配电变压器无功补偿装置的应用研究

配电变压器无功补偿装置的应用研究

摘要：本文提出了加装无功补偿装置的必要性及有关建设方面的若干问题，并简要介绍了实际运行中应用和意义。关键字：配电变压器，无功补偿，SDWZ,应用。一、安装无功补偿装置的必要性随着我国电力电网的大力发展，电力负荷迅猛发展，电力和无功间的重要性日益体现。电能质量和无功是密不可分的，在不断提高电能可靠性的前提下，搞好无功和节能降损工作意义重大，提高资源的利用率，加快经济发展。当前，大多数用电设备如变压器、电焊机、洗衣机、电冰箱等都是感性负载，需要吸收电网中的有功功率和无功功率，这些无功功率必然增加了线路损耗，增加了线路成本。发电厂生产的电力资源通过电力网和输、配电设备才能送到用电用户。用电用户的负载可认为有三种类型的负载：一是电阻性，二是电感性，三是电容性，实际上一般负载总是复合性的，常为电阻性负载和电感性负载的复合。电阻性负载要求电网提供有功功率(P)单位千瓦(KW)是阻性电流与电网电压的乘积，这部分功用于将电能转换为热能、机械能等能量。电感性负载要求电网提供感性无功功率(Q),单位千乏(KVAR)是感性电流与电网电压的乘积。电容性负载要求电网提供容性无功功率(Q),单位千乏(KVAR)是容性电流与电网电流的乘积。综上所述，电网必须根据不同的负载提供相应的电流，电阻型电流、感性电流、容性电流。由于线路中除阻性电流外，又增加了感性电流和容性电流，这时线路电流为三者矢量之和，而感性电流与容性电流在方向上正巧相反，也就是说它们的和使无功电流减少，从而使线路电流减少。当线路结构一定、输送的有功功率一定时，电压损耗和线路损耗主要决定于无功功率，具体图例见下图。可见准确地、自动地检测线路上的感性无功功率，合理的投切电容器的组合进行实时补偿是降低线路损耗，提高电压质量的有效措施。二、无功补偿的原则（1）总体平衡和局部平衡相结合，（2）分散补偿与集中补偿相结合，以分散补偿为主，（3）降损与调压相结合，以降损为主。三、配电变压器无功补偿的方式（1）无功补偿装置可与配电变压器同杆安装与同一台架上，（2）对三相平衡的负载，可采用三相分相式的无功补偿装置，对三相不平衡的负载应采用分相补和分组补相结合的无功装置，首先用分相补降三相无功补到平衡状态，再根据线路所需吸收的无功量进行分组补偿。分相补和分组补的单台容量及组数根据具体情况确定。四、配电网现状在配电变压器侧加装无功补偿装置（1）可以有效地进行数据采集和无功控制，及时了解配电变压器的运行状况，提高了运行部门的管理水平，提高了供电质量，减少了线损。（2）及时发现隐患，保证设备安全。（3）为城网改造提供科学、可靠的依据。通过以上可以看出，在配电变压器侧进行无功补偿，可以提高功率因数，减少线损，提高设备的利用率，更好地发挥配电系统的作用。五、配电变压器无功补偿装置可以选用SDWZ自动无功补偿装置，它采用微机控制，交流采样，是集数据采集、通讯、无功补偿、电网参数分析等功能于一体的新型配电监测设备。简介SDWZ系列配网无功补偿RTU综合装置是一种集配电变压器电气参数测量、记录、无功补偿、通讯和RTU(三遥)功能于一体的多功能综合装置。该装置具备通信功能，既可实现对当地无功补偿电容器进行自动控制，也可通过联网实现区域优化控制。该装置既可利用专用接触器投切电容器，也可利用专用可控硅组件模块构成动态无功补偿设备（TSC）。可分为全有触点、有触点、有触点与无触点混合型；补偿方式可分为三相同补或分相补偿多种理想类型选择。该装置安装方便，操作方便，可靠性高，是配电网自动化的基本设备。一、基本特性1、SDWZ-系列无功补偿RTU综合装置的基本特性：1）遥测量—测量变压器低压侧的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度和无功电度。2）无功补偿—根据电压和无功功率控制电容器的投切。装有1-16组电容器（可选），单组容量可选。3）事件记录—SOE功能和对电容器的动作次数与投切时间进行记录。4）定时记录—定时记录三相电压、三相电流、有功功率、无功功率和功率因数的最大值与最小值及其发生的时间。共记录70天。5）极值记录—记录每天的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率和功率因数的最大值与最小值及其发生时间。总共记录70天。6）记录储存—所有记录存在SDWZ测控仪的数据存储器中（带掉电保持）。用户可随时通过通信接口读取或通过通信网传送数据。7）模拟量输入—三相交流电压和三相交流电流。8）不断电时钟—控制器的时钟芯片有后备电池，掉电时仍能正确计时。9）通信接口—具有标准RS-232C和RS-485接口功能，可以通过通信接口与计算机相连，进行装置的测试、在线参数设置和装置内所有记录数据的读取，以及远程通讯。2、有触点无功补偿装置的基本特性：1）接触器—采用专用减少电容器合闸涌流的接触器。2）装置对1-12组电容器进行循环投切，并有过压、欠压闭锁等功能。3）为了防止频繁动作，设置了动作延时时间，为了保护电容器免受涌流冲击，设置了每组电容器的动作间隔。3、无触点无功补偿装置的基本特性1）采用大容量可控硅构成的过零触发开关组件；2）严格控制在电流过零时刻投切，无涌流冲击；3）解决了机械触点式补偿投切装置的冲击；4）实现了对快速变化的无功负荷进行跟踪补偿，响应速度小于20MS,消除电压波动，抑制电压闪变；5）动态补偿，快速减少馈电电流，真正使主变增容；6）装置能有效提高功率因数、降低电压不平衡；7）当负载波动时，可在规定动态响应时间内做多级补偿，一次到位。等容量（1：1：1）、等差容量（1：2：3：4）、等比容量（1：2；4：8）可选。8）可频繁投切，触发延时可调，具备循环投切电容器组；9）反相序、缺相保护，切除全部电容器；10）过压保护：电压高于过压设定值时，逐级切除电容器组；11）欠压保护：电压低于前压设定值时，全切电容器组；12）60℃自动启动冷却风扇，85℃自动退出运行，-35℃低温自动启动加热装置；13）试验：90℃高温运行24小时。二、系统基本应用功能该装置是以SDWZ电力综合测控仪为核心仪表，外围配有电容器组、断路器组、接触器（或可控硅过零触发组件）和指示灯等实现总体功能。装置的基本功能也通过SDWZ测控仪的功能得以实现。SDWZ电力综合测控仪采用高性能的16位单片机作为微处理器，具有非常高的处理速度，能实现复杂的实时处理任务。SDWZ测控仪既能单独完成参数测量与控制任务，又能作为一个多功能的RTU工作与一个大型网络内。1、输入输出结构直接输入380V电压、CT二次侧的5A电流，此外还有一路用于温度信号（温度传感器）输入，十二路继电器接点（或电平）输出和RS-232C/RS/485通信借口。2、数据采集采用三相交流采样技术，以直接测量电流和电压为基础，以优秀的实时算法直接测量电路并显示测量值。具体功能如下：1）线路的线电压和相电压2）三相电流3）零序电压、零序电流4）三相有功电度、无功电度、视在功率5）频率、谐波电流、谐波电压6）日电压、电流的最大值、最小值7）停电时刻、来电时刻8）电压超上、下限、缺相时间9）有功电度、无功电度3、数据通讯1）具有RS232/485接口，通讯方式可采取现场通讯或远程通讯，通讯波特率可以选择，通讯和组网方式非常灵活。2）可实现定时召唤或实时召唤，相应预置参数的修改及远程控制。3）一个RS-485网能同时接64个装置，借助RS-232或RS-485通信接口与微机相连。4）借助于电话线、无线电、载波、等通道，可实现更远距离的通信。利用通信功能可以获得所有记录数据并进行参数整定。4、数据管理1）基于WINDOW9X操作平台，通讯数据自动生成各种报表、曲线及棒图。2）谐波分析至13次。5、无功补偿1）取样物理量为无功功率，无投切震荡，无补偿呆区。2）Y+△的组合方式。3）电容器切换执行机构为电子开关或交流接触器。6、运行保护1）当电网某相电压过压、欠压、及谐波超限时快速切除补偿电容器。2）当电网缺相或零序超限时快速切除补偿电容器，同时报警信号输出。3）每次通电，测控仪进行自检并复归输出回路，使输出回路处于断开状态。7、显示1）采用128*64背光液晶显示器2）实时显示电网有关参数3）直观显示预置参数三、技术指标（1）输入电压：400V；输入电流：0-5A（2）补偿容量：根据用户要求配置（3）控制电容器组数：1-12组根据用户要求配置（4）测量精度：电流、电压：0.3%（5）有功功率、无功功率：0.5%（6）功率因数：1%（7）工作环境温度：户外，全天候-30℃-80℃（8）使用环境：户外、全天候四、主要类型（1）低压无功补偿装置依据投切开关不同可分为：全有触点型、全无触点型及有触点与无触点混合型。（2）全有触点型与全无触点型的无功装置的特点前面已介绍过。（3）有触点与无触点混合型是指第一组或前X组电容器由可控硅投切，其余几组电容器由接触器投切。混合型装置集中了触点与无触点的优点，既能满足快速变化的负荷要求，又降低了成本，减少了损耗。（4）低压无功装置根据电容器接线方式的不同可分为：三相同补、分相补偿、三相与分相混合型。（5）对于三相同时补偿型装置，电容器以角接方式接入系统中，投切一组电容同时影响系统的三相参数。这种装置适用于三相参数比较平衡的系统。（6）对于分相补偿装置，电容器以星型方式接入系统，投切一组电容器时，只影响本组所接入的响应相系统参数。这种装置适用于各类系统，其适用于三相参数较不平衡的系统。作用和意义在城区配电变压器侧安装无功补偿装置，提高了实时监测、在线监测水平，运行部门获得了变压器的各项参数，进一步提高了变压器的