1、工業企業供電課程報告電網無功補償裝置學生姓名：班級學號：任課教師：提交日期：成績：電網無功補償裝置一、研究背景、現狀和意義1.0 無功問題背景隨著我國經濟改革的不斷深入， 國民經濟持續快速增長， 工業企業的數量不 斷增加，人們生活水平不斷提高， 這些都導致電量的需求大大增加。 相比較而言， 我國發電機的裝機容量與輸配電能力的增加速度沒有需求快， 致使我們一些省份 出現“電荒”的情況，尤其一些經濟相對發達的地區和用電負荷較大的大中城市。 更有甚者， 部分城市在用電高峰期出現拉閘限電以使電網正常運行的情況， 嚴重 制約著國民經濟的發展， 也給人民群眾的生活帶來很大不便。 電壓是電能主要質 量指標之

2、一， 電壓高低反映無功出力與用戶無功負荷是否平衡。 就我國來說， 電 力系統的用電負荷主要為感應電動機、 變壓器、 感應電爐與電弧爐、 電焊機與電 焊變壓器、 整流設備等感性負載。 這些負載在消耗著大量有功功率的同時也在消 耗著大量的無功功率， 造成電網功率因數偏低。 大量感性負載的使用使得必須提 供足夠的無功容量滿足負載要求， 否則會造成電網電壓降低， 電網供電質量下降 的不良后果。當電網低電壓運行的危害可以歸納為以下 6 種1：(1) 當電壓下降到額定電壓 65-70 時，無功靜態穩定破壞，發生電壓 崩潰，造成大面積停電事故；(2) 發電機因運行電壓降低而減少它的有功功率及無功功率的輸出，

3、由于定 子電流與轉子電流受額定值限制， 因此發電機的有功出力及無功出力近似與運行 電壓成正比關系；(3) 送變電設備因運行降低而增加能耗；(4) 燒毀用戶發動機；(5) 由于電源電壓下降，引起電燈功率下降、光通量減小和照度的降低。(6) 發電機因電壓低而影響有功及無功出力。P UNIN cos由上式可見，當負載的功率因數 cos 1 時，發電機的電壓和電流又不能超 過額定值，顯然這時發電機所能發出的有功功率就減小了。 功率因數低， 發電機 所發出的有功功率就愈低， 而無功功率卻愈大。 無功功率愈大即電路中能量互換的規模愈大，即發電機發出的能量就不能充分利用感性負載分布的不規律性也要求電網根據負

4、載情況合理分配無功，否則容 易形成大量的無功功率在電網中流動，降低電網容量，使得電網線路損耗增加， 同時也增加了電網的運行成本， 影響電力系統供電的經濟性。 當前國家要落實科 學發展觀，大力推行節能降耗，所以研究無功補償技術，提高電網運行質量，具 有很重要的意義。低壓配電系統中，接有大量的感性負載，如感應電動機，電焊機，電弧爐及 氣體放電燈， 這些設備工作時會使低壓配電系統的功率因數很低， 而供電營業 規則規定：“用戶在當地供電企業規定的電網高峰負荷時的功率因數，應該達 到以下規定， 100kv 及以上高壓供電的用戶功率因數為 0.90 以上。其他電力用 戶和大、中型電力排灌站、 功率因數為

5、0.85 以上。農業用電， 功率因數為 0.80. 凡功率因數不能達到上述規定的新用戶， 供電企業可拒絕接電。 對已送電的用戶， 供電企業可終止或限制供電。 ”2為此，在進行供電配電系統設計時， 應考慮功率因數是否達到規定值， 否則， 應考慮采取措施，提高低壓配電系統的功率因數。1.1 無功補償現狀靜止式電容柜是低壓電力配電系統常用的無功功率補償裝置，無功補償控制 器是其核心控制部分。老式的無功補償控制器多數是以 cos 作為投切電力電容 的唯一判斷依據，即分別設定投入門限和切除門限的 cos 值，如果測量出當前 的電網功率因數小于投入門限則投入電容器， 若大于切除門限則切除電容器。 但 是

6、cos 作為投切電力電容的唯一判據，有很多不足之處。比如當三相無功不平 衡時，電容補償無法分別滿足各相的無功需求；在小電流 (負荷較輕 )時，容易出 現電容器振蕩投切等情況。 同時近年來， 隨著電力電子器件的廣泛應用， 引發電 力配電系統的諧波分量增多，也直接造成投運電容柜的損壞。1.2 無功補償的意義 ：(1) 補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數，從而提高電工設備 的利用率， 在電氣化鐵道等三相負載不平衡的場合， 通過適當的無功補償可以平 衡三相的有功及無功負載 3 ；(2) 減少發、供電設備的設計容量，減少投資。例如當功率因數 cos 0.8增加 到cos 0.95時，裝IKv

7、ar電容器可節省設備容量0.52KW;反之，增加0.52KW。 對原有設備而言，相當于增大了發供電設備容量。因此，對新建，改建工程應充分考慮無功補償便可以減少設計容量，從而減少投資。(3) 裝設靜止無功補償器(SVS)還能改善電網的電壓波形，減小諧波分量和解決 負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附 加電能損失和局部過熱。(4) 合理地控制電力系統的無功功率流動，從而提高電力系統的電壓水平，改 善電能質量，提高了電力系統的抗干擾能力。(5) 降低功率損耗和電能損耗，當有功負荷不變時，功率因數越高，負荷電流 越小，而電力設備的損耗與負荷電流的平方成正比。若輸配電線

8、路上輸送功率S P jQ，輸送端電壓為U，線路電阻為R，則在線路上的有功損耗I2RRP2 U 2 cos2，即線路功率損耗 P與cos夠的平方成反比，功率因數越高，有功功率損耗 P就越小。減少設計容量，減少投資，增加電網中有功 功率的輸送比例以及降低線損都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以， 功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。二、設計方案2.0無功補償原理45:在實際的電力系統中，大部分負載為異步電動機。包括異步電動機在內的絕 大部分電氣設備的等效電路可看作是電阻 R和電感L串聯的電路，其功率因數 為：RCOSR2 xf，XL wL給R、L電路并聯接入電容器C

9、之后，電路如圖所示。該電路的電流方程為：? ?I C I RLic7c圖2.0并聯電容補償無功功率的電路和向量圖由上圖的向量圖可知，并聯電容器后電壓 U與電流J的相位差變小了，即供電回路的功率因數提高了。此時供電電流，的相位滯后于電壓這種情況欠補償。若電容器C的容量過大，使得供電電流，的相位超前于電壓 U，這種情況稱 補償，其向量圖如圖2.0c）所示。通常并不希望出現過補償的情況，因為這起變 壓器二次側電壓的升高，而且容性無功功率在電力線上傳輸同樣會增加損耗。如果供電線路電壓因此而升高，還會增大電容器本身的功率損耗， 使增大，影響電 容器的使用壽命n1。靜態補償電容柜的控制器測出電路的功率因數

10、并決定要補償的電容器，并投入電容器 補償，需要一定的時間。特別是某個或幾個電容器從電路中切除后需要有一定的 時間間隔進行放電，才可以再次投入。有的負載變化快，這時電容器的切除、投 入的速度跟不上負載的變化，所以稱為靜態補償。靜態補償的優點：價格低，初 期的投資成本少，無漏電流。缺點：涌流大，影響接觸器的使用壽命，應用時要 米取限流措施（如米用限流接觸器）。動態補償采用晶閘管控制電容器的接入和切除，選擇電路上電壓和電容器上電壓相等時投入、切除，此時流過晶閘管和電容器的電流為零。 解決了電容器投入時的涌 流問題。動態補償的優點：涌流小、無觸點、使用壽命長、投切速度快（小于20ms）。 缺點：價格高

11、、發熱嚴重、耗能、有漏電流。并聯電容器無功補償方式按照電容 器安裝地點的不同又可分為集中補償、分組補償和就地補償n1。1.分組補償方式：將電容器組安裝在功率因數較低的終端配電所高壓或低壓 母線上，也稱作分散補償。這種方式與集中補償方式有相同的優點， 僅無功補償 的容量較小，但是分組補償效果明顯，使用比較普遍。2集中補償方式：將電容器組直接安裝在變電所的 610KV母線上，用來 提高整個變電所的功率因數，使變電所在供電范圍內無功功率基本平衡。 可以減 少高壓線路的無功損耗，而且能夠提高供電電壓質量。3.就地補償方式：將電容器組安裝在異步電機或者電感性用電設備附近，就地進行無功功率補償。這種補償方

12、式既能夠提高用電設備供電回路的功率因數， 又能改善用電設備的電壓質量，對中小型設備十分適用。2.1并聯電容器組：下圖為變壓器低壓母線上的并聯電容器組的示意圖，每段母線根據的情況不同并聯的電容器組數是不同的。電容器的投切是通過1DL，2DL這些真空斷路器來控制的。由于每個真空斷路器下的電路圖都是相同的，所以只畫出了一組。 真空開關下的電抗器主要是抑制五次諧波，當電網中的高次諧波流入補償電容器 時，總電流的有效值就可能超過電容器的允許過電流，使電容器過熱而損壞。為保護電容器免受高次諧波的損害需在回路中串聯一組電抗器，使其總阻抗在各次1諧波下均呈感性，這就消除了諧振的可能性，電抗值可以根據XL呂？X

13、l即1X L K戸？Xc，Xc表示電容器的容抗，Xl表示電抗器的感抗，n表示接入 電網中可能出現的最低次諧波次數，K是靠系數，一般取1.21.5。同時電抗器 可以減少合閘涌流，抑制斷路器重燃以利熄弧。在切斷電容器時，若斷路器在滅 弧過程中產生重燃，將引起強烈的電磁振蕩而出現危險的過電壓。 為限制過電壓， 宜選用不重燃的斷路器。圖2.1電容器是儲能元件，當電容器從電源上斷開后，極板上蓄有電荷，因此兩極 板之間仍有電壓存在，而且這一電壓的起始值等于電路斷開后瞬間的電源電壓。 當電壓在IkV以下時，可采用白熾燈作為電容器組的放電電阻。當電壓超過IkV及以上時，可用電壓互感器和避雷器作為放電設備，電壓

14、互感器一次繞組存在電阻和電感，故放電回路是一個 RLC回路。氧化鋅避雷針具有非常理想的非線性 伏安特性，正常電壓時電阻很大，相當于開路；當過電壓時，電阻驟然下降，以 極短的時間將大量電荷泄入大地。經專門的放電設備后，由于部分殘存電荷一時 未放盡，仍應進行一次人工放電，先將接地線端與大地固定，再用接地棒多次 對電容器導電桿碰撞。在中性點接入電流互感器和相應的保護繼電器， 防止電容 器部分擊穿。2.2無功控制基本原理目前，控制器大多采用九域圖來進行控制，在傳統的電壓、無功九域圖控制 的基礎上，根據“保證電壓合格，無功基本平衡，盡量減少控制次數的原則”得 到改善的控制區域圖：7(強切)圖22控制區域

15、圖控制原理：調節有載變壓器分接頭及投切電容器，使系統盡量運行在區域 0o Umax、UMin是 電壓上、下限值，QMax、QMin是無功功率上、下限值， U是考慮電容器投切對 電壓影響的控制確定值，各區域的控制規則如下：(1) 0區、8區、9區：電壓和無功功率合格，電容器不投切；(2) 1區：雖然無功功率越上限，電容器投入以后有可能到7區，在7區電容器強行切除，造成電容器的頻繁投切，因此本區域電容器不再投入；(3) 2區、3區：無功功率越上限，投入電容器；(4) 4區：雖然無功功率越下限，電容器切除以后有可能到10區，在10區電容器又會強行投入，造成電容器的頻繁投切，因此本區域電容器不再切除；

16、(5) 5區、6區：無功功率越下限，切除電容器；(6) 7區：電壓越上限，此時不管無功功率大小都應強行切除電容器，以保證電壓在規定的范圍內。(7) 10區：電壓越下限，此時不管無功功率大小都應強行投入電容器，以保證電壓在規定的范圍內。無功功率上、下限的確定(1)無功功率上、下限之間差值的確定無功功率的上、下限差值應該是最大一組電容器容量的倍之間，這樣可以避免電容器的頻繁動作。(2)無功功率上、下限的確定 無功功率上、下限是隨電壓大小而變化，無功功率上、下限是一條斜線。假設當U U Min時，QMin05Q時，切除一組電容器；假設當U U Max時，©Min 05Qc時，切除另一組電容

17、器；這樣就能根據電壓和無功功率的關系確定無功功率下限 斜率，無功功率上、下限斜率相等，斜率的大小和假定條件有關。無功功率上、 下限時采用斜線，可以有效保證電壓質量，提高電容器的投切效率，減少變壓器 不必要的調壓。2.3新型無功補償器設計晶閘管投切電容器電力電子開關型補償器的根本原理是利用電力電子開關在電路中并聯地或 串聯地接入或切除電感、電容、電阻，從而瞬時地改變線路等效阻抗或等效的感 性、容性、阻性負載，達到補償和控制電力系統中的電壓、電流、有功功率、無 功功率等電力系統參數的目的，實現電力系統的安全、穩定、有效地運行。本文所研究的低壓動態無功補償器屬于靜止無功補償器(SVC)這一類型中的晶

18、閘管投切電容器TSC(Thyristor switched Capacitor)，是電力電子開關型電力補償控制器中的一種，它是利用在電路中并聯地接入或切除電容來實現系統無功功率 平衡。TSC與機械投切電容器相比，晶閘管的開、關無觸點，其操作壽命幾乎是 無限的，而且晶閘管的投切時刻可以精確控制，可以快速無沖擊地將電容器接入電網，大大減少了投切時的沖擊電流和操作困難，動態響應時間約為0.01-0.02S 。TSC系統工作流程TSC的整個系統工作流程如下圖所示。通過電壓、電流采樣后對電壓、電流、無 功功率等的分析計算并根據控制策略的判斷后進行電容投切，投切電容后所在電圖2.3TSC系統工作流程圖網的

19、各個參數出現相應的變化又反饋到電壓、電流的采樣中 。補償裝置主要由柜體、控制器、空氣開關、避雷器、電容器、熔斷器和復合開關等組成。我們根據電網對無功功率的需求變化來改變投入電容器的容量，使晶閘管投切電容器成為分級可調的動態無功功率補償裝置。如果我們將級數分得越細化，越能實現接近無級調節。當然這必然將增大投資成本及控制復雜性。當TSC用于三相電路時，電力電容器可以是采用連接，也可以采用Y連接。 如圖2.4所示，為被設計采用的三相共補與三相分補相結合的接線。1(KV04KV |/空開避雷器CE=J卜FU FU FU HFU11 L二 SCR OSCR OSCR Q SCR圖2.4TSC系統結構圖A

20、BCla lb k UaUblklh無功補償控制器*分補共補圖2.5TSC系統電路圖共補：即三相電容器對ABC三相實現同一時刻相同的補償量。由三個電容 組成，分別補償三相中的AB AC BC兩相。分補：即單相電容器，對 ABC三相 中其中任意一相實現補償，目的是為了彌補三相不平衡時，如某相需要補償的無 功量大于其他兩相時，對該相進行的單獨補償，或者是某兩相需要補償的無功量 大于剩下一相時，對這兩相的分別補償。由于共補和分補在補償方面各具有優點，所以我們提出了本次設計的補償電容采 用共補分補相結合的接線方式。TSC系統電路圖見2.5圖，無功補償控制器的控制輸出有 KZI。KZ8共8組。 在圖中畫

21、出其中的KZI-KZ5的控制部分，其控制安排是 KZI控制共補1, KZ2控 制共補2, KZ3. KZ5分別控制分補1的三個電容器，KZ6. KZ8分別控制分補2（圖 中未體現，但同于KZ3-KZ5）的三個電容器。上圖中的2個反并聯晶閘管實際就是起將電容器并入電網或從電網斷開的開關 作用。在實際工程應用中，我們一般將電容器分成幾組 （6組、8組等），這種做 法可以使晶閘管投切電容器成為分級可調的動態無功功率補償裝置。如圖所示 （圖2.5右為單相3組電容器），其每組都可以由晶閘管控制投切。 這樣，可根據 電網的無功需求來投切這些電容器， 如果我們將投入電容的級數分得越細化， 那 么就會越接近于

22、無級調節。TSC的實質就是斷續的可調的吸收感性無功功率的動 態無功功率補償器。對于多組電容器的分組可以有等容分組和不等容分組2種。前者易于實現且控制簡單，但補償級差大；后者利用較少的分組即可獲得較小的 補償級差，但控制較為復雜。考慮到實際應用中無功補償系統的復雜性以及經濟 性問題，實際工程上工程師常采用所謂“二進制”的方案，即總共采用N個電容器，其中N-1個電容值均為C,最后一個電容值為C/2,通過容值不同的兩者電 容的配合投切，這樣系統從零到最大補償量的調節則有2N級。最小電容量那一路作為單位電容量，它的大小決定了補償精度。當然這樣的做法也有一個缺點， 即最后一個電容值為C/2由于使用頻繁，

23、壽命較短。與其它控制裝置的結構一樣，本系統也由檢測單元、主控單元、執行單元、 電源四部分組成。如下圖所示：圖2.6裝置的基本結構動態補償裝置數據采集、傳輸控制方案的實現，主控單元由單片機或者ARM 構成來控制電容器組的投切。檢測單元是從電網中檢測到和網絡功率因數直接或間接相關的參數， 并將此參 數信號轉換成主控單元能接收的信號，傳送給主控單元，由主控單元作出投切決 策。主控單元接收到檢測信號后，將其和目標值進行比較，并根據比較結果發出 命令，送給執行單元。執行單元接到命令后，通過投切開關 （雙向可控硅）控制電 容組的投切，完成補償任務。2.4新型無功補償器組成傳感器部分傳感器部分將現場的電流、

24、電壓、溫度、功率等參數變成采集傳輸控制器所 能識別的信號(一般為05 VDC輸入)，以便采集傳輸控制器對其進行分析、 計 算，根據分析計算結果，發出相對應的控制信息，控制系統正常工作。電量采集控制器是集電量采集、傳輸、控制用戶停 /供電以及防竊電功能為 一體的前端設備，安裝于用戶各單元配電箱中，能實時采集用戶的用電信息，并 具有防竊電功能，當用電戶有竊電現象發生時，能及時發出報警信息，通過低壓 電力線載波傳輸給采集傳輸集中控制器，采集傳輸集中控制器再將信息通過傳輸 媒體發送給終端接收控制設備(或控制竊電戶停電)。(2) 采集傳輸集中控制器采集傳輸集中控制器是裝于變壓器臺區內的一臺主控機，它能同

25、時采集64路信號(模擬量或數字量)，并能與30臺電量采集傳輸控制器通訊，進行電量計量、 遠程供/停電控制、竊電報警等操作。同時還能與現有的動態無功功率自動補償 裝置相配合，將該裝置的工作狀態及相關參數通過傳輸媒體傳輸給終端計算機， 達到全局網無功功率平衡補償的目的。(3) 動態功率因數補償控制器動態功率因數補償控制器是根據電網電壓與電流的相位差來控制電力電容 器組是否投切、投切極數的一種控制器，通過改變投切極數來改變無功電流大小 而達到改變的目的。(4) 電力電容器組及可控硅開關組件電力電容器組及可控硅開關組件是與動態功率因數補償控制器相配合，完成動態功率因數補償的一種附屬組件，它能根據動態無

26、功功率補償裝置所發出的控 制信息完成相關的投切動作。92.5硬件部分人機接口及通訊部分考慮到本設計需具有數據顯示和一定的控制操作，那么設計一個較為人性化的人機接口部分顯的尤為重要。可以采用觸摸液晶顯示屏，顯示相應的電壓、電流、 無功功率、有功功率、功率因素等電參量。在按鍵方面，采用分別為上，下，確 認，菜單四個按鍵，具有靈活的操作顯示菜單，查看、設置各個參數以及手動投切電容器等功能。考慮到用戶對遠程控制的需求，可以設計遠程通信功能或者接 入以太網，通過其他設備可以清楚的查看目前各種電參量和電容投切的狀態，并且具有遠程實現控制投切的功能。電容補償部分采用品閘管作為電容投切的開關，采取過零投切的方

27、式，可以保證晶閘管在使用 過程中的不至于因電壓過大而受到損害， 增加晶閘管的壽命10。考慮到電容的補 償精度及參考國內同類產品的補償電容的數量， 本設計電力電容補償策略采用兩 路共補（投切三相電容器），六路分補的方式（投切單相電容器）。控制策略思路TSC系統中最重要的部分即其控制電容投切的策略。以什么樣的判據作為電 容投切的標準才能滿足實際補償需求同時又具有較強的安全可靠性，這一點尤為重要。本文通過以下幾點從電容補償的各個方面提出本設計的控制策略。16無功補償策略總述101112我國常見的老式無功補償控制器多數是以 cos作為投切電力電容的唯一判斷依據，這是一個很直觀的判斷依據，具有設計簡單，

28、控制方便等優點。但是cos 作為投切電力電容的唯一判據，如前言所述存有精度不高、容易振蕩等不足之處。 所以在控制策略方面，本設計直接采取以無功功率為主要的判斷依據， 根據電網 每相所缺的無功容量來確定該相投入電容數量，根據電網富余無功來切除電容。本設計可對當地I-8組電容器進行循環投切，并具有當出現電壓過壓、欠壓、缺 相或諧波越限等情況，電容器退出等功能。同時選擇無觸點過零投切、三相共補 和單相分補來提高系統補償的可靠性和精度。在運行中既能保證線路系統穩定， 無振蕩現象出現，又能兼顧補償效果，將補償裝置是效果發揮到最佳，較為完善 的解決了目前功率因數型控制器的缺陷。13電容保護功能1）欠壓保護

29、：當前電壓S設定下限值時，欠無功不投電容，已投的電容全切 （每 6秒切一組）；電壓 （設定欠電壓值+回差值）時，欠無功禁投。回差值固定為5V。2）過壓保護：當前電壓 設定上限值時，欠無功不投電容，已投的電容全切 （每6 秒切一組）；電壓 （設定過電壓值回差值）時，欠無功禁投。3）缺相保護：當相電壓低于65%額定值時，視為該相斷相，由控制器發出指令切除該相已投入的電容器逐組退出（每6秒切一組）。4）諧波保護：當某相電壓或電流諧波超過電壓或電流諧波畸變率上限值（可設定）后，控制器發出指令將該相己投入電容器逐組退出（每6秒切一組）。5）復位保護：每次復位后，控制器進行自檢并復歸輸出電容回路使之處于斷

30、路狀態0防止投切振蕩功能雖然本設計以系統需求的無功功率為判據，理論上可以消除輕載下電容的投切 振蕩。但在控制上，我們還做下面的設計：每次同組電容的正常投入與切除的動 作間保持最小5分鐘（300秒）的動作間隔，以進一步確保補償裝置在負荷較輕時 不出現頻繁投切的不良狀態。延時功能1）電容器投切延時：0-255秒（可設定）2）同一組電容投切時間間隔：=300秒3）過壓時在60秒內將所有電容器組切除參數設置1）參數設置包括：投入無功門限、切除無功門限、目標功率因素，過壓保護、畸變保護、電容器容量，投切延時等，用戶可依據實際需要自行調整。2）手動電容器投切：手動電容投切沒有時間限制。自動投切14無功補償

31、控制器實時采樣的數據有：交流三相總有功功率及分相有功功率、三相總無功功率及分相無功功率、三相總功率因素及分相功率因素等。我們將采 樣的分相無功功率定義為Q1，分相功率因素定義為cos 1，電容投入設定門限定 義為Qt（缺省為分補電容容值），電容切除切除門限定義為Qq （缺省為分補電容 容值的1/2），目標功率因數定義為cos。無功補償控制器根據分相無功功率 Ql與電容投入門限Qt相比較進行自動投切，當 Q1大于投入門限Qt，某相欠補 就投入某相對應的一個分補電容器，當三相都欠補時優先投一個共補的電容器 組。當出現無功功率過補時（投入電容器補償容量超過需補償的容量），此時無功 功率為負值（在下面

32、分析中，我們將此值取絕對值）。某相過補就切除某相對應的 一個分補電容器，當三相都過補時切除一個共補的電容器組，當三相共補均切除則開始三個分補的電容器一起切除。當某相過補，貝U切除該相分補的電容，直到該相脫離過補狀態。具體流程見控制流程圖介紹。根據母線的實際運行參數，適 當改變投入門限Qt、切除門限Qq以取得最佳經濟效益，且保證裝置不發生投切 振蕩。2.6控制流程圖本控制器輸出控制為2組三相電容器及6組單相電容器。分別為電網進行2個三 相共補和2個單相分補。本文設計的補償電容值設定為共補電容均為30Kvar,分補電容均為15Kvar。現以假設實際電網中可能出現的無功補償狀況來形象的說 明控制流程

33、。投入電容 控制流程見圖2-6，若電網三相無功平衡，A、B、C三相無功功率都出現大于共補電容的補償的容量，控制上則先投入一組共補電容，60秒后如果三相無功功率繼續出現大于共補電容的補償的容量，則繼續再投入另一組共補電容。再過60秒后如果三相無功功率還出現大于分補電容的補償的容量，那么啟動分補電容，A、B C相進行每相的分別補償，直到達到補償目的為止。此電容器投切延 時的60秒的時間可以由用戶自行設定。比如 A、B、C三相均需要補償80Kvar 無功功率，第一時刻投入共補1電容，60秒后投入共補2電容，再過60秒后投 入A、B C三相的分補電容。理論上此時各相分別共補償無功功率75K、尉，還需要

34、補償5Kvar無功，但是如果繼續投入分補電容15Kvar，則出現過補現象， 所以在控制策略上，電容不再不投入。也就是電容投入到每相無功小于該相的分 補電容容量為止結束。 若電網三相無功不平衡，則控制上安排投入先共補電容，待其中某相的無功補 償到共補電容值之下后，按三相中哪相還需補償，進行單相的分別補償。比如A、 B、C三相無功功率均分別需要補償 91Kvar，78Kvar,63Kvar。第一時刻投入共補l電容，60秒后投入共補2電容，此時A、B、C三相均補償60 Kvar，C相由于 所需無功小于該相的分補電容容量，C相電容不再投入。60秒后A B相分別投入一組分補電容，此時B相已補償75Kva

35、r,B相電容不再投入。60秒后A相再次 投入一組分補電容。總投入動作結束。圖2.7投入控制流程圖控制流程圖如下圖，若電網無功三相平衡，若 A、B、C三相無功功率出現 過補償，判斷是否三相均超過共補電容容量的一半， 如果是則先切入的一組共補 電容，一分鐘后再次判斷是否還是三相均超過過補電容容量的一半，如果是，再次切除另一組共補電容。一分鐘后在判斷各相過補是否超過分補電容， 如此一次假設三相均過補20Kvar,即超過共補電容的一半(15Kvar),則切除最先圖粗的 共補電容30Kvar。此時三相無功功率均為10Kvar。詢切除電容動作結束。電網三相無功不平衡，同三相無功平衡類似，先切除過補的共補電

36、容，直到 共補電容全部切除后再分別切除各相的分補電容。直到過補現象結束為止。假設A、B、C三相無功功率分別過補 40Kvar、25Kvar、20 Kvar。則先切除共補電容 (30Kvar)，分鐘后再次切除A相分補電容(15Kvar)。此時三相無功分別為5Kvar、 5Kvar、10Kvar。切除電容動作結束。 假設當前各相電壓分別為為 Ua，Ub，Uc,設定的電壓上限值為Uh，設定的 電壓下限值為Ul，回差值為5V，設定的諧波電能百分比值為HW。若測得以下 的條件之一，未投入的電容禁止投入，同時切除已投切的共補電容及對應相的分 補電容。(1) Ua，Ub，Uc 中任意相(Uh 5V)；(2)

37、 Ua，Ub，Uc 中任意相(Ul 5V)；(3) 當前諧波電能百分比Hw ；投切暫停狀態若測得以下的條件之一，對應相保持投切暫停的狀態，未投入的電容禁止投入。(1) Ua，Ub，Uc 中任意相 Uh ；(2) Ua，Ub，Uc 中任意相 Ul ；上面介紹了新型無功功率補償控制器的設計思路，包括其內部的原理，結 構及測量的參量和控制量的分析，并且針對本論文設計所處的三相低壓交流電網 的環境提出了一套合理的電力電容器補償策略以及投切的控制流程算法。三、結論無功補償技術在電力電子技術和微電子技術學科發展的推動下，在電力系統領域取得了很大的發展，形成了多種補償方式，如TSC, TCR和靜止調相機等。

38、16本文針對目前電力無功補償設備的發展狀況，從提高無功補償的性能可靠性和實用性出發，對傳統的TSC型無功補償控制器進行了硬件和控制方式上的改進， 設計出一款帶有自動控制和保護功能的新型無功補償控制器。該控制器能夠對低 壓三相電網中的無功功率進行及時、穩定的補償(1)研究了 TSC動態無功補償的原理，并對其關鍵性技術問題進行了深入探 討。重點分析了國內常用的老式無功補償控制器的存在的精度不高、 容易振蕩投 切以及電容柜在諧波狀況下電容支路易損壞等現象的原因。(2)在分析老式無功補償器主要采用 cos 作為投切的主要判據的基礎上，根 據實際情況，最終制定出以無功功率為主判據和電壓和諧波為輔助判據的復合判 據的綜合無功補償控制策略，