劉虎

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1 公變傳統(tǒng)無功補償問題分析

公變無功補償?shù)耐肚虚_關(guān)大部分為接觸器少量可控硅，電容耐壓等大多為440V，無限流電抗器。這種以80年代農(nóng)網(wǎng)改造為特性的電容補償，已經(jīng)無法再滿足當前新型居民負載的無功補償需求，普遍存在以下問題。

（1）無功倒送。在綜合性線路上，節(jié)假日期間企業(yè)用電負荷大幅下降；電纜線路鋪設(shè)復(fù)雜線路較長，都經(jīng)常發(fā)生向無功倒送，導致系統(tǒng)無功過剩。在低壓側(cè)單體公變的無功補償由于單體電容容量較大等原因，當負載較輕時，電容常處于投切過補、切除欠補的惡性循環(huán)，并加劇了電網(wǎng)線路上的無功過剩。

（2）補償容量不足。當前的公變無功補償由于負載波動幅度和頻率導致電容補償跟不上、無功補償效率低、電容器降容嚴重等問題，從而使變壓器長期處于無功補償不足。電容長期處于頻繁投切狀態(tài)加之諧波環(huán)境較為惡劣，造成了電容衰減，嚴重降容，無法滿足無功需求。

（3）補償和控制理念單一。常規(guī)無功補償控制器的電容投切策略不完善、精度不夠、電容自生充放電特性、沖擊性負載的不規(guī)則無功波動等等因素造成了公變無功補償長期處于“過補”、“欠補”兩難境地。電容投切的“窘境”雖然已經(jīng)做到了三相共補與單相分補相結(jié)合，但也難以對系統(tǒng)的無功進行精確補償，補償過程中難免將造成過、欠補償，加劇了線路容性無功冗余，也對電容自身造成了傷害[1]。

（4）低壓側(cè)諧波污染嚴重 。隨著節(jié)能燈、計算機、微波爐、LED電視、冰柜冰箱等非線性電器設(shè)備被越來越廣泛地應(yīng)用，成為電網(wǎng)中的新型諧波源，使線路上的非工頻電流情況復(fù)雜多變。監(jiān)測數(shù)據(jù)反映了諧波頻譜變得越發(fā)復(fù)雜。不能否認電容器鼓肚、漏液、爆裂等隱患不是由于諧波造成的，在重諧波環(huán)境中，易造成諧波進一步放大甚至有共振危險。另外，低壓側(cè)諧波電流匯入上游的問題不可忽視。

（5）各低壓側(cè)補償節(jié)點控制。當前供電系統(tǒng)低壓側(cè)各個節(jié)點的無功補償缺乏有效的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，無功補償設(shè)備各自調(diào)節(jié)，存在高低差別造成不合理的無功潮流，從而加劇了配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗、電壓不穩(wěn)定。

2 針對性低壓智能連續(xù)無功補償

針對上述公變的無功補償問題現(xiàn)狀，通過傳統(tǒng)的電容器投切無法有效解決，因此需要一種新型的、智能型、動態(tài)、連續(xù)、雙向無功補償裝置。

（1）靜止無功發(fā)生器。靜止無功發(fā)生器（SVG）是采用全控型電力電子器件組成的橋式變流器來進行動態(tài)無功補償?shù)难b置，其基本原理是將自換相橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路主動吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)無功補償?shù)哪康摹?/p>

隨著技術(shù)的革新，裝置做到了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以方便地嵌入電容柜/JP柜內(nèi)，甚至可以應(yīng)用到臺區(qū)戶外的柱上變壓器。

（2）創(chuàng)新的產(chǎn)品集成技術(shù)。靜止無功發(fā)生器（SVG）與電容補償（TSC）兩部分，由中央控制單元進行統(tǒng)一調(diào)配、有效控制，形成一套新型的無功補償技術(shù)，在進行動態(tài)連續(xù)無功補償同時實時治理系統(tǒng)諧波電流，以此達到優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的無功補償，改善電能質(zhì)量的目標。

（3）模塊化裝置性能特點。SVG部分完全響應(yīng)時間≤7ms，實時跟蹤電網(wǎng)及負載相位，無極差線性連續(xù)輸出無功，精度高、響應(yīng)快，補償精度大幅提升。

由中央控制器控制電容的投切開關(guān)，在系統(tǒng)需求無功量小于電容柜單組電容器的補償容量時，SVG自動關(guān)閉電容器投切，自身輸出高精度無功電流。當檢測到快速無功變化時，SVG模塊將首先進入補償狀態(tài)，待無功平穩(wěn)后，再逐組投入電容器。解決了電容柜跟不上無功變化、過/欠補償?shù)膯栴}[2]。

節(jié)假日線路處于小運行狀態(tài)，可遠程控制SVG模塊切除電容補償，同時若線路容性無功冗余時，SVG可以切換補償模式，作為感性負載進入感性無功補償狀態(tài)。

SVG模塊可主動治理2-13次諧波，在大量的公變電能質(zhì)量檢測分析發(fā)現(xiàn)，其諧波頻譜的分布主要在3次、5次、7次諧波，在額定容量情況下，諧波治理后網(wǎng)側(cè)THDi≤5%。

3 裝置現(xiàn)場運行效果

（1）以某典型公變的無功改造為例。國內(nèi)某沿海地區(qū)一臺公變的電容補償柜改造，方案為現(xiàn)有電容柜增設(shè)SVG模塊，考慮SVG的補償精度高同時具備分相補償功能，取消了現(xiàn)有三相分補電容。將8路20kVar電容補償控制信號接入中央控制器的I/O控制板，兩部分組成了新型低壓智能無功補償裝置。

（2）此次公變的無功改造效果

全天候功率因數(shù)趨勢監(jiān)測結(jié)果

下表數(shù)據(jù)源自福祿克專家級電能質(zhì)量評估工具F1760

圖示：曲線01：改造前A相PF曲線；曲線02：改造前B相PF曲線； 曲線03：改造后A相PF曲線；曲線04：改造后B相PF曲線；經(jīng)過精細補償，PF曲線穩(wěn)定平滑的維持在0.98。

4 結(jié)束語

靜止無功發(fā)生器配合現(xiàn)有的傳統(tǒng)電容補償這種創(chuàng)新的補償模式是未來農(nóng)村電網(wǎng)無功補償?shù)闹髁鞣较蛑唬o該領(lǐng)域的無功補償方法帶來了新的探索模式。