低压成套无功功率补偿装置检测标准

低压成套无功功率补偿装置检测标准

胡晖 李鑫

山东省产品质量检验研究院 山东 济南 250102

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大建，对无功功率补偿装置的应用也越来越广泛，目前已经成为工业领域的重要补偿设备之一，为了保证无功功率补偿装置有效地在工业系统不同领域电力系统和用电设备安全稳定运行，文章首先分析了无功功率自动控制系统的原理，其次探讨了低压成套无功功率补偿装置使用标准，然后就无功功率的管理和控制机制进行研究，最后论述了投切元件的温升试验检测以及涌流试验检测，以供参考。

关键词：无功功率；元器件；检测标准

引言

分布式发电在配电网中可以带来许多优势，但随着分布式电源在配电网中的比例逐渐升高，现代电力系统面临着输电线路能耗大幅提高、低压电网电压振荡、电力系统无功功率不足和经济性指标较差等复杂问题。静态无功补偿器（SVC）等不同类型的柔性交流输电系统（FACTS）装置被广泛应用于补偿无功功率。为了提高无功控制优化精度以及响应速度，衍生了基于智能算法、内点法、梯度法、线性规划法等算法系统，提高了无功功率控制与补偿的精准性和即时性。通过这些技术，电网在改善功率因数、电压调节、潮流控制等方面的效率得到了提高。

1无功功率自动控制系统的原理

该无功功率控制系统通过实时采集控制点的CT／PT信号，并实时接收调度中心的电压／无功功率因数指令，与当前控制点的电压／无功功率／功率因数比较，计算出风电场控制点的目标输出无功，并综合考虑系统及设备故障以及各种限制和闭锁条件以后，给出当前运行方式下，风电机组和其它无功补偿设备能力范围内的调节方案。系统控制策略主要包括：恒电压控制、恒无功功率控制、恒功率因数控制。风电场应用无功无功功率控制系统旨在降低风电场内的传统集中无功补偿装置的使用，提高风电场的整体发电效益。

2低压成套无功功率补偿装置使用标准

《低压成套无功功率补偿装置》在国标GB/T15576-2008标准中明确规定，设备的额定电压不超过1000~1140V的范围中，对于装置的频率也有限定不得超过1000Hz。当前各工况环境使用的补偿装置都采用一个或多个低压开关设备，这些设备中的低压开关设备及电容器作为主要部件，通过设备间的控制系统、测量到的数据、信号及相关的调节保护装置组成了整个的补偿系统。低压成套无功功率补偿装置可以根据安装部位、主电路控制投切方式等进行分类，对于电气系统安装部位可分为集中补偿、分组补偿、末端补偿3种方式。也可按照投切方式分为使用接触器模式，或借助晶闸管作为半导体电子开关投切，但目前使用较多较稳定的还是将半导体电子开关与机电开关并联，运用各自的优点，将各自的长处整合对系统投切的方式，达到高质量有效补偿的目的。

3无功功率的管理和控制机制

利用仿真软件设计了一个考虑24ｈ负荷变化的计量数据无功计算模型。这是一个闭环系统，数据通过上述方程进行监控和汇总。在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型中，根据实际用电情况，负载被设计成具有连续变化特性的相量测量单元。该模型考虑了以小区为单位的用户真实数据。以前的输配电系统是单向的，但现在已被双向系统所取代。可以根据主动需求响应和发电量向电网供电。在这种情况下，只考虑电网对有功需求响应的无功补偿。即从用户家中，利用传感器测量住宅母线的电流和电压，然后相乘计算瞬时潮流，通过计算出的实时潮流来确定无功补偿的大小。作为交流系统，它既要得到电压电流的有功部分，也要得到无功部分，只有这样才能得到损耗功率。功率的无功部分从传感器中得到并送至配电网。基于该算法的配电网对配电线路、用户和集线器的无功数据进行采集，通过采集到的基础数据，为ARPCD的进一步应用提供依据，其中，其总阻抗通过阻抗继电器传递到配电网当中，通过电路最基本的KCL以及KCL方程得到线路基本参数，再通过上述算法的计算以及控制系统的判别来进行无功补偿。还需要测量电力用户的用电量，并向配电网确认其负荷响应。然后根据该算法决定呼叫控制系统，再将之前的数据合并，以采取适当的步骤调节无功功率。将电网中存在的无功功率与系统中期望的无功功率进行比较，直至“＝0”。然后ARPCD将功率聚集到配电网，测量系统所需的无功功率的大小，以改善电压、功率因数等网络参数。在这种情况下，由于用电需求的变化不频繁，所以定义了每15min间隔进行分析。

4投切元件的温升试验检测分析

在检测投切元件的温升试验前了解设备工作形式，按照GB/T15576-2008标准对一体式机电开关、分体式机电复合开关、晶闸管电子开关等不同形式复合开关参照规定进行温升检测。复合开关检测补偿控制器给定的投切信号，由开关机构控制单元向被控的电子部件及交流接触器发送接通或是断开的命令，电容器控制单元接收到指令后触发晶闸管电子开关实现电容器的零电压投入的功能，根据实际电路同时实现零电流切除功能，当电容器并联工作于电网实现稳定功能后，触发信号使晶闸管停止，电容器退出工作状态，由接触器独立运行，完成补偿投切工作。电容器与电网的连通过程中有一段时间是由晶闸管独立承担，这时就要考虑其温升是否符合规定。通过实际工作中对10、35kVA的无功功率补偿装置的机电开关、晶闸管电子开关、分体式机电复合开关投切元件进行了实际的检测。通过对35kVA和10kVA温升试验的分析，在相同容量的无功功率补偿装置条件下，对机电开关、晶闸管电子开关、分体式机电复合开关不同的投切元件进行实际测量，发现温升最低的是复合开关，温升最高的是晶闸管电子开关，温升在两者之间的是接触器工作模式的机电开关，通过实际检测得到了较清晰的基础数据。

5涌流试验检测

该装置设计了励磁涌流检测、励磁涌流检测、支路补偿装置在制动瞬间可产生高幅值、高频涌流。在电流到达一限位固定后，容易损坏电容器，使继电器装置启动。的需要在采伐频繁的地方，防治涌水尤为必要。结合线性动态电路控制理论，确定了开关合闸后的涌流值的大小主要受供电电压、电容电感、输入电压等参数的影响浪涌电流的最大值产生在电源电压的瞬时值上，高幅值相对接近下情况。采用补偿支路电抗器可显著降低涌流电流。励磁涌流试验电压在相关规定中没有明确规定，要求确定最大值最好的试验电压主要是由于它的闭合电压和电流会产生一定的的影响。在具体的检测过程中，在补偿装置支路输入系统电压值为了保证实验的准确性，要求准确记录支路的输入电压值。涌流电流检测的目的是保证保护支路元件的正常运行。从测试中可以看出，电路涌流电流受到电容输入前电流的电压的影响许多通断开关定义两个通断开关之间的时间间隔。在现实在试验中应注意这一点，要求在电容器放电完毕后进行检测。

结语

综上，通过对低压成套无功功率补偿装置检测试验分析，综合以上分析与分布相结合的半导体电子开关与机电开关并联的复合开关工作方式，比其他的方式有较高优势，这些检测数据分析的希望成为制造厂商选用元件、完善技术措施的依据，为进一步保证低压成套无功功率补偿装置的可靠性提供基础的数据作为参考。

参考文献

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