電力自動(dòng)化設(shè)備無功補(bǔ)償電容器分組方案的探討馬建廣，徐賢，萬(wàn)秋蘭（東南大學(xué)電氣工程系，江蘇南京210096合理配置補(bǔ)償電容器應(yīng)綜合考慮無功補(bǔ)償和運(yùn)行調(diào)壓的要求。比較后，給出地區(qū)電網(wǎng)電容器配置和進(jìn)行分組的方案。

　　1問題分析實(shí)際工程應(yīng)用中電容器的投入率較低、投資效益不高的問題在地區(qū)電網(wǎng)中普遍存在。無功補(bǔ)償電容器無法投入運(yùn)行是系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)補(bǔ)償容量和分組不合理造成的。以江蘇地區(qū)為例，目前配置無功補(bǔ)償電容器的容量要求不低于變電站傳輸容量的10+*15+，而分組沒有給出具體要求和依據(jù)。

　　一般而言，分組越多運(yùn)行越靈活、經(jīng)濟(jì)性越好，但需要的開關(guān)設(shè)備就越多、一次性投資越大、占地越多，且投切頻繁，不利于采用大容量集中補(bǔ)償'分組過少，往往造成投入一組會(huì)過補(bǔ)償，切去一組又會(huì)欠補(bǔ)償，很難補(bǔ)償?shù)嚼硐氤潭取Ｔ谌狈Ψ纸M依據(jù)的情況下，一般就不分組或分為兩組，這正是造成投入率低的原因所在。以恒定阻抗負(fù)荷為例，如所示（圖中，R為電源電壓，為線路阻抗，為受端電壓，"為補(bǔ)償電容的阻抗，"l為負(fù)荷阻抗）。

　　電容器；前，負(fù)荷側(cè)的電壓為K.，則補(bǔ)償后P點(diǎn)電壓為令恒定阻抗負(fù)荷時(shí)的電容器補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果若是恒定功率負(fù)荷，則補(bǔ)償電容的調(diào)壓效果如下：A！

　　從以上分析可知，無論是恒定阻抗負(fù)荷還是恒定功率負(fù)荷，補(bǔ)償電容的調(diào)壓效果基本上呈現(xiàn)線性關(guān)系。經(jīng)估算，若按照10 7進(jìn)行配置，不合理的分組可使增益達(dá)到1.25以上，于是當(dāng)電壓低于0.9時(shí)，投入電容器可使電壓升至1.125，大于上限電壓。

　　2解決方案根據(jù)補(bǔ)償?shù)男Ч裕a(bǔ)償電容器的作用可以表示為互相耦合的兩方面：一是補(bǔ)償負(fù)荷側(cè)的功率因數(shù)到達(dá)相應(yīng)的要求'二是滿足電力系統(tǒng)電壓的要求。下面分別闡述。

　　2.1補(bǔ)償負(fù)荷側(cè)功率因數(shù)采用集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償方式時(shí)，總的補(bǔ)償容量由下式?jīng)Q定：壓下的無功輸出。

　　由此可得三種負(fù)荷狀態(tài)下（從上往下依次為重載、正常、輕載）補(bǔ)償電容器的調(diào)壓效果/（"為負(fù)值）如所示。

　　或"2?般可取0.9*0.95；+為電容器無功補(bǔ)償……率，即每千瓦有功負(fù)載需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率，通常配電所裝設(shè)并聯(lián)電容器的主要目的是為了改善電網(wǎng)功率因數(shù)。此時(shí)，為保證一定的功率因數(shù)，各組應(yīng)能隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)投切。

　　2.2滿足調(diào)壓要求終端變電所的并聯(lián)電容器裝置，主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無功損耗。表示了經(jīng)升壓后在傳輸過程中僅有變壓器調(diào)壓（（b）中虛線所示，L為線路長(zhǎng)度）以及電容器和變壓器聯(lián)合調(diào)壓（（b）中實(shí)線所示）時(shí)的電壓跌落情況。由此可見，在多級(jí)變電站供電的情況下，電容器的調(diào)壓效果是非常重要的。因此！各組補(bǔ)償電容應(yīng)能隨電壓波動(dòng)實(shí)行自動(dòng)投切，并且投切任一組電容器時(shí)引起的電壓波動(dòng)不應(yīng)超過2.5%.（b>調(diào)壓效果比較電容器和變壓器聯(lián)合調(diào)壓關(guān)于電容器分組的5條原則如下：分組裝置投切時(shí)，不得引起高次諧波諧振，應(yīng)避免有危害的諧波放大％投切一組電容器引起所接母線電壓的波動(dòng)值不超過額定電壓的2.5O%應(yīng)考慮斷路器的制造水平，與其切合容性電流的能力相適應(yīng)；應(yīng)考慮設(shè)備的制造水平，與單臺(tái)電容器的爆破容量以及熔斷器的耐爆能量相適應(yīng)％考慮經(jīng)濟(jì)性，宜減少組數(shù)，進(jìn)行大容量的集中補(bǔ)償。

　　根據(jù)以上分析，結(jié)合中關(guān)于電容器分組的5條原則，對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)變電站的無功補(bǔ)償方案而言，分組時(shí)可進(jìn)行如下處理：a.在設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償電容器時(shí)將負(fù)荷點(diǎn)功率因數(shù)要求和受端電壓的調(diào)壓要求分開考慮，首先根據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷狀態(tài)和關(guān)口功率因數(shù)的要求進(jìn)行補(bǔ)償電容器的配置。此時(shí)得到的補(bǔ)償電容器容量為基本補(bǔ)償容量。可按照式（3）和式（4）進(jìn)行計(jì)算。

　　b.對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償以后，再考慮調(diào)壓要求進(jìn)行補(bǔ)償電容器分組和調(diào)整。按照a中的補(bǔ)償量進(jìn)行計(jì)算，如果投切配合已經(jīng)能夠滿足各種運(yùn)行方式下的調(diào)壓要求，則無需分組。反之，則需根據(jù)上述5條原則中的b重新分組。根據(jù)式（1）和式（2）可知，分組的單臺(tái)容量不應(yīng)超過短路容量的2.5%.這樣就可以保證補(bǔ)償電容器的配置和分組既能滿足功率因數(shù)的要求，又能滿足調(diào)壓要求。

　　3結(jié)論在分析補(bǔ)償電容器投入率低的原因的基礎(chǔ)上，指出了合理配置補(bǔ)償電容器所應(yīng)考慮的因素，比較后給出了配置電容器容量和進(jìn)行分組的方案。