对10kV配电网无功补偿探讨

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　　摘要：在10 kv配网线路上配置无功补偿装置，合理选择电容器容量及其最佳安装位置，是降损增效的一个有效途径。结合工程实例，10 kV线路无功补偿的原理及降损效果进行测试分析，确认有效地降低了10 kV线路损耗。取得一定的经济效益。
　　关键词：无功补偿；装置；智能控制
　　0、引言
　　随着我国经济发展，国内10 kV配电线路的高压补偿投切电容器大部分是长期接人或按季节投运，即持续数月保持电容器投入或退出。这种方式仅对用电高峰时段具有积极的节电意义，但在低谷时段会引起无功过剩、电压升高，存在诸多潜在的不利因素。因此，对配电系统的无功高压补偿采用高性能、免维护、不重燃的真空开关，以“线路按需”的原则自动投切电容器，实现无功优化配置很有必要。
　　l 智能型无功补偿装置的系统构成
　　1．1 HVIC智能型控制器
　　HVIC智能型控制器是补偿装置的核心，以微处理器为基础，具有强大的编程功能，可通过计算菜单的提示自行设定工作模式，由RS 232通讯口与控制器实行双向数据交换。
　　1．1．1 控制功能
　　1．1．1．1 基本模式
　　控制器提供电压、电流、无功、定时、温度及专用无功等6种基本控制模式，控制器根据预先设定的参数给真空开关发出合闸或分闸指令。其中专用无功模式由控制器根据自动检测配电线路电容器投入前后无功的变化，给出按2／3定则的无功投切设定原则。
　　1．1．1．2 后备模式
　　控制器执行基本控制模式同时监视后备模式，实现两种模式的有条件转换；或基本模式失效时，自动转入后备模式。后备模式分为电压后备、定时后备和温度后备3种。例如，按降低线损的要求设定了电容器按无功投切，同时严格要求线路电压不能低于某一定值，此时可选择无功基本模式+电压后备。这样，在正常情况下系统按无功投切电容器，但当线路电压低于某一定值时，系统自动转入后备模式，即按设定的电压投切电容器。另一种情况，例如对多电源配电线路改变供电方式时，控制器可能会检测到逆功率(反方向电流)，使原设定原则不能反映实际情况。此时若控制器选择“逆功率禁止合闸”，则系统自动转入后备控制模式。
　　1．1．1．3 条件模式
　　是对基本模式赋予一定的附加条件。典型的运行方式为系统按无功投切电容器时，规定投入后电压上升的增量不超时设定的期望值，此时系统会自动判断这一预期。如果预期将高于期望值，控制器会自动发出电容器禁止投入的命令。
　　1．1．2 记录功能
　　数据记录长度为32 k，并以图形或表格的形式滚动记录配电线路电压、电流、无功、有功、视在功率、功率因数、谐波等负荷变化，记录时间的间隔自行设定，最小为1 rain。事件记录中，包括每次开关操作的原因，操作前后电压、电流、有功、无功、视在功能、谐波分量的变化等；以及每天运行概况记录，例如日负荷最大(小)值及其发生的时间、开关操作次数等。
　　1。1．3 保护功能
　　1．1．3．1 错误接线的自动闭锁
　　如果安装接线错误，则有可能导致电容器的运行方式与要求的相反，例如控制器发出分闸命令会导致电容器组的投运，这是一个十分严重和危险的情况。通过测量因电容器操作引起的线路无功的变化及判断该变化是否与期望相反，来判定接线正确与否，一旦检测出存在接线错误，控制器会立即切除电容器，阻止进一步的操作，直到排除错误。
　　1。1．3．2 抗冲击
　　配电系统中快速变化的负荷、多种电容器组操作间的干扰或同一馈线上装有调压器，都能引起过多的电容器操作，这种情况称为冲击，从设备寿命和电能质量考虑并不希望存在。控制器测量每次电容器投入与退出之间的时间，如果该周期短于规定的限制，则编程的时间延迟叠加到退出的投入周期上，抗冲击功能就是累加每次测出的冲击状态，都会加一个退出／投入时间延迟到前一个时间延迟，直到冲击状态消除。因为不正常状态可能使控制器处于几乎不能工作的状态，叠加的退出／投入延时每隔7 d会自动复位。例如，假定选定抗冲击功能，并编程投入／退出周期为5 min，退出／投入周期为30 min。如果退出操作后在5 min内发生投入操作，则下次投入必须经过30 min的延迟。然后再测下一个投入／退出时间，如果再次发生在5 min内，则又一个30 min的
　　延迟，即60 min后投入操作才能执行。下次测量的投入／退出间隔仍在5 min内，延时还将叠加。
　　1．1．3．3 低电压合闸禁止
　　在电压过度低的情况下投切电容器有可能导致电容器开关损坏。选用低电压限制功能能够防止当电压低于用户编程的低电压时真空开关的操作。
　　1．1．3．4 日合闸次数限制
　　日闭合次数限制功能允许编程任何一天最大的合闸操作次数。一旦达到限制次数，该天余下的时间就不能再进行操作。此功能每天午夜自动复位。
　　1．2 真空开关
　　选用3台不重燃、免维护VSV真空开关作为电容器投切开关，其额定电压为15 kV，额定电流为200 A，免维护操作50 000次，单台开关质量仅1O kg，安装极为方便。
　　1．3 传感系统及开关操作电源
　　户外10 kV干式电流互感器与1．2 kVA杆上变压器作为配电线路的电能传感系统，其二次信号均送人控制器，供控制器作出智能性工作决策。杆上变压器同时兼作真空开关的操作电源。
　　1．4 高压电容器
　　高压并联电容器带熔丝保护，且自带放电电阻，以确保电容器退出至再次投入时其残余电荷放电完毕，避免产生较高的过电压与涌流。
　　2 运行实例
　　图1是某供电局10 kV电网一条支路无功1 d的变化曲线。图1中，从6：3O逐渐进入用电高峰
　　区域，10：00左右无功达到峰值，约700 kvar，低谷时间从22：30起，最低发生在凌晨3：00左右，约65 kvar，无功日峰谷差>10倍。
　　
　　图2是补偿电容器按无功自动投切的负荷记录曲线。其中采样的间隔设定为1 min，记录包括电
　　压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、谐波等参数及开关状态。每次可任选一对参数进行打印。由图2可见，电容器按负荷条件智能性投入或退出，使得无功随时间变化更趋合理，峰值无功大为降低。上午6：1O，无功达452 kvar，此时功率因数为0．81，电容器自动投入，投入后无功降为100 kvar，功率因数上升至0．99。连续运行至20：25，无功达113 kvar，功率因数为0．99，电容器自动退出，无功为252 kavr，日有效接人时间为14 h。
　　
　　3 结语
　　我国配网尤其是农村电网节能潜力很大。合理配置电容器，使之智能化、免维护是这一领域的技术关键。该无功补偿系统技术先进、经济效益明显，约3年时间可收回全部投入。在变电站集中补偿模式中，无功占有功的比例高达4o％ ～65％ ，整体无功缺额大，而设计为1O％ ～30％(大多为1O％ ～20％)。由于季节负荷差别大，冬夏季峰谷差达8～13倍，同季日峰谷达2～4倍，高峰时原补偿严重不足，传统方案无法设计。而该无功补偿系统自动化程度高、免维护且占地面积小，可以集成安装，也可安装在变电站出线杆上。
　　注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看

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