一種功補償在低壓配電系統的設計和實現

1、前言

無功功率補償，簡稱無功補償，在電子供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統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絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。無功動態補償裝置由控制器、晶閘管、并聯電容器、電抗器、過零觸發模塊、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，通過微機進行分析，計算出無功功率并與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入并聯電容器組。

興隆莊礦電廠總裝機容量24MW,其中兩臺6MW,1臺12MW,按照地調上網功率因數要求0.85-0.9之間，發電機功率因數控制也在 0.85-0.9之間，而低壓配電裝置功率因數一般為0.86左右，需進行無功補償。根據現場情況，優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建議補償到0.95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、無功補償裝置的優化選擇及性能

本著安全、經濟、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內各類負荷的動態無功功率補償，可以自動調節無功補償裝置的運行。獨特的無功、電壓聯合#形控制策略，共補與分補相結合的方式，使得電網每相無功補償保持在高精度狀態，達到最佳的降損節能效果。免維護的質量保證使之廣泛適用于電力系統50Hz,額定電壓400V的配電系統內，作為各類負荷的動態無功補償，用以提高系統的功率因數，增加系統出力，降低網絡損耗，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的各項參數(如母線三相電壓、功率因數、有功功率、無功功率、諧波成分、輸出電流、補償量等)及保護狀態等，設置和輸出顯示均為數字量，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，滿足了配網自動化的要求。控制器除對電力系統的有功功率、無功功率進行動態監測及對無功自動跟蹤補償外，還可以對電網每相的電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率及諧波成分等52項數據進行監測、統計、存貯。

QFJ-I系列智能型無功補償柜柜體材料采用優質不銹鋼，外覆涂復層，內部設計為模數化結構，零部件安裝位置可以根據實際要求在三維空間以一定的模數進行自由調整。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，根據產品說明書對裝置參數進行了設置。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，數據如下：

有功負荷 功率因數

根據測試，四段母線安裝無功補償裝置后，達到了方案和技術協議要求，超過了國家對工礦企業用電功率因素的規定。

(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、挖掘發供電設備潛力。

① 通過改善功率因數，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，從而減少供電系統中的電壓損失，可以使負載電壓更穩定，改善電能的質量。

③ 增加低壓配電系統的裕度，充分挖掘出了發供電設備的潛力。