孟憲麗

（海南金盤(pán)智能科技股份有限公司）

0 引言

無(wú)功功率所具備就地平衡性能，可以對(duì)無(wú)功電流在系統(tǒng)中的流動(dòng)進(jìn)行有效控制，降低電網(wǎng)中原件電壓降以及功率損耗等情況，可以為變電所穩(wěn)定性運(yùn)行提供可靠保障，是變電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要影響因素。為達(dá)到理想化變電所運(yùn)行效果，確保變配電系統(tǒng)運(yùn)行能夠達(dá)到最佳，對(duì)低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)展開(kāi)深入性研究顯得極為必要。具體研究時(shí)，首先需要明確無(wú)功補(bǔ)償基本原理，以便為后續(xù)高質(zhì)量設(shè)計(jì)提供參考。

1 無(wú)功補(bǔ)償柜工作原理

通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償柜工作原理的分析可以發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載設(shè)備在進(jìn)行使用過(guò)程中，需要先展開(kāi)交變磁場(chǎng)的建設(shè)，而交變磁場(chǎng)的建設(shè)會(huì)消耗掉一定無(wú)功功率。如果處于沒(méi)有功率的狀態(tài)下，電機(jī)無(wú)法正常進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，并不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)備會(huì)運(yùn)用一部分有功功率進(jìn)行做功，另一部分不做功的無(wú)功電流，隨著電流數(shù)值的不斷增加，使得系統(tǒng)中總電流發(fā)生變大狀況[1]。如果出現(xiàn)感性負(fù)載無(wú)功電流數(shù)值超過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的情況，會(huì)直接影響功率因數(shù)，導(dǎo)致電線路負(fù)擔(dān)逐漸增加，電力變壓器以及發(fā)電機(jī)的帶負(fù)荷能力會(huì)隨之降低，直接影響線路以及電力設(shè)備的整體利用效率，導(dǎo)致線路功率損耗出現(xiàn)增加趨勢(shì)。為對(duì)此種問(wèn)題進(jìn)行有效解決，需要通過(guò)安裝額外無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的方式，通過(guò)人為手段提高整體系統(tǒng)功率因數(shù)水平，保證系統(tǒng)運(yùn)行電流能夠得到合理控制，進(jìn)而達(dá)到理想設(shè)備利用率。常規(guī)手段是通過(guò)配備并聯(lián)電容器的方式，通過(guò)釋放無(wú)功電流的方法，運(yùn)用電容器無(wú)功電流對(duì)系統(tǒng)中所需無(wú)功電流進(jìn)行抵消，解決感性負(fù)載電源之間無(wú)功能量交換問(wèn)題。

2 無(wú)功補(bǔ)償柜基本構(gòu)成

無(wú)功補(bǔ)償柜的主要組成包括以下幾方面內(nèi)容：①控制部分。主要以控制器為主，是無(wú)功補(bǔ)償整體控制裝置，能夠通過(guò)發(fā)出指令的方式對(duì)投切開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，可以達(dá)到切除或投入電容器的效果，同時(shí)還包括溫控器等二次元件設(shè)施；②顯示部分。包括指示燈以及電流表和電壓表等；③投切部分。包括同步開(kāi)關(guān)以及接觸器等；④保護(hù)部分。包括避雷器以及熔斷器等設(shè)施。因?yàn)楦髋渥冸娤到y(tǒng)并不相同，在運(yùn)行要求以及運(yùn)行環(huán)境方面存在一定差異，所以柜體組成也存在著一定的不同，需要按照具體情況進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)[2]。

3 低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

為更好地對(duì)低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開(kāi)分析，將通過(guò)某變電所0.4kV低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容展開(kāi)詳細(xì)介紹。

3.1 工程案例基本情況分析

本次工程為10/0.4kV變電所工程，0.4kV低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)對(duì)整個(gè)變配電系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。在進(jìn)行補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要對(duì)補(bǔ)償容量選擇展開(kāi)計(jì)算，同時(shí)還要對(duì)環(huán)境溫度和壽命、電抗率和諧波選擇等內(nèi)容展開(kāi)分析，合理進(jìn)行投切方式篩選與無(wú)功功率補(bǔ)償控制器選擇和運(yùn)用，以便達(dá)到最佳的低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)效果，保證變配電系統(tǒng)整體運(yùn)行性能[3]。

3.2 低壓無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)

（1）電容器使用期限與環(huán)境溫度

在對(duì)電容器環(huán)境溫度進(jìn)行選擇過(guò)程中，需要按照電容器柜內(nèi)整體環(huán)境溫度情況，對(duì)相應(yīng)溫度進(jìn)行分析和研究。切記不可按照房間環(huán)境溫度進(jìn)行選擇，以防出現(xiàn)溫度設(shè)計(jì)失誤的狀況。主要是因?yàn)?，通常房間環(huán)境溫度會(huì)低于電容器的環(huán)境溫度，如果采用房間環(huán)境溫度進(jìn)行選擇，很容易會(huì)出現(xiàn)所選現(xiàn)溫度不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題[4]。廠家在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，會(huì)對(duì)電容器樣本進(jìn)行使用壽命標(biāo)注，使用壽命標(biāo)注最高環(huán)境溫度，便是溫度使用壽命。對(duì)使用壽命進(jìn)行比較過(guò)程中，需要以同一基礎(chǔ)溫度為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行綜合分析與比較。由于電子元件溫度出現(xiàn)上升狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)可靠性也會(huì)隨之下降，使用壽命會(huì)出現(xiàn)減小的狀況，所以環(huán)境溫度和電容器的老化速度與使用壽命有著密切關(guān)聯(lián)，需要合理進(jìn)行溫度選擇。

（2）額定電壓、電抗率以及計(jì)算容量

1）電抗率。在進(jìn)行電抗率選擇過(guò)程中，需要對(duì)諧波次數(shù)以及限制涌流兩項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行分析。如果諧波次數(shù)在五次或者超過(guò)五次，建議電抗率選取5%；如果諧波次數(shù)在三次及以上，建議選擇12%，也可使用12%和5%混裝的方式。如果電容器接入電網(wǎng)諧波相對(duì)較低，此時(shí)諧波含量在40%以下，在進(jìn)行電抗率的選取時(shí)，需要控制在0.1%到1%之間[5]。如果三次諧波含量均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則需要將電抗率設(shè)置在12%或進(jìn)行5%和12%混裝。諧波在五次或五次以上狀態(tài)時(shí)，且諧波含量超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建議將電抗率設(shè)置在5%左右。如果諧波的來(lái)源主要以0.4kV低壓側(cè)為主，可以將其設(shè)置為6%；如果來(lái)源于變壓器高壓位置，需要設(shè)置為4.5%。應(yīng)按照諧振點(diǎn)頻率和電抗率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，合理進(jìn)行電抗率的設(shè)置。

2）額定電壓。當(dāng)電容器和電抗器處于串聯(lián)狀態(tài)時(shí)，電容器端電壓會(huì)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，電容器實(shí)際端電壓以及額定電壓和系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之間有著密切關(guān)聯(lián)，可以利用幾種電壓和電抗率進(jìn)行額定電壓的計(jì)算，進(jìn)而確定最佳的額定電壓數(shù)值。

3）額定容量、計(jì)算容量與實(shí)際運(yùn)行最大輸出容量。需要按照系數(shù)法展開(kāi)無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算，確定補(bǔ)償后功率因數(shù)具體情況[6]。根據(jù)額定電壓以及母線電壓等數(shù)值，科學(xué)展開(kāi)額定容量計(jì)算，明確額定電壓下輸出具體容量，根據(jù)補(bǔ)償容量和額定容量之間轉(zhuǎn)換系數(shù)，完成相應(yīng)轉(zhuǎn)算工作，得到相應(yīng)容量數(shù)值具體結(jié)果。

（3）投切方式篩選

投切方式主要包括瞬時(shí)投切、延時(shí)投切兩種方式，其中后一種投切方式主要以靜態(tài)補(bǔ)償模式為主，會(huì)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)接觸器動(dòng)作的運(yùn)用，對(duì)電容涌流問(wèn)題進(jìn)行抑制。前一種投切方式主要以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模式為主，會(huì)通過(guò)對(duì)數(shù)字技術(shù)以及半導(dǎo)體電力器件的應(yīng)用，利用晶閘管投切模式進(jìn)行投切操作[7]。接觸器投切電容器裝置，具有控制方便以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等方面的優(yōu)勢(shì)，不僅成本較低，而且性能穩(wěn)定性較好，但在合閘過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓以及過(guò)電流問(wèn)題，會(huì)對(duì)串聯(lián)抗電器以及電容器運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在對(duì)濾波支路進(jìn)行切除過(guò)程中，觸頭位置恢復(fù)電壓數(shù)值相對(duì)較高，可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)重燃的情況，而且重復(fù)多次的擊穿操作，也會(huì)使電容器產(chǎn)生過(guò)高電壓，進(jìn)而造成設(shè)備損壞。晶閘管投切電容器，具有開(kāi)關(guān)無(wú)觸點(diǎn)以及投切精準(zhǔn)度高等方面的優(yōu)勢(shì)，能夠在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)投切，不僅沖擊電流較小，而且電壓波動(dòng)整體較弱，能夠高質(zhì)量展開(kāi)動(dòng)態(tài)化的無(wú)功補(bǔ)償處理。但其在使用過(guò)程中存在成本過(guò)高以及發(fā)熱嚴(yán)重等方面的問(wèn)題，在具體進(jìn)行投切設(shè)備選擇過(guò)程中，需要通過(guò)對(duì)綜合情況的分析，確定最佳的投切設(shè)施。

（4）無(wú)功功率補(bǔ)償控制器

控制器是無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要指揮系統(tǒng)，具備參數(shù)設(shè)定以及發(fā)送投切信號(hào)等方面性能，需要高質(zhì)量完成運(yùn)算、采樣以及測(cè)量等操作[8]。通?？刂破骶呻娙萜鲝S家配套提供，在對(duì)控制器進(jìn)行篩選過(guò)程中，需要保證其能夠與電容投切回路數(shù)相符合，能夠按照相應(yīng)回路合理進(jìn)行控制器的篩選與應(yīng)用，保證控制器運(yùn)用效果能夠達(dá)到預(yù)期。

3.3 補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)時(shí)的具體注意事項(xiàng)如下：①需要按照現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載變化情況，對(duì)投切開(kāi)關(guān)類型進(jìn)行科學(xué)選擇，若負(fù)載類型相對(duì)較為穩(wěn)定，整體電流波動(dòng)并不明顯，可以選擇靜態(tài)投切補(bǔ)償裝置；②需要按照現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載變化情況，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償控制器模式進(jìn)行選擇，確定選擇動(dòng)態(tài)控制器或靜態(tài)控制器；③在對(duì)無(wú)功補(bǔ)償柜內(nèi)回路保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要運(yùn)用一體式快速熔斷器隔離開(kāi)關(guān)，展開(kāi)回路隔離以及短路保護(hù)處理，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行選擇，避免使用微型斷路器展開(kāi)回路保護(hù)操作，以防因?yàn)殡娙萜鲗儆谌菪载?fù)荷類型，導(dǎo)致微型斷路器分段能力無(wú)法滿足相應(yīng)要求；④在進(jìn)行電容器的選型過(guò)程中，需要對(duì)系統(tǒng)電壓以及和電抗器串聯(lián)之后的抬升電壓相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，按照實(shí)際需求配置額定電壓等級(jí)電容器設(shè)備，保證電容器能夠正常進(jìn)行使用；⑤需要保證無(wú)功補(bǔ)償裝置的通風(fēng)散熱效果，合理對(duì)電容器室溫度進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)電容器內(nèi)部溫度過(guò)高問(wèn)題，可通過(guò)在補(bǔ)償柜中安裝通風(fēng)散熱設(shè)施的方式，確保溫度可以被控制在合理范圍之內(nèi)。如果整體環(huán)境溫度相對(duì)較高，可通過(guò)安裝空調(diào)的方式進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，保證補(bǔ)償柜內(nèi)電容器運(yùn)行壽命能夠得到切實(shí)延長(zhǎng)，避免因?yàn)榄h(huán)境高溫問(wèn)題導(dǎo)致電容器使用受到嚴(yán)重干擾。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于變電所低壓側(cè)的補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)整體變電所運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，所以技術(shù)人員需要對(duì)補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)要點(diǎn)予以高度關(guān)注，不僅要掌握無(wú)功補(bǔ)償柜基本工作原理以及基本組成內(nèi)容，同時(shí)還要按照變電所的基本要求，根據(jù)變配電系統(tǒng)運(yùn)行情況，合理展開(kāi)補(bǔ)償柜設(shè)置方案設(shè)計(jì)。需要對(duì)環(huán)境溫度以及投切方式等進(jìn)行合理分析與安排，以便達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)效果，確保補(bǔ)償柜的作用與價(jià)值能夠得到充分性發(fā)揮。