调压式高压动态无功补偿系统

电力18讯：    
1保定市智能电脑有限公司 2河北省滦平供电分公司  王艳辉 刘志军  

摘要：通过调节电容器工作电压，改变向电网馈送的无功总量，调节电压、无功，改善供电质量。

关键词：深度调压变压器；动态无功补偿；过电压；涌流

中图分类号：TM761.1 文献标识码：Ｂ 文章编号：1003-0867(2008)03-0044-02

随着我国国民经济的不断发展，各行各业对电力的需求量与日剧增，电力负荷越来越大。由于感性负荷较大，造成电网功率因数降低，损耗增大，能源利用率降低，供电质量下降。因此，搞好无功补偿，提高功率因数，降低供电损耗，提高供电质量，一直是应重点解决的问题。

1 现状

无功补偿目前主要有同步调相机和固定电容器两种补偿方式。由于固定电容器设备简单、投资较小、维护费用较低，因此，除非特殊需要，都采用固定电容器补偿。

目前我国电力系统所采用的电容器无功补偿主要有单组或多组投切固定补偿方式、可控电抗器配合调节等方式。在这些方式中，电容器均是全电压投切。

2 存在的问题

2.1 运行工作条件差

电容器具有高场强、满负荷、频投切等特点，目前较大容量无功补偿装置一般采用分组投切方式，此方式在分闸时易产生操作过电压，在合闸时易产生较大涌流，对电网、电容器和断路器冲击很大，极易造成电容器、开关的损伤；其电气寿命、机械寿命都大大降低，因此如何减少操作过电压及涌流等对电容器、开关造成的冲击，是提高电容器装置安全可靠运行的关键；有些不脱网静态无功、电压调节装置采用电容器与可控电抗器配合的调节原理，而这种方式损耗大、造价高、维护复杂，并且不能减小投入时对电网和电容器的冲击。

2.2 确定合理补偿容量困难

确定合理的补偿容量是一个难题，如果选取的容量过大，负荷不大，整组投入过补，电压偏高；不投时功率因数偏低；如果容量较小，补偿容量不足。

2.3 及时投切不容易

如无自控装置，人员不能全面照顾变化情况，电容器投切不及时，易造成电压、功率因数指标不合格。

这些问题都影响补偿装置的安全运行，造成电压、功率因数不合格，给系统安全运行和电网损耗带来一定影响。调压式动态无功补偿系统能够较好的解决上述问题。该系统通过改变补偿电容器电压的方法改变补偿电容器发出的无功量，在综合测控系统的控制下实现全自动跟踪动态无功补偿。

3 调压式高压动态无功补偿

3.1 工作原理

动态补偿是根据感性无功变化，及时调节补偿电容器发出的无功总量。改变无功总量有两种方法：一是改变投入的等效电容量，另一个是改变电容两端的电压。传统补偿方式采用的是改变投入的等效电容量的方法，调压式高压动态无功补偿系统采用的是第二种方法，即：在电源频率一定的情况下，补偿容量与电容器运行电压的平方成正比。如果我们调节电容器两端的工作电压，就可以调节电容器发出的无功总量，实现动态无功补偿。

补偿系统采用特殊设计的深度调压变压器，实现大范围动态调压。调压装置在高压无功补偿自动控制装置的控制下根据系统感性无功的变化，动态调节电容器两端的电压，通过特种调压变压器实现动态无功的馈送。由计算机构成的高压无功补偿自动控制装置，通过实时采集电网的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统无功功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术调节有载分接开关，实现动态优化补偿，并达到无功补偿容量随系统负荷无功容量的变化自动跟踪的目的。

3.2 总体结构

根据测试结果，确定分组电容器的容量，分别串联滤波电感（电抗器）组成偏谐振的L-C无源滤波器，为不同次谐波提供一并联低阻抗通路，起到滤波作用。

自耦变压器的电磁容量约为额定补偿容量的0.15倍。这样可大幅度降低变压器的损耗，提高效率。

电压调节过程中通过桥接电阻实现过渡，电压切换时电容器不脱开网络，不存在由于电源相位形成的电压叠加问题，调节过程中不会对补偿系统和电网及其他电器产生冲击。

调压分接开关，机械寿命长（不低于50万次），切换动作速度快（切换过程小于60ms），满足频繁快速投切要求。

所有这些，都可以在保证功率因数和电能质量的前提下，提高电容器组和电网运行安全性。

3.3 系统优点

系统示意图如图1所示。


图1 系统示意图
本系统主要由五部分组成：深度调压无功补偿变压器、真空有载调压开关、补偿电容器组、保护系统、测控系统。

其中的保护系统可保护电容器和调压器出现异常时切除，保证设备安全，减少损失。

4 系统产生的效益

以滦平供电局某站安装该系统后的情况示例。

由于电容器断路器正<