隨著現代工業的飛速發展,大幅增加的無功負荷不僅增大供電系統的損耗,更有可能引發繼電保護故障與計量誤差。因此,選擇合適的補償方式,科學合理地在電網中裝設無功補償裝置,依據分層分區、就地平衡和便于調整電壓的原則進行配置,快速有效地補償無功功率,在節能降損、提高電能質量乃至整個系統穩定性方面都有著非常重要的現實意義。

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目前低壓無功補償多采用?分散補償?和?集中補償相結合的方式:?分散安裝在用電端,主要用于提高功率因數、降低銭路損耗;?集中安裝在變電站內,有利于穩定電壓水平。

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TSC低壓無功補償裝置3大優勢：

1)??設備投資小、結構緊湊、占地面積以及耗能小;

2)?無諧波污染、無投切振蕩、不發生過補償;

3)?動態跟蹤無功變化、精確控制投切時刻實現晶閘管頻繁快速投切,?對三相不平衡負荷可以分相補償等優點,

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近年來,TSC(雙向反并聯晶閘管投切電容器)低壓無功補償裝置以其3大優勢取代傳統的并聯電容器、串聯電容器、并聯電抗器、同步調相機和靜止型動態無功補償裝置,在低壓配電系統的無功補償中獲得快速發展和應用。

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改善投切質量的優化措施：

1、投切開關優化：

補償裝置中選用由雙相反并聯晶闡管(TSC)主電路與接觸器(MSC)主接點相并聯形成的復合投切開關,共同實現補償電容器組自動投切控制,接線結構如圖2所示。

開關在接通和斷開的瞬間具有可控硅過零投切的優點,由晶閘管精確控制電容器投切時刻,實現電容器的無涌流投入;而在正常接通期間又具有機械開關無功耗的優點,由接觸器來保持電容器的連續運行。此結構集成了兩者該應用領域中兩代傳統產品(MSC和TSC)各自的優點[6],并完全克服了二者原理性和結構性的缺點,滿足了電力系統無功補償電容器在“投入一運行一切除”全過程對開關產品的特殊功能需要,大大延長了電容器的使用壽命。

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圖2? TSC+MSC接線形式

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結合整個無功補償裝置來講,控制器根據系統電壓和無功情況作出投切決策,并將投切指令傳達給晶閘管觸發電路,由觸發信號來控制晶閘管的開通和關斷,分別作為TSC投人和切除電容的時刻[7]。工作時動作次序為：

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1)?投入時:投入電容時復合開關的工作過程如圖3所示。

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圖3? 投入電容時復合開關工作過程

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2)?切除時:切除電容時復合開關的工作過程如圖4所示。

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圖4? 切除電容時復合開關工作過程

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3)?缺相指示:運行前運行中,電壓或電流缺相, D閃爍告警。

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2、電容器分組方式優化

在380V的低壓無功補償的應用中,常見的分組類別及相應的投切方式大致分為:等值分組循環投切、等差分組投切和二進制分組溫度計式投切等幾類。每種編碼方式下分別存在不同的優勢和控制盲區,各分組結構的特點及性能的優劣對比見表1。減小這些控制盲區,可以避免投切振蕩,有利于提高TSC控制系統的可靠性與經濟性。

表1中:?n為補償電容組數;?d為等差制編碼分組補償電容級差;?Qo為二進制編碼分組首位電容器容量與分組容量級差。

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表1? 無功補償分組投切特點及性能對比

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3、分組容量的優化設計

為了提高電容器的效率,延長電容器使用壽命,需要選擇合理的分組容量。并聯電容器分組容量的確定應符合下列規定：

1)在電容器分組投切時,母線電壓波動應滿足國家現行有關標準的要求,并應滿足系統無功功率和電壓調控要求。

2)當分組電容器按各種容量組合運行時,應避開諧振容量,不得發生諧波的嚴重放大和諧振,電容器的接入支路所引起的各側母線的任何一次諧波量均不應超過現行國家標準GB/T14549《電能質量公用電網諧波》的有關規定[12-15]。

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當裝置采用混合分組實現自動投切,確定其分組容量應考慮遵循如下原則：

1)為避免過補償,分組容量應盡可能地小；

2)為避免控制復雜、造價過高,分組容量值檔位設置不宜過多;

3)為避免投切過頻,可考慮小容量電容器實現循環投切,分擔投切次數。

需要指出的是,電容器串聯電抗器后的實際輸出容量應符合：

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式中:Q1為未串聯電抗器時輸出的無功功率;Q2為串聯電抗器后輸出的無功功率;K為電抗率。

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所以，在目前低壓電網TSC無功補償控制過程中,采用可控硅與接觸器并聯作為投切開關的主電路結構,選擇二進制分組與等容分組相結合的混合電容分組形式,科學合理地設計分組容量值等方式來把握投切時刻,降低了開關工作能耗,提高補償精度以及元件及設備安全系數。

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整套低壓TSC無功補償裝置的控制精度高、設備投入小、系統穩定性強,完全滿足了電力系統無功補償電容器投入、運行、切除全過程對開關產品的特殊功能需要,延長了電容器的使用壽命。