变电设计中的无功补偿（精选十篇）
变电设计中的无功补偿 篇1
无功补偿是无功功率补偿的简称, 是一种在供电系统中能够有效的提高输电电网的功率因数的方法, 这种方法还能在一定程度上能完善输电线路中和供电变压器中的损耗电压从而提高供电的效率, 有效地改善供电的环境。对于目前我国的供电系统来说, 无功补偿装置是一种必不可少的基础装置, 在供电系统中占有非常重要的地位。科学的变电装置不仅能够在变电工作中最大程度的降低输电线路上的电能损耗还能很好的提高供电的质量和水平, 对于供电系统的稳定性有着非常良好的促进作用。相比之下, 缺少无功补偿装置的供电系统或者是无功补偿装置设计不合理的供电系统很容易出现电压大幅度变动的情况, 或者是出现严重的谐波隐患的现象。所以无功装置是变电设计中一个非常重要的环节。现阶段而言, 无功补偿的装置主要可以分为三种类型:视在功率、有功功率和无功功率。
1) 无功补偿中的视在功率。视在功率指的是在输电的电力线路中, 电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积, 在一般的计算过程中习惯用符号S来表示。通过电压和电流进行相乘就可以得到这种功率的形式。2) 无功补偿中的有功功率。有功功率是另一种无功补偿的功率形式。有功功率是指交流电的输电电路中, 电源在一定的时间内瞬时功率和平均功率的变化情况, 根据我国现阶段的供电情况来看有功功率的输送主要指的是负载电阻对于功率和能源的消耗, 在计算过程中用符号P来表示。3) 无功补偿中的无功功率。在电感抑或电容在线路中工作的环境下, 将电源能量转化成其他次形式的能量储存起来, 然后在需要的时候将这部分能量返还磁场或者是电源来帮助电源更好的运行。在这个过程中, 交换环节并没有受到其他环节的影响, 同时也没有产生其他的电能变动, 所以可以认为整个过程是无功率值变化的过程, 因此这种方式被称为无功功率, 计算过程中用符号Q来表示。通常在电力系统中补偿用电设备无功功率的方法主要是在电力系统中并联电容器, 所以这种方法被称为电容无功补偿法, 这种方法可以有效的增加功率因数。一般情况下供电系统中采用相位超过90的容性无功电流来抵消另外一部分相位落后90的感性无功电流, 也就是说补偿一定的无功电流。供电电路中并入电容器之后, 补偿之后的功率因数角比补偿之前的减小, 所以功率因数就会达到增大的目的, 这种改变的方式并没有改变感性功率负载的有功功率, 只是在一定程度上得到同等数量的有功功率所需要耗费的视在功率降低, 对于无功补偿装置来说, 在输入的过程中采用将功率符合装置和感性功率负荷装置进行并联然后组成一个统一形式的电路, 在这个过程中对两者之间的能量进行转换实现能源的交换, 这个过程就被称作是无功功率补偿, 也就是人们经常说的无功补偿。
2 无功补偿在变电设计中的重要性
异步电动机和变压器等电力系统中非常常见的设备和普遍的用电设备都属于感性负荷设备, 这些设备在运行的过程中需要无功功率的提供。无功电源主要可以分为发电机、静电电容器、静止补偿器和同步调相机等。生产无功功率基本上是不需要任何能量的, 但是无功功率在沿着电力系统的输电网络进行传播的过程中就会产生非常大的有功功率的消耗和电压的损失。发电厂如果把这些无功功率直接提供给用户的话, 会因为输电线路上损耗大量的电能和电压造成巨大的经济损失, 对发电企业发展产生不良的影响。为了避免这种情况的发生, 最大程度上的减少无功功率在输电线路输送过程中的损耗, 有效的增大配电设备的工作效率应该采用“分级补偿, 就地平衡”的无功补偿设备配置方式, 对无功补偿设备进行合理的配置。通过对于无功补偿装置合理的分配以及改变电网的无功潮流分布, 可以极大程度的减少有功功率和电压在电力输送过程中的损耗, 达到改善居民和企业用电质量的目的, 同时也能减少供电单位的经济损失。在无功补偿装置设置的过程中应该具体的从电网电压、有功分配、调相调压、系统稳定性、有功分派、限制谐波电压、暂时过电压和潜供电流等方面来考虑无功补偿装置的地点设置问题、控制方式问题、接线形式问题, 以及保护措施和技术条件等问题。
3 无功补偿的基本原理
因为在无功功率进行传输的过程中加重了输电网络的负荷, 从而造成输电线路上的电压损耗过大, 输电系统的电压下降问题。针对这一问题就要进行就近和就地的补偿。通过在输电线路中并联电容器的方式可以达到补偿和平衡电气设备感性无功功率的目的。当QC的值等于QL的值时, 电网输出的有功功率的值只为P。国家规定当用户或者是企业的功率因数达到0.9或者是0.9以上时属于高压用户, 而低压用户的功率因数也应该达到0.85以上。无功补偿的主要的作用就是最大程度上减少电力资源在线路传输中的损耗, 就地或者是就近设置无功电源, 进而满足不同的用户对于无功功率的要求。无功补偿电路中运用谐波抑制器可以极大程度的帮助抑制涌流, 使高次谐波形成低阻抗通路。
4 无功补偿的具体方式
无功补偿有很多不同的方式, 最好的方式就是哪里有无功的需求就补哪里, 这样整个供电系统中就不会有无功电流的产生。但是这种方法虽然理想, 在实际的应用中却是做不到的。因为各个变压器和输电网络以及负载都是需要无功的。实际的供电过程中, 主要的无功补偿方式主要有:高低压配电线路中并联电容器组、配电变压器低压一侧或者是在用户车间配电屏中并联安装补偿电容, 还有变电所的母线中并联安装电容器组。这些方法有着不同的效果, 同时也可以针对于不同的条件, 所以在选择的时候应该针对具体情况进行选择。
5 无功补偿的效果
通过无功补偿的方式可以达到提高功率因数、提高设备的供电能力, 减小成本的投入、减小输电线路中的电力损耗和功率损耗、减少用户的电费促进电厂的发展等效果, 对于输电事业的发展具有重要的意义。
6 变电设计中无功补偿的容量配置
变电站通过安装投运电容器的装置在一定程度生能够降低无功功率的传递, 减少输电线路中的损耗, 使有限的电力资源发挥出更大的经济效益。但是很多变电站因为电容器投上后造成电压过高而浪费, 所以供电单位在安装投运电容器时一定要对自身的实际情况进行严密的考虑。
7 结束语
对于电力系统中的变电设计来说, 无功补偿具有非常重要的意义。无功补偿应该遵照“分级补偿, 就地平衡”的原则, 根据各地区的实际情况采用合理的补偿方式, 达到利益最大化的目的。所以各供电部门应该不断地探索无功补偿的方式和方法, 为输电事业的发展做出贡献。
摘要：随着我国经济的不断发展, 各个行业对于用电的需求也越来越多, 同时对于用电的质量要求也在逐步的提高。电力系统平稳安全的输送电力是社会发展对于电力部门的基本要求。在电网输送电力的过程中, 无功率变化对输电质量的进一步提高, 所以在变电设计的过程中, 无功补偿装置的设计十分的关键, 将直接的影响整个电力系统输电的稳定性和安全性。首先通过介绍无功补偿的概念以及工作原理, 然后对无功补偿的具体功效和社会意义进行了阐述, 提出了设计的理念。
浅谈变电设计中的无功补偿 篇2
关键词：无功补偿；变电设计；电力建设；无功损耗；电力系统
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0120-02
无功负荷是滞后功率因数运行的用电设备所吸收的功率，由于存在有电力线路和变压器上的无功损耗，要保障电网无功充足，需进行无功补偿。无功补偿可以通过自动化控制装置和相关设备实现，确保电网无功充足、功率因数符合要求，另外运用无功补偿，还可以全面减少变压器和输电电线之上的能量损耗，以确保整个电力系统的稳定性。由于相关技术可靠性较强、稳定性强且利用率较高，所以无功补偿逐步成为了最为核心的电网建设工作之一，在实践的工作中，不仅需要对无功补偿的重点及难点进行论述，加强无功补偿的建设水准，同时还需要加强完善电力线路的继电保护，对其根本意义和基本措施途径加以探讨。
1 无功补偿技术综述
目前电力系统中的电力负荷大部分属于感性负荷，电网除了需向其提供有功功率之外，还需要提供无功功率。在电力系统运行的任何时刻，电源发出的无功功率总是等于同时刻系统负荷和网络的无功损耗之和。无功不足，电压水平降低，为保证系统运行电压水平合格，电力系统的无功功率需保持平衡。电力系统的无功电源包括发电机、同步调相机、电力电容器、静止补偿器，其在电力系统中的运用根据电网的容量及特点配置。大容量、集中配置在系统中枢点的常采用同步调相机过静止补偿器，小容量、分散的无功补偿可采用静电电容器。
2 无功补偿发展前景分析
随着国家经济的发展和电力系统的不断更新，无功补偿成为维护电力系统正常运行的重要举措。系统的管理者与执行者需要提高自身电力及其自动化专业知识的储备，专业素质与自身实践相结合，更好地发展无功补偿技术。无功补偿技术十分复杂，需对电流和电压进行同步严格控制。随着电力市场的慢慢发展，无功补偿已经成为主要改革的方向，本着为人民服务又节省各种费用，从如今的发展模式来看电力市场已经发生了一些变化，再利用一些有利产品进行市场开发和扩张，一系列的改变都是为以后的发展奠定一定的基础，而引领整个市场发展的关键就在于优点大于缺点的产品，那就是无功补偿，是一款带来许多效益的产品，既科学又实用、安全的系统，充分利用其多功能的利用价值全方位地服务群众，并不断地提高服务质量，为整个电力服务行业增加动力。同时减少电功率的损失量，降低运行成本，保证电压的稳定，增加用电安全。
3 变电设计中无功补偿的分类
无功补偿指的是无功功率补偿，当前无功功率较高的电力系统可以使用更多消耗无功的电力设备，无功补偿对生产生活用电有着显著的改善作用，且无功补偿的使用还可全面减少其中的电量损失，保证稳定的输出功率。无功补偿的设备在变电站之中是核心装置之一，其不仅可以为整个电力系统的运营提供稳定的电力保障，保证最为稳定且合适的电压，同时还可以全面提升电力系统工作的稳定性和电力利用率。一旦无功补偿设备在使用过程中出现异常，则很有可能会导致输出电压不稳定，难以满足广大用户用电需求，且易增加用电的危险性。当前使用的无功补偿可分多种基本类型，包括发电机、同步调相机、电力电容器、静止补偿器补偿方式，变电设计中主要考虑采用静电电容器无功补偿方式。电力电容器并接于电网，向系统供给感性无功功率，供给的无功功率Qc与其端电压U成正比，即Qc=U2/Xc。因由多个电容器连接组成，容量可大可小，可集中可分散，功率损耗小，无旋转部件，维护方便。
由于科学的不断向前发展，技术的不断进步，我国的环状配电网的建设为各个区域的用电和生活均带来了深远影响，但是，由于电力故障的增加，使得维修和检测均出现了一定影响，对生产和生活的正常用电也产生了一定影响。正是由于上述的原因，更突显出了无功补偿的重要性，所以，在当前无功补偿的建设和技术发展历程之中，需要综合性地使用自动化控制技术，增加电压的稳定性，以确保我国电网建设的供电平衡性，全面增加输出功率的效率。
4 无功补偿改进措施分析
从理论的层面加以分析及论述，无功补偿应当在系统之中运用到恰当的部位，结合我国当前电网建设的实际情况，还需要针对各条线路进行科学化的规划及管理，改善装备的稳定性，并且结合多个专业的特性，从整体着手，对系统的稳定性及可靠性进行改善。
首先，需要结合各个职能和管理者的相关建设规划，合理分配各个部门的建设情况，充分发挥出管理的优势及效应，全面发挥出无功补偿的特征和优势。
其次，需要妥善选择合适的电力设备系统，加强无功补偿技术的运用质量。同时，要对硬件的质量进行严格控制管理，不可选择价格低廉且不合格的元件，因为硬件的质量不达标会直接影响到电力系统的建设，并且增强电力系统运营的危险性，增加相关成本开支，对用电造成极大的不便。
再次，需加强新设备的建设，更好地促进不同设备之间的匹配性和兼容性提升，技术人员还需要对配备的电力保护系统进行科学的质量检查，对系统进行检验，以确保所选择的电力设备可以发挥出最大的效应，为电力系统的稳定性提供最大程度的维护。
最后，需要在无功补偿的设计过程之中结合各个专业的知识和内容，诸如机电工程、机械绘图、电气自动化、电气建设以及电力工程等，将各个专业的基础知识进行结合，加强各个部门之间的协调与联系，并且对各个环节进行严格的要求，在验收环节之中还应当增强工作的次序性，增强工作的时效性，以分级补偿为基本的原则，在实践之中不断摸索和改良，及时发现不足且及时改进，以确保电力系统运营的稳定性和平衡性。对于电力系统的建设而言，应当将全面规划、合理布局以及就地平衡等作为工作的核心原则，充分地凸显出分级补偿的基本作用，对无功补偿进行科学化的配置，凸显出降损的核心地位，将集中式的补偿以及分散式补偿进行有效地结合，使得供电部门的工作可以与用户的无功补偿有效结合，进而落实相关无功补偿的配置及管理要点，促进无功补偿经济效益的不断提升。
5 结语
综上所述，根据对当前电力系统变电设计之中无功补偿的重点及难点进行综合的分析，从实际的角度出发，深入并且细致地论述了无功补偿的重点及难点，同时对设计环节之中应当重点加强的部位和需要重点改进的部位均进行了细致的研究，旨在不断促进现代化变电设计无功补偿的水准及效益，更好地促进我国电力建设事业的迅猛发展。
参考文献
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浅谈变电设计中的无功补偿 篇3
1 有关无功补偿的基本概念
无功补偿也被称之为无功功率补偿, 在供电系统中, 对于电网功率因数有着良好的提高作用, 同时对降低供电变压器及输送线路中的先损耗和提高供电效率, 改善供电环境都是十分重要的。一般而言, 在配电系统中, 无功补偿装置是一个不可缺少的基础装置, 有着十分重要的地位与作用。在变电工作中, 合理的无功补偿装置不但可以最大限度的降低线路造成的电能损耗, 同时对于提高供电质量, 供电稳定性有着重要意义。反之, 如果在工作中电力系统中无功补偿装置的选择不当, 极容易造成供电系统中电压出现大幅度变动, 甚至是带来严重的谐波隐患和现象。目前常见的无功补偿主要可以分为视在功率、有功功率和无功功率三种。
(1) 视在功率。视在功率主要值得是在电力线路中, 电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积, 通常在计算的过程中都是采用符号S表示, 在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。
(2) 有功功率。指的是在交流电路中, 电源在一定周期内发生的顺时功率变化和平均值变动现象, 就目前的电力能源输送情况分析而言, 有功功率主要值得是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以P来表示。
(3) 无功功率。在一般情况下, 电感或者电容在线路中的运行情况下, 通过将电源能量将电能质量转变成为相关能量储存起来, 然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源, 以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响, 也未曾发生过相关电能变动, 因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程, 也被称之为无功功率, 用符号Q表示。
电力系统中常用并联电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率, 以此来提高功率因数, 这被称为电容无功补偿法。通常我们用相位超前90的容性无功电流抵消一部分相位滞后90。的感性无功电流, 或者说补偿一部分无功电流 (也就是说使ILIC) 。并联电容器以后, 功率因数角比补偿前的功率因数角减小了, 功率因数C0S就增大了。但并不改变感性功率负载的有功功率。只是得到同样的有功功率所需的视在功率减少了。就无功补偿装置而言, 其在输入的过程中通过将具体的功率符合装置与感性功率负荷装置并联在一起, 形成一个统一的电路形式, 同时通过两者之间的能量转换来进行能源交接, 这种方式通常被称之为无功功率补偿。
2 变电设计中无功补偿的必要性
电力系统中常见的用电设备如异步电动机、变压器等, 还有一部分输电线路, 大部分属于感性负荷, 在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。无功功率的产生基本不消耗能源, 但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。如果由发电企业直接向用户提供所需的大量无功功率, 会导致输电线路及变压器因输送大量无功功率而造成大量的电能损耗, 这是不经济的。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗, 提高输配电设备的效率, 无功补偿设备的配置, 应按照“分级补偿, 就地平衡”的原则, 合理布局。合理配置无功功率补偿容量, 以改变电力网无功潮流分布, 可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗, 从而改善用户端的电压质量。设置补偿装置时, 应由系统专业根据电网电压、系统稳定性、有功分配、无功平衡、调相调压, 以及限制谐波电压、潜供电流、暂时过电压等因素, 提出补偿装置的设置地点、种类形式、容量和电压等级。电气专业要从安装地点的自然环境条件, 装置的接线方式、布置形式、控制保护方式, 设备的技术条件。
3 无功补偿的原理
无功功率的传输加重了电网负荷, 使电网损耗增加, 系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时, 电网只传输有功功率P。根据国家有关规定, 高压用户的功率因数应达到0.9以上, 低压用户的功率因数应达到0.85以上。无功补偿的实质是要尽量减少无功功率在网络中传递, 设法就地安装无功电源, 从而满足电力用户及网络元件对无功功率的需求。在无功补偿电路中应用谐波抑制器能有效地抑制涌流, 对高次谐波形成低阻抗通路。
4 无功补偿的方式
如果单就理论上而言, 无功补偿最好的方式是哪里需要无功, 就在哪里补偿, 整个系统将没有无功电流的流动。但在实际电网当中这是不可能做到的。因为无论是变压器、输电线路还是各种负载, 均会需要无功。所以实际电网当中就补偿装置的安装位置而言有如下几种补偿方式: (1) 在变电所母线集中安装并联电容器组; (2) 在高低压配电线路中分散安装并联电容器组; (3) 在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器。
5 采用无功补偿之后达到的效果
(1) 提高功率因数;
(2) 提高设备供电能力, 从而可减小设备容量, 节省投资;
(3) 降低电网中的功率损耗和电能损失;
(4) 改善电能质量, 减少线路电压损失;
(5) 减少用户电费开支, 降低生产成本。
6 变电设计中无功补偿容量的配置
变电站安装投运电容器装置能减少线路中无功功率的传递, 降低线路的损耗, 有利于降损节能, 改善电能质量, 提高输变电设备有功出力, 使有限的电能发挥更大的效益。但是在变电站中有的因过补电容器投不上, 有的因电容器投上后电压过高而不得不将电容器退下来, 虽然增加了高额基建投资, 却未发挥应有的作用。
结束语
当然, 对于整个系统来说, 无功补偿容量的配置, 应按照"全面规划, 合理布局, 分级补偿, 就地平衡"的原则, 要把降损与调压相结合, 以降损为主;又要把集中补偿与分散补偿相结合, 以分散为主;同时供电部门补偿与用户补偿相结合, 以就地平衡为主, 共同搞好无功补偿的配置和管理, 从而取得无功补偿的最大经济效益。
摘要：随着国民经济的不断发展, 各种电气应用不断增多, 电力系统的安全平稳输送已成为社会发展的主要基础。电网在输送中, 无功率变化对于电能质量影响不断提高, 其控制是否合理直接影响着电力稳定性和输送安全, 因此在变电设计中, 做好无功补偿装置设计工作显得尤为重要。首先阐述了无功补偿概念、原理, 就变电设计中无功补偿的作用与意义进行了简要分析, 并提出了相关设计重点。
变电站无功自动补偿装置的应用 篇4
电源对于我们现在的生活是非常重要的，我们无时无刻都离不开它，不论是在生活中还是工作中，都会受到它的控制。由于电力能源的需求量在不断的增加，我们在提倡绿色生活的同时，还要解决影响电网内部的问题。尤其是无功补偿的情况，因为不论是电压的稳定性还是线路中存在的损耗情况都会受到它影响。所以我国的电网部门非常重视无功补偿的技术研究和装置应用。
二、当下的无功补偿情况
目前我国普遍使用两种无功补偿装置：手动方式和自动方式来进行投切电容器。前者由于是手动进行，会影响补偿的性能同时存在着安全隐患，所以很多的变电站已经开始减少其使用的频率。而自动方式是通过真空进行切断的，虽然使用起来比较方便，但是频繁操作的话会出现故障。虽然一直对无功补偿装置进行改造，但是仅仅解决了操作繁琐这一难题，对于系统面临较少的无功时，仍然不能解决电容器投入运行的问题。
同国内相对，国外的一些国家也会通过高压静止的无功补偿装置，此设备具有不间断调节无功补偿、良好的补偿结果以及较快的响应速度等优点。但是此设备还需要配备一台电抗器，且必须具备同电容器具备相同的容量以及高压可控硅阀才可以进行无功补偿，这样就会造成费用较高，同时也扩大了常规的维护工作内容，所以目前在我国并没有得到普遍的使用。
三、无功自动补偿装置
我们日常生活中为了维持电器设备正常运作时使用的电源就是由有功功率转换而成的;而无功功率是是为了辅助电力设备时候使用的，在磁场的建立过程中会因为传输以及转换消耗很大的能源，由于损耗很大，从而会导致电压不稳定同时还会影响转化设备的工作效率。所以经过探索表明，通过运用无偿补偿设备来补偿无功功率，从而抵消掉设备中出现的无功功率，保证了电压的稳定性和质量，同时电能损耗的问题也得到了解决。
为了打破传统的无功补偿方式，我们使用调压器来对电容器中的电压容量进行务工补偿。此装置在运行过程中不需要断电、不存在冲击性等，同时对于无功功率很可以进行更加精准的进行调节，从而达到自动补偿的效果，同时补偿的效果更加的细致。假设有12档存在于调压器中，那么可以对变电站进行12级来调节运行中的母线（单次段），若是双段的母线在同时运行且是并联的状态下，那么调节过程就采用两台调压器来进行24级。同时这个无功自动补偿设备的费用比现在普遍使用的裝置高出3成。此设备可以明显改善电力损耗问题，同时对于电力系统中的电压也保持稳定的状态。除此之外，对于电容器的一些列弊病也可以一同解决。
变电站通过应用此装置，可以对以下的问题进行改善处理：
（1）充分将设备的功能体现出来：通过应用此无功自动补偿装置，对于无功功率通过调压器进行处理，通过分别连接开关来将补偿的级别数量提高，同时补偿的级别中不存在差异。以此同时，此装置还可以适应不断变换的运行方式所以可以确保全部的装置可以躲开过电压，保证正常的运行，不间断地保证补偿无功功率，将此设备的性能充分体现出来。
（2）更加精准的进行补偿：此装置对输出的电压进行调节改变，继而导致存在于电容器的端电压发生变化，最终将从装置的无功功率改变输出，这样的调节转换更加的精准，在各个补偿的级别中不会出现明显的差异。
（3）安全保障、稳定运行：此装置在整个补偿的过程中是不会同电网发生相离的状态，此设置不同于断路器的设置，这样就保证了电压中不断出现涌流以及重燃等危害现象，这样就保证了电网免于受到这些危害带来的冲击，促使了整个电网都在安全平稳下运行。
（4）使用时间较长：整个装置在运行状态下会使调压器始终保持在不超过负荷的状态下运行，同时运行中其它设备的端电压也是保持着始终低于其额定电压的状态，这样的工作状态下，此装置都是正常的负荷，所以保证了使用的时间比较长。
此无功自动补偿设备的创新特点主要集中于：（1）打破了以往的通过电容器的技术思路，而是另辟道路，从调压器的电容端入手，通过改变端电压来进行补偿;（2）有效的将调压器同电容器相结合，这样将和谐波的问题进行解决;（3）保证根据情况的不同，而自动进行补偿级数的改变，从而保证了补偿更加精准。可以通过下表详细的了解其与TBB电容器之间的差异：
表1 该产品与TBB电容器成套装置主要指标对比表
通过此表格中各项指标的详细对比状态可以看出，此设备的优势所在，研究人员已经将此设备投入运行中，通过反馈得到的信息可以看出此设备的补偿效果非常的明显。
四、结束语
变电设计中的无功补偿 篇5
富全矿业35kv变电站有两台10000KVA主变压器, 运行方式为一台运行一台备用, 主变一次侧35kv, 二次侧10kv。10kv中压系统为单母线分段运行的方式。另外井下设10KV变电站一处, 运行方式同井上10KV系统。供配电系统为35KV、10KV、0.4KV三级供电网络, 各级供电系统比较分散, 主要负荷有大容量感应电动机及同步电动机, 不同时段及不同供电地点功率因数差别较大。电网公司要求用户用电负荷母线功率因数必须在0.9以上, 同时稳定的功率因数对供电系统及设备均有重要意义, 所以选择合理的无功补偿方案尤为重要。
公司各级供电网络功率因数情况:井上10KV系统共有中压感应电动机负荷约2250KW, 各电机运行负荷率变化较大, 系统功率因数变化剧烈。中压同步电机负荷约3750KW, 运行时负荷稳定, 能为系统提供大量无功功率。各级0.4KV供电系统存在大量感应电动机, 且运行负荷率较低, 功率因数在0.7-0.8之间, 导致系统功率因数降低。
2 提高功率因数的意义
2.1 保持较高的功率因数, 可以最大程度上减少压降, 改善各级供电系统电压质量, 提高供电系统的经济性、稳定性及可靠性。
由于公司一级负荷较多, 对安全性要求较高, 所以必须有稳定的供电系统才能保证公司生产的顺利进行。
2.2 较高的功率因数可以提高设备利用率, 使设备保持稳定工况运行, 减少故障频率。
同时可以减少系统损耗, 提高线路的供电能力, 减少供电系统投资, 增加经济效益。
3 公司无功补偿的措施
3.1 系统无功补偿的原则
35KV变电站运行时感应负荷比较集中, 故采用10KV系统集中补偿方案, 在变电站设八组补偿电容器, 每段母线为四组, 每组补偿容量为300KVar。对于各级低压供电系统, 由于比较分散且距离较远, 故而采用分散补偿就地平衡原则, 具体见附补偿系统图。 (如图1)
3.2 10KV系统补偿方案
公司10KV负荷各时段及负荷种类变化较大, 电容器的投切需根据负荷种类及运行时间及时变化。根据设备运行状况可以分为以下三种情况: (1) 在大容量同步电机运行时, 母线无功消耗基本平衡, 功率因数稳定在0.9以上, 电容无需投入; (2) 大容量感应电动机负荷率较高且运行稳定时, 系统功率因数在0.8-0.9之间, 需投入少量电容; (3) 大容量感应电动机负荷率较低且运行不稳定及检修状态时, 功率因数较低需大量投入电容, 投切较为频繁。原设计10KV系统电容器的投切完全由人工就地操作, 负荷变化大导致对电容器的投切操作较为频繁, 容易造成设备损坏。
针对以上情况, 公司根据设备现状进行了相应的技术改造, 增加了以工业以太网为基础的西门子PLC控制系统及WINCC终端监控软件, 现场实时采集母线的功率因数上传至PLC模块, 所有数据通过高速工业以太网传至公司集控中心, 操作人员可在终端WINCC软件界面上实现远程手动或自动投切电容。监控系统通过监控母线功率因数变化幅度, 在保证供电电压在允许变动范围内的前提下及时调整投切电容数量。同时为避免负荷瞬时变化剧烈而造成电容频繁投切, 在程序中适当设置适当延时, 最大程度上降低投切次数, 降低电容故障率。自动投切流程见附图。 (如图2)
3.3 0.4KV系统补偿方案
公司0.4KV系统布局比较分散且距离较远, 采用PLC控制集中补偿方案投资大, 经济性较差。同时在部分低压变电所存在大量高容量变频器, 其运行时产生大量高次谐波, 从而引起电网电压畸变, 使电能质量变差, 严重时会对供电系统本身及设备造成损坏。针对以上情况, 公司在0.4KV供电系统采用电容自动投切补偿与MSVC型动态补偿相结合的方式。对于使用变频器较少且设备较少的低压变电所采用电容自动投切的补偿技术, 利用接触器与功率因数控制装置相结合自动投切电容器组, 实现无功功率就地补偿就地平衡。该方式投资少, 简单有效。对于存在大量变频器的低压变电所则采用MSVC型动态补偿方式, 该补偿电路由滤波电路和可控电抗器回路组成。滤波电路固定接在系统内, 不随补偿回路投切, 可实时消除系统产生的高次谐波。可控电抗器回路通过改变可控硅的导通角来改变电抗器容量, 控制电抗器输出电流。由于可控电抗器无需外接电源, 自身调节性好, 可控硅运行稳定, 故而该补偿方式较好的兼顾了系统的可靠性、投资经济性和安全性。
4 无功补偿应用效果
公司供电系统无功补偿采用集中自动补偿与就地补偿相结合的补偿方式达到了以下应用效果:
4.1 变电站集中补偿, 充分运用PLC控制技术与以太网传输技术, 实现了无功补偿系统与公司集控系统的完美结合, 增加了系统运行的稳定性。
4.2 公司供电系统功率因数稳定保持在0.9以上, 供电公司给公司的补偿奖励每年在20万元左右。
4.3 消除了变频器产生的高次谐波, 保证了电能质量稳定, 设备故障率明显下降, 各级变压器及线路损耗下降, 提高了变压器运行效率。
4.4无功补偿系统实现远程自动投切, 提高了补偿精度, 减少了人为误操作, 保证了人身及系统安全。每年节省人力费用约为3000元/人/月*8人*12月=28.8万元/年。
参考文献
[1]文方, 陈慕君.PLC在无功功率自动补偿控制器中的应用[J].科技信息.
变电设计中的无功补偿 篇6
作为电能质量重要指标之一的电压在实际应用中深受系统无功的影响, 当无功作用不在合理范围值内时可引起系统电压的上升或者下降, 在某些极端条件下甚至出现“电压崩溃”现象或者增加电晕消耗, 影响系统的安全运行。
在电力系统中, 变电站作为联系电网和用户的关键枢纽是电力系统的重要组成部分, 对电压质量和系统的无功功率都有重要的调节作用。目前变电站对电压及无功的控制通常采用的方法有有载调压变压器、并联电容器组或者两者结合共同调节。这几种控制方法经多年实际应用检测发现在九区图的理论指导下, 当处于电能合格范围内时有载调压变压器的分接头和电容器组均有调节次数过多的问题, 对器件有损。结合实际提出应用模糊控制理论来改善现有的自动补偿系统, 加强系统稳定性。
一、九区图
如图1-1所示, 传统九区图是根据U和Q的需求要求来界定它们的上下限值, 将所运行的范围分成了九个模块, 不同的模块对应不同的控制方法, 每个模块都对应一条控制指令。此控制方法中9区属于正常稳定运行区, 其他区属于待调节区域, 需要根据调节指令来改变变压器分接头位置和电容器组的投切来调控。
但传统九区图策略存在一定的弊端, 首先, 控制策略依据的是U和Q的上下限, 没有充分考虑它们之间的耦合关系, 忽略了电压无功调节间的彼此影响, 容易造成设备频繁动作和投切振荡等问题。其次, 调节设备操作的先后顺序对控制效果有很大影响。而且, 在区域间的交界处不能有效的控制, 容易反复操作, 造成系统不稳定。
二、模糊控制方法
模糊控制方法是由美国的L.A.Zadeh所发明, 模糊控制技术是基于模糊数学理论, 可以不依靠数学模型, 根据长期的经验来判断操作, 适用于解决变电站这种多变量的非线性问题。结合模糊控制方法可将传统的控制原理改善成如下图:新原理图2-1
三、控制系统的总体设计
3.1模糊控制系统的组成。图3-1为模糊控制系统的主要组成图
其中模糊化接口、模糊推理、解模糊、知识库构成模糊控制器。可依据模糊控制系统组成图设计一个变电站无功补偿的2输入2输出的模糊控制结构图。
、为电压和无功功率与设定值的差值, Ka、Kb为系统所需的量化因子, a1、b2为电压和无功功率与设定值差值的模糊值, a1、b2为分接头和电容器投切控制输出量的模糊值, 系统所需的转换成精准值的比例因子, a3、b3分别为调控指令的的精准值命令。
3.2论域和模糊集。在应用中, 如果系统采集的输入量为它的基本论域为, 需要解的论域范围为符合线性变化, 可得:
若论域是离散型时则如表3-1
在实际应用中模糊论域一般取3~7中的某个正整数, 我们可以假设取6档, 则模糊论域离散为{-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}。结合改进后的九区图, 可选择的模糊词集为{NB, NS, NZ, PZ, PS, PB}, 的模糊词集为{NB, NM, NS, ZR, PS, PM, PB}, 调压变压器分接头控制量的模糊词集为{DOWN, Z, UP}, 其中UP表示升头减压, Z表示变压器不动作, DOWN表示降头增压, 电容器组的投切量的模糊词集为{NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}, 其每个元素代表对应投切组数。
3.3反模糊化。在使用过程中, 系统输出量是个模糊值, 而想要实际调节操作, 应给出有指定实际物理意义的精准值, 这种把输出的模糊值转换成精准量的操作称作反模糊化。在控制中一般使用的反模糊化的手段主要是以下三种:
(1) 最大隶属度法。是取输出结果中隶属度最大的元素作为精准值, 当隶属度的最大元素有多个的情况下一般取它们的平均值作为精准值。
(2) 中位数法。是将隶属函数和横坐标围成的图形分为左右面积相等的两部分, 其分界点处的值为精准值。
(3) 重心法。重心法是应用最多的方法, 其实质上为加权平均法, 隶属度为其加权系数。
3.4模糊控制规则。此控制系统属于2输入2输出, 则其控制的格式为:
四、硬件结构及其流程图
在控制中, 我们首先要确定电压的偏差和无功功率的上下限, 然后对电压和无功功率进行测量采集, 并且计算得到于合格范围的电压无功偏差, 依据量化因子将准准值转换成系统所需要的模糊值即进行数值的模糊处理, 再经过模糊推理得出模糊值, 模糊值与比例因子计算转换成精准值, 每个精准值对应我们所得到的控制规则表中的条令, 由所得到的条令系统进行电容器组的投切或变压器的分接头的升降。所得到的电压和无功如果符合合格范围则结束程序, 如果不符合将把现在的电压和无功参数重新输入, 在进行一次电压无功的采集, 循环进行上边的操作直至电压无功均符合要求。系统装置以单片机为核心控制器件, 并采用外围模块来构成装置硬件体系。图4-1为流程图, 4-2为硬件框图。
五、结论
模糊控制理论已广泛应用于各个控制领域, 并取得了诸多成果, 本文便是在传统九区图的控制策略下引进模糊控制理论, 通过模糊推理来改进传统九区图中边界处控制缺陷, 降低设备调控操作的次数, 减少经济损失。经分析可知, 此系统可较好地改善变电站的电压无功补偿, 提高电压质量并改善无功因数, 减少损耗, 具有一定的实用价值。
参考文献
[1]诸静.模糊控制原理与应用[M].北京:机械工业出版社, 1995.
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[5]苏泽光, 徐祖华, 盛义发.一种变电站电压无功模糊控制方法[N], 2007.
变电设计中的无功补偿 篇7
1 35kv变电站的设计内容
1.1 主要设备
(1) 主变压器。为了确保电源的可靠性选用了35/10kv三相有载调压变压器。 (2) 35kv开关柜。选用封闭真空断路高压开关柜, 内部的真空断路器使用了弹簧储能机构并且利用了综合微机进行保护。
1.2 供电方案
系统使用10kv电压供电, 并使用单母线分段接线以保证用电设备的安全运行, 无功功率补偿装置安装在10kv配电系统上后可以使功率因数达到0.95以上。
1.3 自动化系统
变电站自动化系统采用微机保护监控装置, 有分散安装与组屏安装两种方式。主变的差动保护单元为DCAP-5040, 主变高后备及低后备保护单元均为DCAP-5050。35kv与10kv的保护测控制单元分别安装在各开关柜上。本站的监控系统使用性能较高的2套监控系统作为电站的监控核心。整个电站的信息通过总线通信网到达监控中心并进行相应的处理。同时监控中心还可以实现记录事件的处理、向调度提供所需数据、制表打印等, 从而完成对于整个电站的远程控制功能。
1.4 直流电源
直流电源系统是变电站重要的设备之一, 主要应用于变电站内断路器等设备的保护、控制、跳合闸等操作。此设计中设置了电池屏与高频开关直流电源控制屏各一面。其中为高频开关直流电源配备了5块10A的充电模块以及参数变送单元与监控模块各一个。其中的监控模块使用串行通讯接口以实现与监控系统完成数据交换。
2 35kv变电站中自动无功补偿装置的设计与应用
2.1 变电站设计中自动无功补偿装置的设计
电网中的电力负荷设备如电动机、输电线路、变压器等, 这些大部分属于感性负荷, 这些都是变电站中消耗无功功率的设备, 在运行过程中电网电源需要向这些设备提供相应的无功功率。在电力系统中除发电机是无功功率的电源外, 线路的电容也会产生部分无功功率, 在这两种无功电源不能满足整个电网的无功功率要求时, 就需要设计安装无功补偿装置。变电站的无功补偿主要是对主变的补偿, 为了达到实时无功补偿的目的, 现在普遍采用一种全网无功补偿和电压优化实时补偿方法, 确保整个电网各节点电压达标, 减少网损, 达到满意的经济性。
2.2 变电站无功补偿设备的选择与配置
35kv变电站要根据需要配置无功补偿设备, 其容量可按照主变压器容量的0.1-0.3确定。在主变压器负荷最大的条件下, 其二次侧的功率因数不能小于0.9-1, 电网供给的无功功率与有功功率的比值不大于0.48-0。具体的变电站无功功率的配置需要考虑以下原则: (1) 无功补偿一般考虑为电抗器与电容器等静态补偿方式。 (2) 电网的无功补偿应该按照就地平衡与分层分区的原则配置, 通过地区变电站集中补偿与用户端分散就地补偿相结合的方式, 以降低损耗、提升电压质量。 (3) 输电线路。在变电站的高压电网中由于电压等级高、线路比较长, 为此分布电容对于无功功率平衡有很大的影响。当线路的传送功率比较大的时候, 输电线路消耗的无功功率要比电纳中产生的无功功率高, 此时输电线路为无功负载;当线路的传送功率比较小的时候, 输电线路消耗的无功功率要比电纳中产生的无功功率低, 此时线路为无功电源。这时, 需要在线路的两端实行等量补偿, 即设置合适的自动无功补偿装置实现就地补偿。 (4) 用电设备。用电设备工作时在消耗有功功率的同时还需要大量的无功功率由电源输往负荷, 功率因数就是反映的用电设备在工作时所需要的无功功率。大部分用电设备的功率因数都小于1, 也就是说大部分用电设备在工作中都要消耗无功功率。为此需要在电力系统及用电设备中合理配置无功功率自动补偿装置, 提高系统和用电设备的功率因数, 保证线路及配电变压器的正常、高效运行。从而实现节约电能、降低损耗的设计目标。 (5) 变压器。变压器在工作时为了建立并维持交变磁场所消耗掉的无功功率很大, 这部分无功功率损耗一般包括两部分:绕组漏抗中的无功功率损耗和励磁支路的无功功率损耗, 这些损耗和变压器上施加的电压和通过的功率有很大的关系。因为无功功率不适宜远距离的输送, 因此就需要在变电站主变压器的低压一端安装自动无功补偿设备, 以便达到无功功率就地补偿平衡的目的, 确保变压器和线路的正常运行。
2.3 自动无功补偿装置的实践应用与效果分析
传统的变电站采用的是投切电容器进行无功补偿, 这需要技术员对功率因数进行计算, 然后人为的对系统中的电容器进行增减, 而在这一过程中不可避免的存在着较大的误差以及滞后性。使用变电站无功自动补偿装置后, 由于通过调节电容器两端的电压调控输出容量, 从而有效的避免了在投切过程中出现的涌流、过电压问题, 同时也将滞后的调节转变为适时调节。DWZB变电站无功自动补偿装置的使用不仅极大的提升了电压无功管理水平, 同时也最大程度的降低了线损, 提升了供电质量。为此我国今后的无功补偿朝着适时调节转移是极具发展空间以及发展潜力的。
3 结束语
在35kv变电站设计时采用无功自动化补偿, 并在提升功率因数的同时兼顾无功平衡是一个建设性的降损技术。如何确定无功补偿设备的合理配置及分布还是一个有待进一步探索的问题, 最终得到经济上与技术上的最优方案。电气自动化的发展正在以不可阻挡的趋势进行, 各方面的研发正使得技术趋于成熟。尽管现实的应用中还有许多的不足与不完善之处, 但是其蕴藏的潜力促使我们不断的探索、总结。有理由相信, 在不久的将来, 将会有更多的自动无功补偿技术投入运用, 充分的发挥其自身的优势作用, 促进供电的质量与运行的经济效益。
摘要：35kv变电站尽管在大型用电城市已经不再占据主要地位, 但是由于具有投资小、见效快、安装运行及维护方便等优势, 在我国的中小型城市和广大农村地区还具有广阔的市场。本文在介绍了某处35kv变电站设计的主要内容后, 论述了关于自动无功补偿装置的设计及在变电站中的应用。
关键词：35kv,变电站设计,无功补偿,应用
参考文献
[1]吕晔, 杨军, 王建国.35KV变电站设计与运行中的节能技术应用[J].农村电工, 2011, (10) :33.[1]吕晔, 杨军, 王建国.35KV变电站设计与运行中的节能技术应用[J].农村电工, 2011, (10) :33.
[2]孟祥东.浅谈无人值班变电站设计原则及应用[J].科技信息, 2010, (15) :766.[2]孟祥东.浅谈无人值班变电站设计原则及应用[J].科技信息, 2010, (15) :766.
变电设计中的无功补偿 篇8
1 主要参数
变压器技术参数额定技术参数:
——额定容量:31500kVA
——容量比:31500kVA/31500kVA
——额定电压比:110±8×1.25%/10.5kV
——系统最高运行电压:126kV
——额定频率:50Hz
——阻抗电压:UK=10.5%
按变压器的容量计算无功功率补偿容量
式中I0%为变压器的空载电流百分数;
SN为变压器额定容量;
UK%为变压器短路电压百分数;
β为变压器的负荷率 (β=S/SN, S为负载平均功率, k VA)
将数值代入式中最后得出需要补偿4800 kvar。为保证可靠供电, 我公司110KV变电站采用变压器一用一备方案, 所以, 每段10KV母线接入一套补偿装置, 则需两套补偿装置。
2 总体设计
2.1 采用的标准
GB50227-95《并联电容器成套装置设计规范》
JB5346-1998《串联电抗器》
SDJ5-85《高压配电装置设计技术规程》
GB311.2~311.6《高电压试验技术》
高压动态无功功率补偿装置的设计、安装和试验等都遵循最新版本GB标准。
2.2 系统设计结构
我公司加装的高压TSC+HVC动态无功功率补偿装置采用高压TSC动态无功补偿装置和高压HVC自动无功补偿装置相结合的方案。TSC由光纤触发系统、可控硅阀控系统、电抗器、电容器、保护元件等单元组合而成。电容器组由可控硅来投切, 实现严格的电流过零投切, 电容投切过程中无涌流冲击、无操作过电压、无电弧重燃现象、无电压闪变现象, 能在20毫秒内快速跟踪系统无功变化, 可频繁投切。HVC由真空接触器、高压并联电容器组、干式铁芯电抗器、电压互感器、避雷器和附属设备组成, 电容器组由真空接触器来投切。
HVC主要用来补偿系统较稳定的无功变化不频繁的基本负荷;当负荷变化比较快时, 由TSC快速反应, 根据负荷的变化跟踪补偿。在对负荷进行补偿的整个过程中, HVC和TSC互相配合, 组合投切, 既能保证补偿精度, 又可实现动态快速跟踪补偿, 工作状态完全自动进行。
2.3 补偿方案
本项目采用高压TSC动态无功补偿装置, (以下简称TSC) , 和高压HVC自动无功补偿装置。 (以下简称HVC) 相结合的方案, 对10KV母线集中进行补偿, 可实现良好的补偿效果。
2.4 补偿容量确定分组
根据我公司负荷的工作特点以及高压补偿容量设计的要求, 单套高压TSC+HVC动态无功补偿装置的总容量为4800Kvar采用分组自动投切TSC投切速度比较快, 可以避免过补或欠补情况出现, 分组采用如下方案:30060090012001800Kvar五组。其中TSC动态补偿1800Kvar, 分三组300600900Kvar:HVC自动补偿3000Kvar, 分两组12001800Kvar。 (设备见附表)
单套设备由五面电容柜和一面控制柜组成。HVC和TSC互相配合, 根据负荷变化组合投切, 可实现16级投切, 具体容量包括:300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000、3300、3600、3900、4200、4500、4800Kvar。每两级之间相差300Kvar, 组合投切实现细调, 既能保证补偿精度, 又可实现动态快速跟踪补偿。
3 结语
变电站改造后, 无功功率补偿装置运行正常, 变压器效率提高明显。公司用电成本下降, 节能减排效果显著。本次改造, 对我公司其他高压变电站的改造奠定了基础, 也给同行业提供了经验。
摘要：本文介绍了电力系统无功功率补偿的概念及作用, 其中重点介绍了我公司110KV变电站无功功率补偿装置的改造成果。高压无功补偿装置在电力系统一次设备中使用, 作用在于提供感性负载所消耗的无功功率, 减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率, 降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。
关键词：无功补偿,变压器,功率因数,110KV变电站
参考文献
[1]李正吾.新电工手册.安徽科学技术出版社, 2006.
[2]中国航空工业规划设计研究院组编.工业与民用配电设计手册.第三版.北京:中国电力出版社, 2005.
变电所自动补偿分析 篇9
文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0059-02
摘要:
分析中性点不接地系统特点，对传统消弧线圈系统运行中存在的问题进行简要分析，重点阐述自动跟踪消弧线圈成套装置的工作原理和性能特点，以及有关技术参数的选择和配置。
关键词:中性点；不接地系统；自动跟踪；选择
1中性点不接地系统
选择电网中性点接地方式要考虑许多因素，他与电压等级、单相接地短路电流数值、过电压水平、保护配置等有关。并直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的安全运行以及对通信线路的干扰。10kV中性点不接地系统（小电流接地系统）具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位委零，其他两相对地电位比接地前升高3倍，一般情况下，当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和，其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。
2传统消弧线圈存在的问题
当3—66kV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，通过计算电网当前脱谐度（ε=（IL-IC）/IC?100%）与设定值的比较，决定是否调节消弧线圈的分接头，过去选用的传统消弧线圈必须停电调节档位，在运行中暴露出许多问题和隐患，具体表现如下：
2.1由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实现测量电网对地电容电流和位移电压。当电网运行方式或电网参数变化后靠人工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压不易达到最佳补偿。
2.2传统消弧线圈按电压等级的不同、电网对地电容电流大小的不同，采用的调节技术也不同，一般分五级或者九级，级数少，极差电流大，补偿精度很低。
2.3调谐需要停电推出消弧线圈，失去了消弧补偿的连续性，响应速度太慢，隐患较大，只能适应正常线路的投切。如果遇到系统异常或事故情况下，如系统故障低周低压减载切除线路等，来不及进行调整，易造成时空。
2.4由于消弧线圈抑制过电压的效果与脱谐度大小相关，实践表明：只有脱谐度不超过±5%时，才能把过电压的水平限制在2.6倍的相电压以下，传统消弧线圈则很难做到这一点。
2.5运行中的消弧线圈不少容量不足，只能长期在欠补偿下运行。传统消弧线圈打过书没有阻尼电阻，其与电网对地电容构成串联谐振回路，欠补偿时遇电网断线故障已进入全补偿状态（即电压谐振状态），这种过电压对电力系统绝缘所表现的危害性比由电弧接地过电压所产生的危害更大。
2.6单相接地时，由于补偿方式、残流大小不明确，用于选择接地回路的微机选线装置更加难以工作。此时不能根据残流大小和方向或采用及时改变补偿方式或调档变更残流的方法来准确选线。该装置只能依靠含量极低的高次谐彼（小于5%）的大小和方向来判别，准确率很低，这也是过去小电流选线装置存在的问题之一。
2.7为了提高我国电网技术和装备水平，国家正在大力推行电网通讯自动化和变电站综合自动化的科技方针，实现四遥（遥信、遥测、遥调、遥控），进而实现无人值班，传统消弧线圈根本不具备这个条件。
3自动跟踪消弧线圈补偿技术
根据供配电网小电流接地系统对地电容电流超标所产生的影响和投运传统消弧线圈存在问题的分析，应采用自动跟踪消弧线圈补偿技术和配套的单相接地微机选线技术。
3.1接地变压器、接地变压器的作用是在系统为△型接线中性点无法引出时，引出中性点用于加接消弧线圈，该变压器采用Z型接线（或称曲折型接线），与普通变压器的区别是每相线圈分别绕在两个磁柱上，这样连接的好处是零件磁通可沿磁柱流通，而普通变压器的零序磁通是沿着漏磁此路流通，所以Z型接地变压器的零序阻抗很小（10Ω左右），而普通变压器要大得多。
3.2有载调节消弧线圈
3.2.1消弧线圈的调流方式：一般分为3中，即调铁芯气隙方式、调铁芯历次方式和调匝式，他是将绕组按不同的匝数，抽出若干个分接头，将原来的无励磁分解开关改为有载分接开关进行切换，改变接入的匝数，从而改变电感量，消弧线圈的调流范围为额定电流的30~100%。相邻分头间的电流书按等差级数排列，分头数按相邻分头间电流差小于5A来确定。
3.2.2消弧线圈的补偿方式：一般分为过补、欠补、最小残留3种方式可供选择。
欠补：只运行中线圈电感电流IL小于系统电容电流IC的运行方式。当0＜IC-IL≤Id，（Id为消弧线圈相邻档位间的级差电流），即当残流为容性且残流值≤级差电流时，消弧线圈不进行调档。若对地电容发生变化不满足上述条件是，则消弧线圈将向上或向下调节分头，直到重新满足上述条件为止。
过补：指运行中电容电流IC小于电感电流IL的运行方式。当IC-IL＜0，切|IC-IL|≤Id，即在残流为感性且残流值≤级差电流时，消弧线圈不进行调档。若对地电容发生变化不满足上述条件时，则消弧线圈的分接头将进行调节，直至重新满足上述条件为止。
最小残流：在|IC-IL|≤1/2Id时，消弧线圈不进行调节。当对地电容变化，上述条件不满足时进行调节，直至满足上述条件。在这种运行方式下，接地残流可能为容性，也可能为感性。有时甚至为零（即全补），但由于加装了阻尼电阻，中性点电压不会超过15%相电压。
3.3限压阻尼电阻箱。
在自動跟踪消弧线圈中，因调解精度高，残流较小，接近谐振（全补）点运行。为防止产生谐振过电压及适应各种运行方式，在消弧线圈接地回路应串接阻尼电阻箱。这样在运行中，即使处于全部状态，因电阻的阻尼作用，避免产生谐振，而且中性点电压不会超过15%相电压，满足规程要求，是消弧线圈可以运行于过补、全补或欠补任一种方式。
3.4调谐和选线装置。
自动调谐和选线装置是整套技术的关键部分，所有的计算和控制由它来实现，控制器实时测量出系统对地的电容电流，由此计算出电网当前的脱谐度ε，当脱谐度偏差超出预定范围是，通过控制电路接口驱动有载开关调整消弧线圈分接头，直至脱谐度和残流在预定范围内为止。
3.5隔离开关、电压互感器。
隔离开关安装消弧线圈前，用于投切消弧线圈，由于消弧线圈内的电压互感器不满足测量精度，需另设中性点电压互感器测量中性点电压。
参考文献
［1］张扬，关于变电所接地变、消弧线圈及自动补偿装置 ［J］ ，煤炭工程，2007， 6
变电设计中的无功补偿 篇10
无功是影响电压质量的一个重要因素, 每一个负荷区域都要求各自具有足够的无功功率补偿及调节能力, 从面避免了输送无功功率时消耗的电能。这就要求实现无功的分层、分区就地平衡, 需要有足够的沿整个电网系统分布的无功功率补偿容量及调节能力, 以适应系统在各种运行情况下的调节要求, 保证电网系统内各个结点电压随时处于合适的数值, 于是人们对电网的控制提出了越来越高的要求。
传统的基于人工监视和控制方式的缺点日益突出, 在系统内大量实行的无人值班变电站和计算机技术在变电站控制系统中的广泛应用, 使人们迫切需要建立一种先进的电网电压无功自动控制装置以替代传统的人工操作控制方式。
2电压无功控制装置的设计
电压无功控制 (VQC) 装置是一种典型的智能控制装置, 它主要包括了主机电路、模拟量输入输出通道、人机交互部件与接口回路。主机回路主要用来存储程序、数据并进行一系列的运算和控制, 它通常由微处理器 (CPU) 、程序存储器和输入输出 (I/O) 接口电路组成。
2.1 VQC装置的结构设计
VQC装置是一种智能装置, 它具有智能装置所具有的一般特性和组成, 但又因其应用于特定的领域而具有自己的特点。在VQC装置的硬件结构上分为五大部分:控制 (CPU) 模块、采集模块、控制输出模块、MMI (人机对话) 模块、电源模块。
考虑到当前普遍采用的装置模式, 装置采用标准机箱。设计的装置内部硬件包括:模拟量采集及直流电源插件 (AC/POWER) 、逻辑继电器及出口插件 (LOG IC/TR IP) 、CPU插件 (CPU) 及人机对话用CPU板 (MMI) 。其中的交流插件的作用主要是对变电站现场实际的交流模拟量的输入进行转换;CPU作为本装置的核心部件, 主要是对所采集的数据进行分析计算并作出判断, 并输出控制指令, 通过开出模块实现对外部被控制量的控制。
其中, 在装置的运行电源方面, 我们不采用交流电源而采用变电站可靠的直流220V电源, 在结构上即节省了交流转换成直流的模块, 同时利用了变电站稳定的直流电源, 避免了交流电源的不稳定对装置的电源模块的影响, 可大大提高装置的运行稳定性和运行寿命。
直流220V或110V电压输入经抗干扰滤波回路后, 经变压后输出三组本装置需要的直流电压:5V、±15V及+24V, 三组电压均不共地, 且采用浮地方式, 同外不相连。其中:5V用于CPU及MMI插件、±15V用于模数转换回路 (ADC) 、+24V用于驱动继电器及作为开入的正电源。
2.2 CPU插件的设计
根据实际的运行经验, 装置的抗干扰问题往往是至关重要的, 其中不仅仅考虑到外加抗干扰元件, 装置本身的印制电路板的抗干扰也应得到足够的重视, 特别是作为装置核心的CPU插件。我们在本装置设计过程中, 所有插件的印刷电路板均采用四层板设计, 使得单板及整套装置的抗干扰能力达到国际标准的快速瞬变Ⅳ级要求。
CPU插件采用高性能微处理器为核心的紧凑系统, 从微处理器系统的角度来看, CPU插件以高性能微处理器为核心的紧凑系统, 整个系统包括程序存储器扩展 (EPROM) 、数据存储器扩展 (RAM) 、存放定值的串行EBPROM、通过8255进行I/O扩展、译码电路及硬件“看门狗”等模块。
从功能模块的角度来看, 包括了用多路开关经采样保持至模数变换部分 (A/D) , 开关量输入部分为开关量通过24V经光电隔离至单片机系统采集, 开关量输出部分是通过对电压、电流采集并计算对输出进行控制, 通过光电隔离与MMI串行通讯接口以及与若干台同型装置连接的CAN网络接口。
2.3开关输入量的设计
开关量的输入主要包括变压器分接开关的档位、电容器组的运行状态及各类相关外部信号的输入 (包括闭锁条件) , 该类状态量一般是分接开关位置接点、断路器辅助开关接点、其他装置的开出接点。
开关量经过光电耦合器后进入CPU板的缓冲器, 然后进过数据线直送至CPU进行计算。在变电站现场开关量的输入通道往往是干扰窜入的通道, 因此必须考虑切断这条通道, 实现外回路与主控制回路之间彼此电隔离以抑制干扰脉冲。目前在电力系统中最常见的隔离元件为光电耦合器。
光电耦合器是一种光电结合的半导体器件, 它将发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内, 当输入端有电流流入时, 发光二极管发生光, 光敏三极管受激发生光电流, 输出端即有电信号输出。光电耦合器的输入电阻很低 (一般在10-1000之间) , 而干扰源的内阻一般都很大。根据分压原理, 这时馈送到光电耦合器输入回路与输出回路之间的绝缘电阻非常大, 因此输入回路的干扰噪声很难通过光电耦合器输出到另一边;并且光电耦合器的输入、输出回路之间是光耦合的, 而且是在密封条件下, 所以也不会受到外部的干扰。总之, 由于有这些特点, 光电耦合器具有强大的抗干扰能力。同时由于电耦合器的输入、输出回路能耐受高达500-1000V的电压, 即使二次低压回路中有故障窜入, 也能起到保护系统的作用。
3电压无功控制控制装置的应用
电压无功综合装置在许多35KV变电站#主变上已经安装使用, 目前已经运行情况良好。安装方式。装置采用标准机箱。安装在原有的控制保护屏上, 无需另外占有屏位;装置的通信采用CAN网, 接入变电站综合自动化系统中;所有控制电缆均采用屏蔽电缆, 外部开关量输入通过光电隔离器隔离后送入装置。
运行情况。该装置控制对象为主变有载分接开关和电容器;控制依据切换定值区为10KV母线电压合格数值 (10KV-10.7KV) ;控制模式为就地控制, 控制原则为无功控制目标;调压及投切电容器原则是分接开关调节分级进行, 一次只能调节一档, 能有效指示分接开关滑档或拒动行为, 电容器投切按轮换方式进行, 原则为先投先切。
此外, 装置运行后, 变电站的母线电压和无功控制无需变电运行人员人工控制或调节, 同时由于采用了自动装置, 避免了人工监控过程中的一些不确定因素的影响。如:运行人员的监控疏忽导致电压越限、运行人员操作失误等情况, 确保了控制目标值在合格范围内。
结语
总之, 电压无功综合控制VQC装置本身作为一个自动化装置, 既可以作为变电站综合自动化系的一部分, 也可以作为一个独立装置安装于常规的电磁型保护变电站。本文是本人对VQC装置研究的一个总结, 同时也是对电力系统电压无功综合控制实现的一个系统的分析和探讨。在系统的设计过程中, 利用了模糊控制技术, 实现了VQC的智能化控制。
摘要：变电站电压无功控制装置是电力系统电压调整和无功优化分配的重要手段之一。本文分析了电压无功控制装置的硬件结构设计及应用情况, 保证了电力系统的经济性和安全性。
关键词：变电站,电压无功,VQC装置
参考文献