一种功补偿在低压配电系统的设计和实现

1、前言

无功功率补偿，简称无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。无功动态补偿装置由控制器、晶闸管、并联电容器、电抗器、过零触发模块、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率和功率因数，通过微机进行分析，计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。

兴隆庄矿电厂总装机容量24MW,其中两台6MW,1台12MW,按照地调上网功率因数要求0.85-0.9之间，发电机功率因数控制也在 0.85-0.9之间，而低压配电装置功率因数一般为0.86左右，需进行无功补偿。根据现场情况，优选在变压器低压侧安装集中补偿装置，四段各安装一台无功补偿柜。

2、现场无功负荷运行情况及无功补偿量的确定

兴隆庄矿电厂四段低压母线功率因数建议补偿到0.95以上。有功负荷较平均，最大为630KW左右，按620KW计算。

补偿容量计算：

补偿容量分别为164.12KVar,则共补偿约164.12×4=656.48 KVar.

3、无功补偿装置的优化选择及性能

本着安全、经济、合理、可靠、高精度的原则，兴隆庄矿电厂选择QFJ-I智能型无功补偿装置。该装置适用于低压配电系统内各类负荷的动态无功功率补偿，可以自动调节无功补偿装置的运行。独特的无功、电压联合#形控制策略，共补与分补相结合的方式，使得电网每相无功补偿保持在高精度状态，达到最佳的降损节能效果。免维护的质量保证使之广泛适用于电力系统50Hz,额定电压400V的配电系统内，作为各类负荷的动态无功补偿，用以提高系统的功率因数，增加系统出力，降低网络损耗，改善电能质量。

控制器以高性能的Intel芯片为核心单元，利用优化的傅立叶算法和瞬时积分比较法，可以精确地计算和显示电网的各项参数(如母线三相电压、功率因数、有功功率、无功功率、谐波成分、输出电流、补偿量等)及保护状态等，设置和输出显示均为数字量，人机界面好，操作直观，可靠性高。本控制器具有多种通讯功能，满足了配网自动化的要求。控制器除对电力系统的有功功率、无功功率进行动态监测及对无功自动跟踪补偿外，还可以对电网每相的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率及谐波成分等52项数据进行监测、统计、存贮。

QFJ-I系列智能型无功补偿柜柜体材料采用优质不锈钢，外覆涂复层，内部设计为模数化结构，零部件安装位置可以根据实际要求在三维空间以一定的模数进行自由调整。顶部设计通风式结构，既达到了防护等级要求，又能够使装置内部空气自然流通，散热效果良好。

QFJ-I型无功补偿柜具有丰富完善的保护功能，可以满足各种情况下的无功补偿使用。该装置具有过压保护;欠压保护;过流保护;谐波保护;温度保护;短路保护;避雷保护;反相、缺相保护等。

选用设备的技术性能

额定电压(UN)：0.40KV;额定频率：50HZ;额定补偿容量：180KVar;

电容器接线方式：△，Y0;测量误差：电压：±0.5% 电流：±1.0% 无功：±1.0%;

输出回路：6级共补+2级分补可调;动态响应时间：20ms;投切延时：3~999秒可调。

4、测试试验与效益分析

(1)测试试验

安装后，对控制回路及接线进形了细致的检查，对主回路进行了绝缘遥测，无问题后，送电后，根据产品说明书对装置参数进行了设置。分别用手动/自动方式对装置进行了投入，装置运行正常。

通过调整各段母线负荷大小，数据如下：

有功负荷 功率因数

根据测试，四段母线安装无功补偿装置后，达到了方案和技术协议要求，超过了国家对工矿企业用电功率因素的规定。

(2)效益分析

兴隆庄矿电厂安装无功补偿装置可以带来显着的经济效益，主要反映在以下几方面：提高设备出力、改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力。

① 通过改善功率因数，降低变压器、电器设备、导线的损耗。

② 藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。

③ 增加低压配电系统的裕度，充分挖掘出了发供电设备的潜力。