高壓無功補償裝置分析與對策

　　無功補償裝置屬于電力系統中一次設備，作用在于提供感性負載所消耗的無功功率，減少電網電源向感性負荷提供由線路輸送的無功功率，降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，而在大系統中，還起到調整電網電壓，提高電網穩定性的作用。

　　通常應用并聯電容器作為無功補償設備，并聯電容器有以下顯著優點：電容器的損耗低，效率高。現代電容器的損耗只有本身容量的0.02%左右;電容器是靜止設備，運行維護簡單，沒有噪音;并聯電容器是電網中用得最多的一種無功功率補償設備，其結構簡單、成本低，在吸收諧波基礎上還可以補償無功、改善功率因數，維護方便、技術設計、制造經驗成熟，目前國內外電力系統中90%的無功補償設備是并聯電容器。并聯電容器裝置可集中安裝，也可分散安裝在用戶處或近負荷中心的地點，實現無功的就地補償。

　　廣東光達電氣有限公司是一家專業從事無功補償電能質量的成套裝置及器件的研究開發與生產制造的高新技術企業，產品包括高、低壓無功補償兼濾波成套裝置、串聯濾波器、零序濾波器及電容器、電抗器、智能晶閘管功率模塊、復合開關等無功補償相關電力裝置。

　　一般補償裝置分為高壓、低壓無功補償兼濾波裝置。根據現場供電系統運行工況、電力系統分布等特點，可以從以下幾點合理選取何種補償裝置：

　　1、高壓補償功率因數考核點，可以穩定接入母線電壓;低壓補償接近負荷，補償級差多，可以有效降低線路末端電壓降，穩定電壓;

　　2、高壓補償濾波效果主要受上級(供電側)主變阻抗影響,低壓補償濾波效果受配電變阻抗影響濾波效果可以預期;

　　3、高壓補償器件少，配套附件少，大容量時占地較小，小容量時占地較大，對維護設備人員的專業素質要求較高;低壓補償元器件較多，結構復雜，配套附件較多，小容量時占地較小，大容量時占地較大，對運行維護人員要求較低，維護工作簡單，專業素質要求較低。

　　一、現場描述

　　廣東某知名自來水廠泵站由三條10kV線路供電，本10kV配電站主要用于廠區高壓電機和廠區照明及泵站用電，企業中主要負荷為帶并聯電容器補償的高壓電機，其中Ⅱ線現有4臺高壓電機2#、4#、6#、8#，其功率分別為1600kW、1400kW、1400kW、900kW。

　　現在生產過程中純電容補償柜均不能穩定運行，投運過程中出現電容柜，電機噪音過大;對諧波放大，高壓諧波注入電網，嚴重影響供電電能質量，同時惡化廠內電源質量，尤其是直接影響動力負荷的供電及生產秩序，嚴重時會引起變壓器、電纜、補償電容器組、電子監控裝置等設備燒壞，威脅用戶自身設備的安全，對供用電系統造成巨大的經濟損失，為消除用電安全隱患，亟需對現場原有補償系統進行整改。

　　二、現場分析及解決方案

　　根據我司對現場Ⅱ線總開關進線側供電電能質量測試數據進行分析，判斷現場供電系統純電容補償自身對高次諧波產生嚴重的諧波放大是電機和電容運行噪音過大的根本原因;且23次、25次諧波電流不能滿足《電能質量公用電網諧波GB-T14549-93》要求;實測25次以上(特別是30次、35次)諧波含量非常高，是產生問題的主要原因，但國標對25次以上諧波無規定，無法考核。測試數據如下圖所示：

　　投入純電容補償前后三相電流總諧波畸變率幅值趨勢圖 投入純電容補償后三相電流總諧波畸變率趨勢圖

　　未投入純電容補償前特征次諧波電流幅值圖 投入純電容補償后特征次諧波電流幅值圖

　　經采用我司研發的電能質量分析元件建立模型仿真及結合用戶實況，建議泵站10kV配電站用戶對現有的純電容柜進行濾波改造。將原有純電容補償柜改成我司MSFGD系列高壓無功補償兼濾波裝置，各高壓電機分別配MSFGD-750/12裝置3套、MSFGD-450/12裝置1套，用以整治現場出現的電能質量問題。

　　我司設計生產的MSFGD高壓無功補償裝置具有以下性能特點：

　　1、適用于6kV、10kV、35kV等中壓系統的安全濾波補償;

　　2、成套裝置可以采用框架式戶外安裝或柜式戶內安裝，;

　　3、具有手動/自動控制方式;自動控制方式可以實時跟蹤負荷補償;

　　4、MSFGD型先投入低次濾波支路，后投入高次濾波支路;切除則反之;

　　5、具有完善的過壓、欠壓、過流、短路、缺相等保護措施;

　　6、補償支路配有特殊定制的與電容器組相匹配的電抗器，系統感抗打打增加，能有效避免電容投入對諧波放大的現象且能夠濾除一定量的諧波，保證用電安全。

　　三、使用效果

　　經過現場純電容補償改造成我司MSFGD裝置后，對比純電容裝置投運時和我司MSFGD裝置投運時的電能質量數據，可以明顯地看出，投運我司MSFGD裝置后電流總諧波畸變率由原有純電容補償投運時的20%降至5%以內且功率因數一直維持在0.95以上，較好地保證了供電質量，MSFGD裝置投運后進線側電流總諧波畸變率數據如圖所示：

　　投運MSFGD后三相電流總諧波畸變率趨勢圖 投入MSFGD后各特征次諧波電流幅值圖

　　我司MSFGD在泵站高壓電房運行一個月(泵站正常生產)，MSFGD裝置、高壓電機噪音較之前明顯降低，裝置未出現熔斷器燒毀、斷路器調整保護等故障，裝置及系統安全穩定運行，得到了客戶一致好評。

　　四、產品適用更多場所

　　我司高壓無功補償兼濾波裝置MSFGD有戶內柜體式、戶外式，用戶可根據現場具體情況自由選擇產品類型;我司根據現場電能質量數據設計安全可靠的產品解決現場一切電能質量問題。較其它同類產品，我司MSFGD系列裝置更靈活多變，可適用各種用電場合，主要包括：

　　1、石油、化工現場;

　　2、冶金、軋鋼系統;

　　3、區域變電站;

　　4、電氣化鐵路;

　　5、空壓機、水泵;

　　6、大型交直流傳動設備。

　　以下為我司應用不同現場不同類型的MSFGD系列高壓無功補償兼濾波裝置：

　　戶外高壓MSFGD裝置 戶內高壓MSFGD裝置

　　戶外高壓MSFGD裝置 戶內高壓MSFGD裝置