張業(yè)真

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福州 350002）

隨著大機(jī)組、超高壓電網(wǎng)、感性設(shè)備多元化的形成，需要線路中提供更多的無功功率，不僅降低供電變壓器及輸送線路的損耗，也降低了供電效率。無功功率補(bǔ)償裝置作為電力系統(tǒng)中所消耗，一種新型補(bǔ)償裝置，主要利用電容器進(jìn)行補(bǔ)償。不僅可以提高功率因數(shù)還可以對電力系統(tǒng)設(shè)備中的無功功率進(jìn)行有效、正確地補(bǔ)償。并能有效的提升電壓，保證電壓的穩(wěn)定性。

1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法分析

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T15576.-2008中7.14條規(guī)定動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間檢測方法：首先將裝置放在自動(dòng)工作狀態(tài)，給裝置施加額定電壓，在主電路中投入大于設(shè)定值的感性負(fù)荷，檢測感性負(fù)荷電壓的變化，并記錄該時(shí)刻為T1，同時(shí)檢測電容器投入的電流變化，記錄補(bǔ)償電容器輸出電流發(fā)生變化的時(shí)刻T2，則T2-T1為裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間T。試驗(yàn)做3次取最大時(shí)間T值[1]。

從標(biāo)準(zhǔn)中，可以發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定以及電路原理圖。而隨著現(xiàn)在更多型式的電容補(bǔ)償裝置的生產(chǎn)，以及無功功率控制器的多元化，在檢測此項(xiàng)目時(shí)，會(huì)遇到無法補(bǔ)償，電容器無法投入等問題。本文就根據(jù)此檢測項(xiàng)目，利用波形進(jìn)行有效的分析補(bǔ)償方法與補(bǔ)償時(shí)間過程，以及在發(fā)生無法補(bǔ)償時(shí)。

2 試驗(yàn)方法介紹

2.1 電路工作原理

無功功率補(bǔ)償是針對感性負(fù)載而言的，因?yàn)榧兏行载?fù)載只消耗無功[2]。由于電網(wǎng)中的負(fù)載大多都是消耗無功的（如變壓器、電動(dòng)機(jī)、白熾燈等），為了降低由感性負(fù)載造成電網(wǎng)的無功功率損失帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定。因此需要對電力系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

試驗(yàn)電路圖如圖1所示。圖中S是試驗(yàn)用電源，D是被測產(chǎn)品連接點(diǎn)。在試驗(yàn)之前，可以用B整定用臨時(shí)連接線拍攝一組感性試驗(yàn)電流。前接阻抗 Z1短接，不投入。后接阻抗Z2也就是負(fù)載阻抗，把電阻短接，投入一部分電感。拍攝出來的預(yù)期電流為45A。

圖1 試驗(yàn)電路圖

當(dāng)預(yù)期電流拍攝完成后，可以在D被測產(chǎn)品點(diǎn)接入檢測的產(chǎn)品，如圖2所示是實(shí)際產(chǎn)品原理圖。在配電回路出線端接入負(fù)載，投入電流為預(yù)期拍攝的電流45A。其中，圖1中CJ是試驗(yàn)時(shí)外接負(fù)載端的接觸器，把接觸器的控制電源接入SP程控器。利用操作控制臺進(jìn)行就近操作。不僅可以控制整個(gè)電路的通電時(shí)間，還可以保證設(shè)備與人員安全。

圖2 實(shí)際產(chǎn)品原理圖

2.2 產(chǎn)品預(yù)期整定

電容器投入方式為自動(dòng)投入，控制器設(shè)置投入延時(shí)時(shí)間為2s，切除延時(shí)時(shí)間為2s，功率因數(shù)下限值為 cosφ=0.90，上限值為 cosφ=0.95。cosΦ超前且＞0.95，滯后且＞0.90，在這個(gè)范圍內(nèi)，此時(shí)控制器沒有控制信號發(fā)出，這時(shí)已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當(dāng)檢測到cosΦ不滿足要求時(shí)，如 cosΦ滯后且＜0.95，那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測cosΦ如還不滿足要求，控制器則延時(shí)一段時(shí)間（延時(shí)時(shí)間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當(dāng)檢測到超前信號如cosΦ＜0.95，即呈容性載荷時(shí)，那么控制器就逐一切除電容器組。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)以一臺名稱為綜合配電箱，額定容量為315kvar，補(bǔ)償容量為 140kvar，單相補(bǔ)償電容容量為6.6kvar，三相補(bǔ)償電容容量為20kvar。投入預(yù)期拍攝的電流，測試它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間波形，如圖 3所示，是在采集三相波形的基礎(chǔ)上，剪切一相Ia來分析。從圖中第二通道Ia可以看出，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T15576-2008規(guī)定。其中，T1是感性負(fù)荷電壓的變化時(shí)刻，T2是補(bǔ)償電容器輸出電流發(fā)生變化的時(shí)刻，那么T2～T1就是裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間T。測得T時(shí)刻時(shí)間為：631ms。這段時(shí)間也是預(yù)期投入的感性電流，測得額定電流為：43.8A。那么這段時(shí)間就是無功補(bǔ)償裝置控制器從線路中出現(xiàn)感性電流消耗無功到電容器開始準(zhǔn)備補(bǔ)償。T這段響應(yīng)時(shí)間可以根據(jù)無功補(bǔ)償控制器中的延時(shí)投入功能進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

圖3 動(dòng)態(tài)響應(yīng)單相波形

T0這段時(shí)間是電容器投入的電流時(shí)間為1955ms，測得電流為23A。當(dāng)檢測到線路已經(jīng)對無功進(jìn)行有效相應(yīng)的補(bǔ)償后，用SP手動(dòng)切除CJ控制電源，此時(shí)測得這段時(shí)間為T0。T3是當(dāng) SP切斷負(fù)載端的感性負(fù)載，由于無功補(bǔ)償裝置進(jìn)線端與感性負(fù)載端是并聯(lián)關(guān)系，因此，在SP切斷負(fù)載端時(shí)，無功補(bǔ)償裝置主回路還是有電。電容與電感電流關(guān)系如圖4所示。

圖4 a、b合成之后電流

無功功率補(bǔ)償裝置在試驗(yàn)時(shí)，要注意試驗(yàn)連接的相序要對應(yīng)，不能錯(cuò)相，錯(cuò)相就無法補(bǔ)償。不僅是接入電源端和負(fù)載端的相序要準(zhǔn)確，控制器中的控制回路相序也是要一一對應(yīng)。如圖3是錯(cuò)相情況下拍攝出來的波形。

從圖5中波形所示可以看到，當(dāng)錯(cuò)相之后，補(bǔ)償裝置在檢測到感性電流時(shí)，無法做出判斷，對線路進(jìn)行有效地補(bǔ)償，只出現(xiàn)感性電流波形。

圖5 動(dòng)態(tài)響應(yīng)錯(cuò)相波形

4 結(jié)論

本文主要根據(jù)GB/T15576.-2008中7.14條動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間檢測項(xiàng)目，分析介紹了此項(xiàng)目的檢測方法。通過實(shí)際試驗(yàn)，利用拍攝出來的波形來確定動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。并分析了實(shí)際試驗(yàn)中應(yīng)該注意的問題，以及對時(shí)間T的測量方式提供一個(gè)簡易的方法。

[1] 標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15576-2008 低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置[S].2008.

[2] 馬小建,魏金成.電力系統(tǒng)無功電壓控制在多Agent系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電工電氣,2012(2)：29-32.