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摘要：通过无功补偿装置可以实现有效控制电能损耗的目标，为人们提供高质量的电能。本文以某发电厂作为研究对象，首先介绍了无功补偿装置的概念、分类以及工作原理，并对某发电厂无功补偿装置的应用效果展开了探究，依次介绍了电容器组配置特征、补偿容量的计算、调控方法、补偿结果，充分表现出了无功补偿在电力系统中的必要性，希望在此领域能够起到借鉴的作用。
关键词：无功补偿装置；动态补偿；配电系统；补偿电容
一、无功补偿简介
1.无功补偿装置的概念
无功补偿装置为按照无功功率并非由电源与线路获得的，而是根据消耗无功功率的大小就近获得的，为了从根本上利用电源与线路的功率，进而实现降低电能损耗这个原理制作的一类装置。
2.无功补偿装置的分类和工作原理
一般的动态补偿装置包含以下几类：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置等。
调压式动态无功补偿装置的工作原理可以表述为：在普通的电容器之前添加一台电压调压器，通过电压调压器来调整电容器端部的输出电压。依据Q=2πfCU2来调整电容器端电压以实现对无功输出的调节，进而通过调整输出容量来调整系统功率，当前制造的装置主要可以分成九级输出。这种装置是分级补偿方式，极易出现过补和欠补的情况。因为调压变压器的分接头开关属于机械动作，因此反应时间较慢，即便可以实时跟踪系统无功变化与电压闪变，然而跟踪与补偿并不能完全满足当前的需求。这种装置虽然存在一定的缺点，但却是一般的电容器组的补偿无法比拟的。在调压的环节内，电容器多次充电和放电，使得电容器的生命周期大大缩短。相对于其它类型的装置，这种装置价格比较低廉，而且体积较小，维护工作便于展开，通常来讲年耗损小于0.2%。
磁控式(MCR型)动态无功补偿装置的工作原理可以表述为：在一般的电容器组上并联磁控电抗器。磁控电抗器通过直流助磁技术，借助附加直流励磁磁化铁心来调节铁心磁导率，达到电抗值调节范围的连续性，进而控制电抗器的输出容量。通过电抗器的容量与电容器的容量互相抵消，能够做到无功功率的柔性补偿。通常来讲，其反应时间是100-300ms，能够获得较好的补偿效果。而且通过低压晶闸管来调控，端电压只是系统电压的1％-2％，并不需要串联或者并联，不易被击穿，使用比较稳定。此为，此装置本身产生的谐波较少，对于系统而言不会带来二次污染。同时其体积较小，安装十分便捷，维护工作便于展开，通常来讲年耗损小于0.8%。
相控式动态无功补偿装置（TCR）的工作原理可以表述为：在一般的电容器组上并联相控电抗器。调节可控硅的导通时间，控制角是α，电流基波分量与控制角α呈现反比关系，α处于0°到90°之间。而α的改变，则会造成通过相控电抗器的电流产生改变，进而调节电抗器输出的感性无功容量。一般的电容器组供给特定的容性无功，感性无功与容性无功相互抵消，进而保证输出无功的连续可调性。
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二、某电厂管理楼无功补偿的特征
某电厂管理楼0.4kV配电系统，它的变压器选择的运行方式为双母分段，变压器使用2台630kV?A容量的干式变压器，上端连接10kV厂用电系统，无功补偿装置给此地配电系统供给无功补偿。
1.电容器组配置特征
安装电容器不但能够选择在高压侧集中安装，而且能够在变压器低压侧分散安装。同时，由于它不具备旋转结构，所以在进行维护工作时十分便利。在运行过程中为调整电容器的功率，可把电容器连接为几组，继而按照负荷的改变，对分组来增加和减少。此0.4kV系统母线补偿方式选择分级投入与切除的固定电容器组实施补偿，每段母线电容器包含10个，选择三相自愈式并联电容器，所有的电容器容量是15kV?A，和投切接触器串联之后，接入系统，选择无功功率自动补偿控制器控制接触器的投切。于变电所母线上根据三角形的连接方式将电容器连接起来。
2.补偿容量的计算
可以对电力电容器的装设容量进行控制，当前的无功补偿配置规范和《电力系统无功补偿配置技术原则》指出，配电网无功补偿通常将配电变压器低压侧集中补偿当作主要补偿方式，高压补偿仅仅是辅助方式。变压器的无功补偿装置容量可以根据变压器最大负载率是75%、负载自然功率因数是0.85来分析，补偿至变压器最大负荷的情况下，高压侧功率因素在0.95以上，亦或根据配电变压器容量的20%到40%展开设置。按照上述补偿标准，通常来讲，负荷自然平均功率因数位于0.70-0.85内，如果将补偿之后的功率因数设置为0.95，平均有功负荷设定为350kW，按照以下补偿公式进行相应的计算：
Q=P(tgφ1－tgφ2)
在公式中，Q表示需要的补偿容量，单位是k V?A；P表示平均有功负荷，单位是kW；φ1表示补偿前的电压、电流相位角；φ2表示补偿之后需要达到的电压、电流相位角。依据上述公式中配电系统需要的补偿容量是102～16241k V?A，或者根据变压器容量20%～40%的配比标准，此配电变压器的无功配置容量位于126～252kV?A之间。当前母线无功补偿容量是150kV?A，达到了系统正常工作的补偿需要。
3.调控方法
对于无功补偿的调控方面需要选择JKL7系列无功功率自动补偿控制器(下面称为控制器)，适合低压配电系统电容器补偿装置的自动调控，使功率因数满足用户预订需求，提升电力变压器的使用效率，降低线路损耗，提升电能质量，进而实现效益的最大化。此控制器一般设定为全自动模式，工作原理为选择功率因素当作它的控制量，它会自动追踪线路功率因数状态实施合理的电容器投切，不能选择手动模式，这样就能够有效预防电容量投入过多而导致的过补偿情况，补偿的时候要提升静态测量的精准度，让它具备较好的动态调节性能。
4.补偿结果研究
无功补偿装置从开始接入系统以来，工作情况较好，在全自动工作模式下工作负荷为200kW时，需要接入5组电容器组；同时在工作负荷为400kW时，需要接入10组电容器组，补偿后功率因数是0.95。通过相关波形的比较，可以判定无功补偿让减小的电压获得了显著的提升，让电压增加至规定的范畴中，同时也消除了一些产生干扰的谐波，提升了电能质量。
三、结语
综上所述，伴随电力行业的不断发展，无功补偿在发电厂中发挥的作用越来越重要。在实施功率补偿时，应当以不同区域的实际情况作为出发点，选择最佳的电容补偿部件与参数，在实践过程中采用最合适的电容补偿方法，进而为发电厂电力系统的可靠运行提供重要的保障。
参考文献
[1]汪宁渤.陆上“三峡”呼唤完善配套政策[J].中国电业，2009，676(8):27-29.
[2]鲁广明，鲍海，杨以涵，等.输电网网损分摊方法的比较研究[J].华东电力，2008，36(5):37－40
[3]国家发展与改革委员会.关于甘肃酒泉千瓦千万级风电基地“十一五”380万千瓦风电场项目核准的批复[R].2009，4.
论文作者:王云涛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/29
标签：电容器论文; 装置论文; 容量论文; 变压器论文; 功率论文; 系统论文; 电压论文; 《防护工程》2017年第34期论文;