一種功補償在低壓配電系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

1、前言

無功功率補償，簡稱無功補償，在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)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(huán)境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)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(wǎng)絡的損耗，使電網(wǎng)質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。無功動態(tài)補償裝置由控制器、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、過零觸發(fā)模塊、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率和功率因數(shù)，通過微機進行分析，計算出無功功率并與預先設定的數(shù)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(fā)出指令，由過零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現(xiàn)快速、無沖擊地投入并聯(lián)電容器組。

興隆莊礦電廠總裝機容量24MW,其中兩臺6MW,1臺12MW,按照地調上網(wǎng)功率因數(shù)要求0.85-0.9之間，發(fā)電機功率因數(shù)控制也在 0.85-0.9之間，而低壓配電裝置功率因數(shù)一般為0.86左右，需進行無功補償。根據(jù)現(xiàn)場情況，優(yōu)選在變壓器低壓側安裝集中補償裝置，四段各安裝一臺無功補償柜。

2、現(xiàn)場無功負荷運行情況及無功補償量的確定

興隆莊礦電廠四段低壓母線功率因數(shù)建議補償?shù)?.95以上。有功負荷較平均，最大為630KW左右，按620KW計算。

補償容量計算：

補償容量分別為164.12KVar,則共補償約164.12×4=656.48 KVar.

3、無功補償裝置的優(yōu)化選擇及性能

本著安全、經(jīng)濟、合理、可靠、高精度的原則，興隆莊礦電廠選擇QFJ-I智能型無功補償裝置。該裝置適用于低壓配電系統(tǒng)內(nèi)各類負荷的動態(tài)無功功率補償，可以自動調節(jié)無功補償裝置的運行。獨特的無功、電壓聯(lián)合#形控制策略，共補與分補相結合的方式，使得電網(wǎng)每相無功補償保持在高精度狀態(tài)，達到最佳的降損節(jié)能效果。免維護的質量保證使之廣泛適用于電力系統(tǒng)50Hz,額定電壓400V的配電系統(tǒng)內(nèi)，作為各類負荷的動態(tài)無功補償，用以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，增加系統(tǒng)出力，降低網(wǎng)絡損耗，改善電能質量。

控制器以高性能的Intel芯片為核心單元，利用優(yōu)化的傅立葉算法和瞬時積分比較法，可以精確地計算和顯示電網(wǎng)的各項參數(shù)(如母線三相電壓、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、諧波成分、輸出電流、補償量等)及保護狀態(tài)等，設置和輸出顯示均為數(shù)字量，人機界面好，操作直觀，可靠性高。本控制器具有多種通訊功能，滿足了配網(wǎng)自動化的要求?？刂破鞒龑﹄娏ο到y(tǒng)的有功功率、無功功率進行動態(tài)監(jiān)測及對無功自動跟蹤補償外，還可以對電網(wǎng)每相的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率及諧波成分等52項數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、統(tǒng)計、存貯。

QFJ-I系列智能型無功補償柜柜體材料采用優(yōu)質不銹鋼，外覆涂復層，內(nèi)部設計為模數(shù)化結構，零部件安裝位置可以根據(jù)實際要求在三維空間以一定的模數(shù)進行自由調整。頂部設計通風式結構，既達到了防護等級要求，又能夠使裝置內(nèi)部空氣自然流通，散熱效果良好。

QFJ-I型無功補償柜具有豐富完善的保護功能，可以滿足各種情況下的無功補償使用。該裝置具有過壓保護;欠壓保護;過流保護;諧波保護;溫度保護;短路保護;避雷保護;反相、缺相保護等。

選用設備的技術性能

額定電壓(UN)：0.40KV;額定頻率：50HZ;額定補償容量：180KVar;

電容器接線方式：△，Y0;測量誤差：電壓：±0.5% 電流：±1.0% 無功：±1.0%;

輸出回路：6級共補+2級分補可調;動態(tài)響應時間：20ms;投切延時：3~999秒可調。

4、測試試驗與效益分析

(1)測試試驗

安裝后，對控制回路及接線進形了細致的檢查，對主回路進行了絕緣遙測，無問題后，送電后，根據(jù)產(chǎn)品說明書對裝置參數(shù)進行了設置。分別用手動/自動方式對裝置進行了投入，裝置運行正常。

通過調整各段母線負荷大小，數(shù)據(jù)如下：

有功負荷 功率因數(shù)

根據(jù)測試，四段母線安裝無功補償裝置后，達到了方案和技術協(xié)議要求，超過了國家對工礦企業(yè)用電功率因素的規(guī)定。

(2)效益分析

興隆莊礦電廠安裝無功補償裝置可以帶來顯著的經(jīng)濟效益，主要反映在以下幾方面：提高設備出力、改善電能質量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設備潛力。

① 通過改善功率因數(shù)，降低變壓器、電器設備、導線的損耗。

② 藉由良好功因值的確保，從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質量。

③ 增加低壓配電系統(tǒng)的裕度，充分挖掘出了發(fā)供電設備的潛力。