低压无功功率自动补偿系统的应用技巧

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摘 要 低压无功补偿系统在低压电网系统中起着举足轻重的作用，降低无功损耗的技术从过去的人工补偿技术发展到了现在的自动补偿技术。在实际应用的过程中，电气工程人员只有熟练掌握低压无功功率自动补偿原理、补偿的判据和策略、接入电网的方式以及在使用中的各种注意事项等问题，才能更有效地使低压无功补偿系统对低压电网实施无功补偿，达到安全用电、节约能源、可靠运行的目的。

【关键词】低压 无功功率自动补偿系统 应用技巧

电力行业在我国工业化的快速发展进程中起着不可替代的重要作用，我国工业化进程越快，电网负荷越大，对电力能源的消耗就越多，因此，节约电力资源，使电力资源得到可持续发展迫在眉睫，对无功补偿的需求也就与日俱增。特别是低压电网中的无功损耗问题引起了人们的广泛关注，降低无功损耗的技术从过去的人工补偿技术发展到了现在的自动补偿技术。电气工程人员，只有熟练掌握低压无功补偿的过程、补偿的判据和策略、接入电网的方式以及使用中的各种注意事项等问题，才能使低压无功功率自动补偿系统更有效地对电网实施无功补偿，达到安全用电、节约能源、可靠运行的目的。

1 掌握低压无功功率自动补偿系统的原理

电气工程人员要想在实际应用中很好地发挥低压无功补偿的作用，就必须首先掌握电网低压侧无功功率自动补偿系统的原理。低压无功功率自动补偿系统是依靠电压、电流互感器采集供电线路中的电压、电流的数据和信息的，输入到单片机中，通过单片机系统中的CPU进行分析、计算，通过输出系统把计算的结果与标准的功率因数0.9进行比较。如果功率因数大于0.9，无功控制器就不会输出信号，交流接触器不动作，电容器不投切，就不进行补偿。如果功率因数小于0.9，无功控制器就会输出信号，交流接触器动作，电容器投切，就进行补偿。通常情况下，电压信号是从接于主母线上的B、C相上的电压互感器中采集的，电流信号是从接于低压主柜中的母线上的A相上的电流互感器中采集的。

2 低压无功功率自动补偿系统的应用技巧

2.1 无功补偿电容器投切容量的确定方法

对于低压系统来说，国家规定低压供电的用电单位无功因数应大于或等于0.85，所以，在实际安装中，安装容量的大小应根据本单位负荷的实际情况和供电部门的要求，确定所安装的电容器容量。由于低压系统中大多数用电设备都具有感性特点，所以，无功功率的电容器补偿方式，通常采用的是共补型方式进行补偿的。在进行补偿前，首先要考虑的是电容器投切容量的计算，投切容量的大小，可采用查表法和计算法求得。查表法，就是把原本功率因数与所需功率因数两者对应所确定的系数K的大小与有功功率P的乘积，作为所需投入补偿的电容器的容量Qc的数值。

2.2 低压无功功率自动补偿系统自动投切的判据和控制策略

无功功率自动补偿装置要想正确地投入到低压电网系统中，不仅要考虑投入补偿的电容器的容量Qc的大小，还要考虑到接入低压电网系统中的电压变化的情况。如果不能有效地使二者之间达到合理的搭配，将会造成电容器组的频繁地投切、变压器的电压出现忽高忽低、忽大忽小的电压波动的情况。因此，在进行无功功率投切电容器进行补偿的同时，如何实现与低压系统中电压调节的合理配合，是保证无功补偿系统可靠投切的关键。

判断无功功率设备是否需要投入到低压电路中，如果只单纯地以功率因数的大小为判据，这是不科学的。为了使无功功率的投切控制更合理、更准确，就需要采用无功功率、功率因数、电压这几个参数之间的综合判据，作为判断是否需要进行无功功率自动补偿系统的投切的依据。为了避免电容器组的投切震荡，需要考虑系统允许一定的过补，在具体调试过程中，根据九区图，通过调试无功功率上下限的数值、电压上下限的数值及ΔU值的大小，来控制无功功率自动补偿系统的投切。在实际投切控制中，还要注意同组电容器的动作时间间隔，间隔时间必须大于300s，同容量的电容器循环投切。为了防止出现瞬时干扰和投切震荡的情况，投切算法并不以一次的计算结果立即决定是否投切，而是计算结果连续几十秒均为同一组合时，电容器才实行投切。

无功功率自动补偿系统投切的控制方法的分析，通常采用的是九区图分析法。九区图是把低压系统中的无功功率和电压作为两个状态变量来描述的，根据给定的电压、无功功率上下限，把电压和无功功率运行的控制状态按九区划分，以此来分析电容器组能否合理地投切和对低压电路中电压的影响。通过九区图分析系统中无功功率需求补偿的大小和系统中电压变化的关系，根据无功功率补偿的大小值与系统中电压变化的情况，来决定无功功率控制器是否投切。传统的九区图如图1。

传统的九区图在分析无功功率与电压关系时，由于边界是固定的，没有充分考虑到电路中电压与无功功率的相互关系、相互作用，更没有考虑到无功功率的变化趋势。这样分析出来的投切过程，容易造成系统的不稳定、不可靠，所以，使用时容易出现震荡和频繁动作的情况。为此，一些专家和学者又提出了扩张后的区域图分析法。附扩张后的区域图如图2。

扩张后的区域图具有以下三个优点：

（1）无功功率上下限，采用斜线可以有效地保证电压质量，提高电容器的投切效率，减少变压器中不必要的调压。

（2）ΔU是考虑电容器投切对电压影响的控制确定值，ΔU值的确定应该比电容器投入或切除时电压波动值略大一些，这样才能避免电容器不必要的频繁投切，也减少了电容器的不合理投切区域。

（3）无功功率上下限之间差值的确定，应该是最大一组电容器容量的1.05至1.2倍之间，这样就可以避免电容器的频繁动作。

2.3 低压无功功率补偿电容器组的连接技巧

因为电容器组按三角形连接时的电压等于按星形连接时的电压的 倍 ，因此，电容器组接成三角形时的容量Q为采用星形连接时3倍。如果电容器组按三角形连接，在三相之间，即使出现一个电容器断线的情况，此时整个三相线路仍能得到无功补偿；如果电容器组按星形连接时，当一相中的电容器出现断线时，该相就失去了无功补偿，这将会造成三相补偿负荷不平衡。因此，低压无功补偿中电容器组一般连接成三角形。但是美中不足的是，当电容器采用三角形接线时，任一电容器击穿将造成两相短路，有可能发生电容器爆炸的事故，而采用星形接线时，若一相电容器击穿，短路 电流数值相对较小，因此，星形接线与三角形接线相比，安全多了。

3 低压无功功率自动补偿系统的维护及注意事项

智能型无功功率控制器是属于电子器件，在安装场所，应做好防尘、防灰处理和保持适宜的温度等工作。投入运行后，不能光想着这是智能型的，可以无限期地放入电路中，这种做法是错误的。电气工程人员平时要善于观察，如果在路的功率因数已大于0.9以上时，就应立即切除无功功率自动补偿控制器的开关，使无功功率自动补偿系统退出线路。无功功率自动补偿系统在平时的运行过程中，如果运行一段时间后，需要停电进行检修。在停电的情况下，要对无功补偿柜内的所有螺丝等零件进行紧固处理。如果柜内的温度过高，还要打开柜内的电扇电源，对补偿柜进行降温处理。同时，在检修过程中，观察电容器接头是否有闪络现象，或电容器瓶是否有击穿、鼓包等现象，如果出现这些现象，要及时地更换电容器。在更换电容器时，还要用仪器同时对本组中的其它电容器进行测量，如有问题，应一同更换。

总之，低压无功功率自动补偿系统在低压电网系统中起着举足轻重的作用。在实际应用中，智能型无功功率自动补偿控制系统在投入运行之前，需要运用一定的技巧，对其进行科学的调试工作。在接线正确的前提下，参数调试特别重要，它关系到控制器是否能正确进行控制电容器组并按要求进行科学投切。在调试前，需要先看懂无功功率自动补偿控制器的说明书，知道控制器的控制面板上各控制开关及组合的作用，然后打开内部参数修订项，根据判据和实测数据的大小及控制策略的要求，调整内部参数到目标数据，最终使无功功率自动补偿系统得以安全、有效地运行。

参考文献

[1]王雷.无功电压计算及电压无功投切判据分析[J].电力自动化设备.2001（06）.

[2]刘介才编著.供配电技术（2版）.北京：机械工业出版社，2005（01）.

作者简介

张全德（1969-），男，大学本科学历。现为南阳医学高等专科学校电气工程师。

作者单位

南阳医学高等专科学校 河南省南阳市 473000