动态无功补偿装置和其应用探究

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1、动态无功补偿装置和其应用探究【摘要】现今，我国的经济不断发展，人们的生活水平也越来越高，电作为一种无污染、可再生的重要能源,已经成为了人们的日常生活和工作中不可或缺的一部分。但是面对着巨大的供电量，我国的电网建设已经难以满足人们的需要，网络损耗问题也日渐凸显。无功补偿装置可以有效的减少网络损耗，同时还可以为电网的安全运行提供有力的保障。本文介绍了无功补偿与动态无功补偿的基本原理，并介绍了国内10KV无功补偿装置的应用情况。【关键词】应用；原理；无功补偿调查资料显示,2012年全年我国社会用电量达到

2、了4852亿千瓦，同比增长了10.4%,但是我国仍然有部分地区的供电量不足。其中，企业用电的性质以木材加工为主，居民生活用电量相对较少。无功补偿装置能够有效的提高系统的功率因数，从而减少了电压崩溃现象的发生。此外，无功补偿装置还能大大减少网络损耗，已经成为了保障电网安全运行的重要组成部分。1、无功补偿装置原理无功补偿装置的原理就是是电网中呈容性或感性的元件。无功补偿装置的主要组成部分包括电容器组、投切元件以及保护元件等［1］。通常情况下人们都会选择并联电容来当作无功补偿装置，其基本原理如图1所示。

3、当无功补偿之后，电压的功率因数也会产生变化。（1）电压变化：（2）输出电压：其中，SC为短路容量。（3）功率因数：其中，QLC为补偿的无功容量。根据上述三个公式就可以得到无功补偿和功率因数之间的关系，如下图2所示，同时还可以得出无功补偿和系统电压之间的关系。2、动态无功补偿装置（英文缩写为SVC）的基本原理动态无功补偿装置的原理与传统无功补偿装置相似，是通过控制晶闸管发角来实现改变接入系统中的动态无功补偿装置等效电纳的大小的，最终实现调节无功功率的目的，如下图4所示。现今人们经常讲到的无功补偿装置

4、是专指使用晶闸管的无功补偿设备。这种设备通常有以下三大类型，一类是具有饱和电抗器的无功补偿装置（英文缩写为SR）,第二类是晶闸管控制电抗器（英文缩写为TCR）,如图5所示,第三类是晶闸管投切电容器（英文缩写为TSC）,如图6所示。增加了可控电抗器之后就可以保证电网功率维持在合格的范围，而不会出现无功倒送减小电网的运行电流。与此同时,还可以减少导线和变压器上的损耗［2］。除此之外，还能够大大减少主变分接头的动作次数，从而提高了电压的合格率与电网的电能质量。3、国内10kV配电网无功补偿装置现状电网无

5、功功率是通过无功装置来达到调节目的的，在二十世纪80年代和90年代，功率因数通常在0.8和0.85之间，2001年以来达到0.95至0.98。现今10kV无功补偿装置存在的问题包括：①功能种类少，联网能力不强，容易受到外界的干扰，而且控制的精度也偏低；②当借助在线测量的功率因数和整定的功率因数相比时，投切电容器很难避免的引起电压和电流的不稳定，这样不仅降低了既供电质量，同时还减少了设备的寿命；③现今仍然有很大一部分的中压无功补偿装置采用普通开关来做投切工作，这样很容易出现过量涌流与操作过电压现象，

6、而且当电流过大时，开关触头非常容易出现损坏问题［3］。如今，尽管SVC技术的发展水平已经相当高了，但是该技术仍然有很大的发展潜力。国内不少的厂家已经开始了对中压无功补偿装置的研究，并采取了一定的完善措施，本文就投切元件、控制方式以及电力电容器三方面对装置做进一步的分析。3.1投切元件晶闸管和复介开关是现今多数中压无功补偿装置都会选择的主要投切器件，但是它们无法同时保证自身的使用寿命和能耗与投切的平稳度。所以，要解决这三大问题的关键就是选择合适的投切元件。首先晶闸管受到涌流的冲击之后非常容易出现损坏

7、，而且它自身的结构也十分复杂，可靠性不强，价格也比较昂贵。通常情况下它只能应用在负荷频繁变化的环境中，而在其他环境中则毫无用武之地。复介开关的构成之一则是晶闸管，所以它也能够频繁投切，但是它的结构也并不简单，而且造价也不低。现今真空同步开关很好的弥补了上述两者的缺点，具有很强的可靠性，而且还有很长的使用寿命省去了维护环节等，目前它在中压领域的应用范围也在日渐扩大。3.2控制方案3.2.1控制器内的主控芯片二十世纪八十年代以8051单片机为核心的无功补偿装置问世了，其应用领域通常是一般用电负荷，它具

8、有多种实用功能，而且性价比也很高[4]然而这种无功补偿装置却存在一个很大的缺陷，就是无法满足复杂控制算法的要求。之后出现的DSP芯片完成了实时采集的任务，它能够在冲击性负荷中正常工作，而且具有很快的反应速度，然而它的接口太少，不容易进行扩展。最近几年，人们研制出了一种专用电能计量芯片与微控制器的组介，它可以满足要求较高的场所的需求，而且反应速度很快。这一组介不仅简化了软硬件设计过程，同时还有效提高了系统采样与计算的精度。3.2.2IEC61850在控制器中的应用IEC61850是关