高壓無功補償裝置分析與對策

　　無功補償裝置屬于電力系統(tǒng)中一次設(shè)備，作用在于提供感性負載所消耗的無功功率，減少電網(wǎng)電源向感性負荷提供由線路輸送的無功功率，降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，而在大系統(tǒng)中，還起到調(diào)整電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的作用。

　　通常應(yīng)用并聯(lián)電容器作為無功補償設(shè)備，并聯(lián)電容器有以下顯著優(yōu)點：電容器的損耗低，效率高?，F(xiàn)代電容器的損耗只有本身容量的0.02%左右;電容器是靜止設(shè)備，運行維護簡單，沒有噪音;并聯(lián)電容器是電網(wǎng)中用得最多的一種無功功率補償設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，在吸收諧波基礎(chǔ)上還可以補償無功、改善功率因數(shù)，維護方便、技術(shù)設(shè)計、制造經(jīng)驗成熟，目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)中90%的無功補償設(shè)備是并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容器裝置可集中安裝，也可分散安裝在用戶處或近負荷中心的地點，實現(xiàn)無功的就地補償。

　　廣東光達電氣有限公司是一家專業(yè)從事無功補償電能質(zhì)量的成套裝置及器件的研究開發(fā)與生產(chǎn)制造的高新技術(shù)企業(yè)，產(chǎn)品包括高、低壓無功補償兼濾波成套裝置、串聯(lián)濾波器、零序濾波器及電容器、電抗器、智能晶閘管功率模塊、復(fù)合開關(guān)等無功補償相關(guān)電力裝置。

　　一般補償裝置分為高壓、低壓無功補償兼濾波裝置。根據(jù)現(xiàn)場供電系統(tǒng)運行工況、電力系統(tǒng)分布等特點，可以從以下幾點合理選取何種補償裝置：

　　1、高壓補償功率因數(shù)考核點，可以穩(wěn)定接入母線電壓;低壓補償接近負荷，補償級差多，可以有效降低線路末端電壓降，穩(wěn)定電壓;

　　2、高壓補償濾波效果主要受上級(供電側(cè))主變阻抗影響,低壓補償濾波效果受配電變阻抗影響濾波效果可以預(yù)期;

　　3、高壓補償器件少，配套附件少，大容量時占地較小，小容量時占地較大，對維護設(shè)備人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高;低壓補償元器件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套附件較多，小容量時占地較小，大容量時占地較大，對運行維護人員要求較低，維護工作簡單，專業(yè)素質(zhì)要求較低。

　　一、現(xiàn)場描述

　　廣東某知名自來水廠泵站由三條10kV線路供電，本10kV配電站主要用于廠區(qū)高壓電機和廠區(qū)照明及泵站用電，企業(yè)中主要負荷為帶并聯(lián)電容器補償?shù)母邏弘姍C，其中Ⅱ線現(xiàn)有4臺高壓電機2#、4#、6#、8#，其功率分別為1600kW、1400kW、1400kW、900kW。

　　現(xiàn)在生產(chǎn)過程中純電容補償柜均不能穩(wěn)定運行，投運過程中出現(xiàn)電容柜，電機噪音過大;對諧波放大，高壓諧波注入電網(wǎng)，嚴重影響供電電能質(zhì)量，同時惡化廠內(nèi)電源質(zhì)量，尤其是直接影響動力負荷的供電及生產(chǎn)秩序，嚴重時會引起變壓器、電纜、補償電容器組、電子監(jiān)控裝置等設(shè)備燒壞，威脅用戶自身設(shè)備的安全，對供用電系統(tǒng)造成巨大的經(jīng)濟損失，為消除用電安全隱患，亟需對現(xiàn)場原有補償系統(tǒng)進行整改。

　　二、現(xiàn)場分析及解決方案

　　根據(jù)我司對現(xiàn)場Ⅱ線總開關(guān)進線側(cè)供電電能質(zhì)量測試數(shù)據(jù)進行分析，判斷現(xiàn)場供電系統(tǒng)純電容補償自身對高次諧波產(chǎn)生嚴重的諧波放大是電機和電容運行噪音過大的根本原因;且23次、25次諧波電流不能滿足《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB-T14549-93》要求;實測25次以上(特別是30次、35次)諧波含量非常高，是產(chǎn)生問題的主要原因，但國標對25次以上諧波無規(guī)定，無法考核。測試數(shù)據(jù)如下圖所示：

　　投入純電容補償前后三相電流總諧波畸變率幅值趨勢圖 投入純電容補償后三相電流總諧波畸變率趨勢圖

　　未投入純電容補償前特征次諧波電流幅值圖 投入純電容補償后特征次諧波電流幅值圖

　　經(jīng)采用我司研發(fā)的電能質(zhì)量分析元件建立模型仿真及結(jié)合用戶實況，建議泵站10kV配電站用戶對現(xiàn)有的純電容柜進行濾波改造。將原有純電容補償柜改成我司MSFGD系列高壓無功補償兼濾波裝置，各高壓電機分別配MSFGD-750/12裝置3套、MSFGD-450/12裝置1套，用以整治現(xiàn)場出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。

　　我司設(shè)計生產(chǎn)的MSFGD高壓無功補償裝置具有以下性能特點：

　　1、適用于6kV、10kV、35kV等中壓系統(tǒng)的安全濾波補償;

　　2、成套裝置可以采用框架式戶外安裝或柜式戶內(nèi)安裝，;

　　3、具有手動/自動控制方式;自動控制方式可以實時跟蹤負荷補償;

　　4、MSFGD型先投入低次濾波支路，后投入高次濾波支路;切除則反之;

　　5、具有完善的過壓、欠壓、過流、短路、缺相等保護措施;

　　6、補償支路配有特殊定制的與電容器組相匹配的電抗器，系統(tǒng)感抗打打增加，能有效避免電容投入對諧波放大的現(xiàn)象且能夠濾除一定量的諧波，保證用電安全。

　　三、使用效果

　　經(jīng)過現(xiàn)場純電容補償改造成我司MSFGD裝置后，對比純電容裝置投運時和我司MSFGD裝置投運時的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，可以明顯地看出，投運我司MSFGD裝置后電流總諧波畸變率由原有純電容補償投運時的20%降至5%以內(nèi)且功率因數(shù)一直維持在0.95以上，較好地保證了供電質(zhì)量，MSFGD裝置投運后進線側(cè)電流總諧波畸變率數(shù)據(jù)如圖所示：

　　投運MSFGD后三相電流總諧波畸變率趨勢圖 投入MSFGD后各特征次諧波電流幅值圖

　　我司MSFGD在泵站高壓電房運行一個月(泵站正常生產(chǎn))，MSFGD裝置、高壓電機噪音較之前明顯降低，裝置未出現(xiàn)熔斷器燒毀、斷路器調(diào)整保護等故障，裝置及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，得到了客戶一致好評。

　　四、產(chǎn)品適用更多場所

　　我司高壓無功補償兼濾波裝置MSFGD有戶內(nèi)柜體式、戶外式，用戶可根據(jù)現(xiàn)場具體情況自由選擇產(chǎn)品類型;我司根據(jù)現(xiàn)場電能質(zhì)量數(shù)據(jù)設(shè)計安全可靠的產(chǎn)品解決現(xiàn)場一切電能質(zhì)量問題。較其它同類產(chǎn)品，我司MSFGD系列裝置更靈活多變，可適用各種用電場合，主要包括：

　　1、石油、化工現(xiàn)場;

　　2、冶金、軋鋼系統(tǒng);

　　3、區(qū)域變電站;

　　4、電氣化鐵路;

　　5、空壓機、水泵;

　　6、大型交直流傳動設(shè)備。

　　以下為我司應(yīng)用不同現(xiàn)場不同類型的MSFGD系列高壓無功補償兼濾波裝置：

　　戶外高壓MSFGD裝置 戶內(nèi)高壓MSFGD裝置

　　戶外高壓MSFGD裝置 戶內(nèi)高壓MSFGD裝置