动态无功补偿的原理和实现

张伟斌

摘 要 在电力系统中，电气设备大多为感性负载，增加了电力系统的无功吸收。我们一般采用的提高电路功率因数的方法为并联电容器。其原理即是利用电容与电感中的无功功率的互补性，减少电源与负载交换的无功功率。随着无功补偿技术的成熟，越来越多的耗电大户采用无功补偿装置来合理利用系统能量。

【关键词】无功补偿 电容器 中性点 动态

基于用户与各个部门要求越来越高的用电质量影响下，针对电网跟用户而言，无功动态补偿显得非常关键。借助无功补偿，可以实现低压电网功率因素的提升，进而实现降低能耗的目标。下面，笔者分析了无功动态补偿的基本方式、原理、实现策略。

1 动态无功补偿的基本方式

动态无功补偿设备借助电容器组与感性元件实时地调整无功，其中改变的感性无功，即系统当中提供或者是结合应用场合的特征添加于无功补偿系统由感性元件提供，而对于固定容量的容性无功而言，其是由电容器组提供的。几组电容器以及感性元件一起实现并联，基本等容量跟电容器组分别是一个开关。这样不但能够对输出的容量进行控制，也能够投切进行控制，电容器容量不可调，属于固定投切的。容性无功被一系列的电容固定地进行投入，这样跟系统感性无功相比，剩余的容性无功形成，并且剩余无功可以进行动态性地补偿。主控制器结合系统电流以及系统电压对实时无功进行有效地计算，且结合大范围无功投切电容与小范围无功调节角度来补偿系统的无功。

2 动态无功补偿控制的原理分析以及实现策略

动态无功补偿设备的实现方式是结合系统的工作现状与实时无功进行。结合系统的无功，控制系统能够对一系列的电容组进行控制，从而使基本的目标——恒定无功的控制对策实现。控制系统能够结合面板的旋钮开关各自处在异样的状态当中。系统能够独立运行两种状态，即所谓的自动运行以及手动运行状态。

作为一种半自动状态的手动运行状态来讲，控制器结合系统的无功功率，在自动地进行调整之后可以将无功功率有效地发出，然而，用户能够结合系统的无功对电容进行自动地投切。工作过程中可控硅可以导通的最小角度是Θmin，而最大角度是Θmax，其也体现了可以发出的最大感性无功以及最小感性无功。在母线欠压或者是过压的现状之下，被看作故障且对脉冲进行有效地封锁。

在自动运行状态之下，控制器部件在进行自动调整之后可以将无功发出，而且能够投切电容组，从而投切电容组，最终使大范围的无功调节实现。

倘若Θ=Θmin且Nc≥1，以及Qs-Qt<-A%*Qc，且不间断地保持t>Tc的时间，那么切下一组电容器，即Nc=Nc-1。

倘若Θ=Θmax且Nc≤Nmax以及Qs-Qt>-A%*Qc，且不间断地保持t>Tc的时间，那么投入一组电容器，即Nc=Nc+1。

基于自动化工作的现状之下，倘若母线欠压或者是过压，也就是U>Ugy或U

可控硅导通角度是Θ，系统的实时无功是 Qs，工作过程中电容组的投入数目是Nc，也能够设置其他一些参数，其具体含义如下所示：

给定的最大相角： Θmax，即工作过程中可控硅不禁止的最大导通角度。

给定的最小相角： Θmin，即工作过程中可控硅不禁止的最小导通角度。

欠压门限值是Uqy以及过压门限值是Ugy。

Qt：系統目标的无功数值，其决定因素是最小无功与最大无功，要么是通过目标无功进行设置。

Qc：电容器组容量。

A：投切弹性系数。

Tc：投切去抖时间。

Nmax：最大电容器组数。

倘若场地开关跟一系列的电容器对应一开关，那么这种情况下的电容器组属于循环的投切，如此一来，能够均匀地应用一系列的电容器，从而使开关与电容器的应用年限延长。能够结合场地现状（电容充放电时间）灵活地设置投切去抖时间，如此一来，能够有效地防止电容开关频繁地进行动作。

3 结语

总而言之，无功补偿可以实现电网系统的大大优化，从而提升电能应用率与电压质量。为此，将无功补偿应用于配电网当中，属于一项建设意义的节能对策。针对各种无功功率来讲，应当结合其具体的应用原理，选用异样的无功补偿设备与方法，从而实现无功功率因数的提升，最终大大地降低用户端、配电变压器损耗的降低。

参考文献

[1]王正风.无功功率与电力系统运行[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]申凤琴.电工电子技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2008：52-61.

作者单位

河钢集团宣钢检修公司 河北省张家口市 075100