接觸器投切電容器投切沖擊電流大、易產(chǎn)生操作過(guò)電壓和合閘浪涌，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，電容器受沖擊，壽命短，接觸器觸頭易燒結(jié)，不宜頻繁投切等弊病。

3、由于裝置本身缺陷易造成的諧振現(xiàn)象，致使諧波電壓、電流再次放大，加重諧波危害程度，損壞供電設(shè)備和用電器。

綜上所述常規(guī)的功率因數(shù)補(bǔ)償裝置已不能適應(yīng)現(xiàn)在日益發(fā)展的電力行業(yè)的要求，近年來(lái)，采用全新高科技，集微電腦、機(jī)電一體化、全自動(dòng)高精度，利用可靠的光電隔離技術(shù)，實(shí)施對(duì)系統(tǒng)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)跟蹤，即時(shí)補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)調(diào)整裝置應(yīng)運(yùn)而生，已逐漸替代老式的裝置。該裝置是一種由微電腦控制，集多功能電參數(shù)測(cè)量，監(jiān)視、分析、通訊、統(tǒng)計(jì)和無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償融為一體，從而實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)路優(yōu)化的自動(dòng)化管理。

裝置主要功能及特點(diǎn)：

1、控制物理參量：裝置的無(wú)功補(bǔ)償以系統(tǒng)無(wú)功功率作為控制物理參量，由系統(tǒng)電壓、功率因數(shù)和諧波電流超值予以限制，跟蹤采樣，克服了原先由功率因數(shù)取樣存在的取樣值與控制物理量不能對(duì)應(yīng)，輕載低功率因數(shù)條件下容易發(fā)生的投切震蕩和補(bǔ)償呆區(qū)，使系統(tǒng)能在較高功率因數(shù)狀態(tài)下正常運(yùn)行，并不受負(fù)載影響，補(bǔ)償效果更為明顯。

2、裝置采用無(wú)觸點(diǎn)大容量半導(dǎo)體器件投切電容器：正確敏捷的可控硅觸發(fā)技術(shù)，以無(wú)觸點(diǎn)投切電容器替代傳統(tǒng)的有觸點(diǎn)投切方式，從根本上消除了難免發(fā)生的操作過(guò)電壓、合閘浪涌和觸頭拉弧等諸多缺陷，電容器投切響應(yīng)速度特快，可達(dá)到≤20ms，解決了采用接觸器投切電容器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的快速頻繁操作和無(wú)法對(duì)許多突變沖擊負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。

3、組合方式靈活：當(dāng)前在低壓配電系統(tǒng)中三相不平衡情況較為嚴(yán)重，三相對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊蟛灰粯?，裝置采用分補(bǔ)與共補(bǔ)相結(jié)合的方式，根據(jù)“填平補(bǔ)齊”原則既可緩和三相不平衡，又能獲得最佳的投運(yùn)效果，經(jīng)濟(jì)高效。

4、完善的保護(hù)功能：裝置具有過(guò)電壓、失壓、缺相、過(guò)電流、諧波電流超值保護(hù)和諧波電壓監(jiān)測(cè)功能，本裝置具有反相序、缺相切除全部電容器功能，并設(shè)有過(guò)壓保護(hù)，當(dāng)母線電壓高于410V時(shí)，控制器的軟件閉鎖，停止投入電容器組。當(dāng)欠壓時(shí)，母線電壓低于額定電壓380V時(shí)，控制器軟件閉鎖，停止切除電容器組。安全可靠，無(wú)需專人值守。

5、諧波檢測(cè)監(jiān)控功能：諧波對(duì)系統(tǒng)的影響已經(jīng)成為配電網(wǎng)絡(luò)一大污染，裝置對(duì)系統(tǒng)中存在的基波～25次諧波電壓含有率、諧波電流含有量和諧波電壓、諧波電流總畸變率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、分析、統(tǒng)計(jì)，由裝置管理軟件生成相應(yīng)的表式和曲線。為用戶分析諧波源采取必要措施提供依據(jù)，同時(shí)裝置在參數(shù)設(shè)置項(xiàng)中有一項(xiàng)設(shè)置諧波保護(hù)定值，用于防止在諧波超值時(shí)投入電容器造成放大諧波電流的危害。

6、可調(diào)投切延時(shí)功能：裝置具有根據(jù)投切延時(shí)的不同要求可以設(shè)定調(diào)節(jié)，主要用于保證電容器充分放電，起到保護(hù)電容器的作用。

7、自動(dòng)化管理功能：裝置以有線或無(wú)線通訊方式，經(jīng)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，由系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)分析軟件將裝置存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、瀏覽、打印成報(bào)表和曲線，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理。裝置可存儲(chǔ)（60）80天系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，用戶根據(jù)數(shù)據(jù)分析表式和曲線，掌握配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行情況，找出系統(tǒng)運(yùn)行薄弱點(diǎn)，予以克服與強(qiáng)化，達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)架的目的。

效果分析：

1、裝置將系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)置在低壓負(fù)載末端，可提高變壓器輸電線路的利用率，降低設(shè)備及線路投資成本，對(duì)用戶而言可以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，變壓器及輸電線路可得到充分利用。

（COSΦ2/ COSΦ1-1）×100% （COSΦ1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，COSΦ2為補(bǔ)償后的功率因數(shù)）

當(dāng)負(fù)荷消耗的無(wú)功功率Q（或者無(wú)功電流Iq）由裝置輸出予以補(bǔ)償，則變壓器和輸電線路所承擔(dān)的負(fù)荷（視在功率）在補(bǔ)償效果達(dá)最佳狀態(tài)時(shí)（COSΦ≈1），僅為負(fù)荷消耗的有效功率。

功率因數(shù)每提高一個(gè)百分點(diǎn)，變壓器、輸電線路利用率也提高一個(gè)百分點(diǎn)。

2、改善負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)）啟動(dòng)特性和運(yùn)行特性，減少電網(wǎng)污染，延長(zhǎng)變壓器及輸電線路的壽命：

裝置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)即時(shí)跟蹤，對(duì)突變沖擊負(fù)載就地采用動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償可消弱沖擊負(fù)荷（大負(fù)荷）啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，既改善了負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)）啟動(dòng)特性和運(yùn)行特性，又改善了電網(wǎng)污染，同時(shí)可延長(zhǎng)變壓器、負(fù)荷受電設(shè)備和電容器的使用壽命，使用戶獲得優(yōu)化的電能品質(zhì)。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)以上分析，不難看出采用智能無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，可以根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，進(jìn)行復(fù)雜的綜合分析、運(yùn)算和優(yōu)化處理（包括對(duì)歷史記錄的分析處理）實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、可靠的無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化控制，加以裝置配置有數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制系統(tǒng)，能使輸配電網(wǎng)有效地聯(lián)調(diào)，從而得到更好的無(wú)功補(bǔ)償效果?？傊撗b置是目前變配電系統(tǒng)使用的功能較齊備和安全可靠的功率因數(shù)調(diào)整設(shè)備，因而得到了廣泛的應(yīng)用。我校獨(dú)墅湖校區(qū)新建變電所、前述老校區(qū)部分變電所自采用更換該裝置后，經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐，結(jié)果表明，低壓變配電系統(tǒng)中的功率因數(shù)指標(biāo)始終控制在設(shè)定值（COSΦ=0.95±0.02）以上范圍內(nèi)，而且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好。

參考文獻(xiàn)：

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