張雄飛 程 飛

（國(guó)網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司，浙江金華322000）

0 引言

10 kV配網(wǎng)系統(tǒng)中的無(wú)功分散補(bǔ)償包含輸電線路補(bǔ)償、用戶側(cè)就地補(bǔ)償、柱上無(wú)功補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償?shù)榷喾N方式，是一個(gè)統(tǒng)一的組合，能夠在輸電線路、用戶終端、柱上等位置進(jìn)行分散補(bǔ)償，以形成靈活、方便的無(wú)功補(bǔ)償策略。但與此同時(shí)，這些補(bǔ)償方式也各有優(yōu)缺點(diǎn)，且對(duì)電網(wǎng)的沖擊不容忽視。在此背景下，探索一種沖擊小、電網(wǎng)特性畸變小、補(bǔ)償效果較好的新型10 kV電網(wǎng)無(wú)功分散補(bǔ)償技術(shù)勢(shì)在必行。

1 10 kV無(wú)功分散補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 輸電線路補(bǔ)償

這種方式主要是在輸電線路上通過電容器實(shí)現(xiàn)，是常見的一種分散補(bǔ)償方式，這種補(bǔ)償方式能夠有效平衡系統(tǒng)內(nèi)部各元件之間的有功和無(wú)功，投資不高而且能夠較快回收，同時(shí)也相對(duì)便于管理。輸電線路補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)在于，電容器分組補(bǔ)償?shù)倪m應(yīng)性和靈活性不強(qiáng)，一旦線路負(fù)載發(fā)生變化，不方便跟蹤調(diào)節(jié)。因此，對(duì)于重負(fù)荷線路，很容易出現(xiàn)補(bǔ)償度不足的問題，因此不太適用于復(fù)雜補(bǔ)償和長(zhǎng)距離、重負(fù)荷補(bǔ)償。

1.2 用戶側(cè)就地補(bǔ)償

經(jīng)過變電站補(bǔ)償、輸電線路補(bǔ)償后，進(jìn)入用戶側(cè)，如果負(fù)荷波動(dòng)不大、相對(duì)穩(wěn)定的話，可以在用戶側(cè)進(jìn)行就地補(bǔ)償，這種單獨(dú)補(bǔ)償?shù)姆绞竭m用于特殊用戶，比如用電量大的工廠、團(tuán)體等，這些大型企業(yè)和團(tuán)體可能有較多設(shè)備用于生產(chǎn)生活，需調(diào)節(jié)功率因數(shù)，這時(shí)候就要進(jìn)行用戶側(cè)就地補(bǔ)償。如果是小型用戶如家用，則并不適合用戶側(cè)補(bǔ)償。用戶側(cè)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于安全、經(jīng)濟(jì)、易用；缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍不廣，如果是小型家庭用戶，還需要結(jié)合低壓終端補(bǔ)償來(lái)進(jìn)行。

1.3 柱上無(wú)功補(bǔ)償

柱上無(wú)功補(bǔ)償主要是用于公變補(bǔ)償，是在線路柱上利用并聯(lián)電容器完成無(wú)功補(bǔ)償，調(diào)節(jié)相應(yīng)的功率因數(shù)。這種無(wú)功補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠針對(duì)配網(wǎng)中大量的公變需求進(jìn)行就地補(bǔ)償，不需要在上一級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償，能切實(shí)解決問題；缺點(diǎn)在于，這種補(bǔ)償方式相對(duì)遠(yuǎn)離變電站，因此運(yùn)行維護(hù)不方便，一旦發(fā)生故障，則檢修不便，需要花費(fèi)大量人力、物力。

2 晶閘管觸發(fā)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真分析

2.1 晶閘管觸發(fā)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

借助電力電子設(shè)備靈活補(bǔ)償?shù)奶匦裕肟刂苹芈?，從母線上取得電壓和電流信號(hào)進(jìn)入采集回路，經(jīng)過信號(hào)處理后，從控制裝置輸出控制信號(hào)，通過觸發(fā)脈沖來(lái)對(duì)晶閘管進(jìn)行控制，觸發(fā)可控硅器件來(lái)導(dǎo)通或關(guān)斷晶閘管串補(bǔ)償電路，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)木_控制。

晶閘管開關(guān)投切應(yīng)用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)沖擊投切，如果投切的電容器組極性滿足要求，則能夠精確控制其觸發(fā)時(shí)間，如果能夠及時(shí)導(dǎo)通來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，則視為成功導(dǎo)通；當(dāng)晶閘管的電流過零時(shí)，自然關(guān)斷即可，從而實(shí)現(xiàn)“等電壓投入，零電流切除”的方案。

2.2 晶閘管觸發(fā)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的仿真

使用Matlab仿真軟件對(duì)晶閘管觸發(fā)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行仿真，搭建Matlab仿真模型，采用三相電壓源模型模擬10 kV配電網(wǎng)的母線，搭建△型接線的晶閘管補(bǔ)償主電路，采用六脈動(dòng)觸發(fā)晶閘管系統(tǒng)來(lái)對(duì)10 kV三相電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)仿真模型進(jìn)行分析，可得：

（1）補(bǔ)償前電網(wǎng)特性：根據(jù)仿真波形，補(bǔ)償前電網(wǎng)電壓的波形超前電流60°，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的感性電路。

（2）補(bǔ)償后電網(wǎng)特性：觸發(fā)六脈動(dòng)晶閘管回路，陸續(xù)投入3組電容器，隨著晶閘管回路的導(dǎo)通和電容器投入組數(shù)的增加，電流滯后于電壓的相位不斷減少。投入一組電容器，電流滯后于電壓減少到46°；投入兩組電容器，電流滯后于電壓減少到27°；投入三組電容器，電流滯后于電壓減少到8°。三組電容器同時(shí)投入的情況下，電壓、電流之間的角差不斷減少，最終呈現(xiàn)接近純阻性回路，達(dá)到了無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康暮鸵蟆?/p>

根據(jù)仿真結(jié)果，得出晶閘管觸發(fā)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)在補(bǔ)償前后的功率測(cè)試曲線如圖1所示。

如圖1所示，隨著觸發(fā)六脈動(dòng)晶閘管回路，陸續(xù)投入三組電容器后，無(wú)功補(bǔ)償容量不斷增加，無(wú)功功率的曲線呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，最終穩(wěn)定的無(wú)功功率值降幅顯著。補(bǔ)償前電網(wǎng)無(wú)功為2.10 Mvar，投入一組電容后電網(wǎng)無(wú)功為1.16 Mvar，投入兩組電容后電網(wǎng)無(wú)功為0.90 Mvar，投入三組電容后電網(wǎng)無(wú)功為0.40 Mvar，而整體的有功功率曲線是不發(fā)生變化的?？梢娋чl管控制電容器不斷投入后，無(wú)功得到了補(bǔ)償，功率因數(shù)得到了提升，取得了應(yīng)有的補(bǔ)償效果，通過電容器組的投切較好地實(shí)現(xiàn)了分級(jí)、準(zhǔn)確、零沖擊補(bǔ)償。

圖1 投入晶閘管控制補(bǔ)償電容前后功率變化曲線

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)零沖擊無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)重要技術(shù)，在于晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，本文分析的基于晶閘管觸發(fā)的無(wú)功電容補(bǔ)償，較好地實(shí)現(xiàn)了10 kV電網(wǎng)的無(wú)功分散補(bǔ)償，且沖擊小，電網(wǎng)特性畸變小，補(bǔ)償效果較好，有良好的推廣前景。