摘要：本文对低压配电网内无功功率补偿、谐波治理等技术的解决方案， 以及成套装置中所需元器件的选型进行了简单的阐述。
关键词：滤波电抗器 滤波成套装置 谐波治理 谐波抑制器
2.5.2补偿装置是否需要配置谐波治理功能(抑制或吸收)
随着各种新型电子设备/装置(主要是非线性负载)的安装使用, 在大量消耗无功功率的同时还会产生大量的谐波, 对公用电网造成了很大的“污染”。由于谐波的产生和存在, 已对电网的安全运行及用电设备的安全带来很大的危害, 而由于谐波原因造成的电力事故和经济损失也是有目共睹的。“谐波”－这一电网的公害, 现已引起相关部门越来越多的关注。
(1)根据GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的要求, 必须对各种非线性负载注入电网的谐波电压和谐波电流加以限制。当负载产生谐波或供电系统中存在谐波且超标时, 则需要设置滤波无功补偿装置。反之, 则不需要。
(2)在有些场合, 虽然谐波未超过标准的规定, 但已影响到系统的正常工作时, 也需要设置滤波无功补偿装置。
(3)在一些特殊场合, 例如:医院、宾馆、写字楼、智能小区、民航、军事、科研、精密测量、矿山、码头、冶金等, 都应该设置滤波无功补偿装置, 甚至需要配置专用的滤波装置。
(4)在同一供电系统(同一变压器)中, 当非线性负载(整流/变频、中/高频等设备, 一般情况下是谐波源)容量占总容量的25%以上时, 就应该配置滤波无功补偿装置。
笔者认为:随着科学技术的不断发展, 我国工业化程度的逐步提高, 传统的无功功率补偿装置(这种方案纯由并联电容器组构成), 在越来越多的场合将不能正常的使用, 将逐步被具有滤波功能的补偿装置以及不断出现的新型装置所取代。
2.5.3补偿装置需要采用何种控制类型
(1)当需要无功功率补偿位置的供电质量较好; 负载的无功功率变化不大(负荷相对稳定); 系统中无谐波或谐波含量较少; 可考虑采用相对固定的控制方法(固定分组、循环投切)－静态无功补偿装置。
(2)对于负载无功功率变化较大(快)而且频繁的场合;系统中无谐波或谐波含量较少; 则需要进行动态控制(非固定分组、快速编码投切)—动态无功补偿装置。
(3)对于单台的大功率平衡性负载或相对集中的小型设备, 则可考虑采用静止的就地补偿装置。
2.5.4采用何种补偿方式
(1) 当三相电压/电流基本平衡时, 采用共补或分补的补偿方式。
(2) 当三相电压/电流不平衡时, 采用共补、分补相结合的综合补偿方式。
(3) 当三相电压/电流严重不平衡时, 采用三相不平衡的补偿方式。
3 补偿装置所需元器件的选取
补偿方案确定后,
就要对制作装置所需用的元器件进行功能、质量、价格等方面的分析和选取。此项工作对制作一套性能优良, 运行安全可靠的装置来讲是至关重要的, 是不能忽视的一个环节。因为同类元器件的生产厂家不计其数, 功能不尽相同, 价格也有很大的差别, 而产品质量或寿命之间的差异就更大了。所以, 当面对五花八门的同类产品时, 有关人员就不知如何选取了, 再由于所掌握的资料不全, 更有甚者只关注产品的价格因素, 而忽略了质量水平、性能指标, 以及产品功能等内在的因素, 故往往不能选择到最合适的元器件, 甚至错误地选用了不符合使用功能要求的元器件, 为装置的安全运行埋下了隐患。
3.1 控制器的选取
控制器是无功功率补偿装置中很重要的器件, 是成套装置的指挥系统, 它的质量优劣, 功能配置, 抗干扰能力等指标, 决定了整套装置运行的质量水平。而在无人值守的运行条件下(例如:箱式变电站等), 就显得尤其重要, 在选型时更要慎重。时更要慎重。更要慎重。
目前市场上控制器的品种很多, 型号不统一, 功能、价格的差别是很大的, 要在众多品牌的控制器中选择一种合适的, 首先要结合装置的具体情况从控制器所具有的各种功能以及控制物理量等方面来考虑, 同时也要关注价格因素。关于控制器的型号及控制物理量在有关行业标准DL/T597-1996中已有明确规定, 多数企业的产品是按此标准来命名的, 也有部分企业的产品是按自己的企业标准来命名的。无论产品型号如何命名, 关键是要视其基本功能和具体装置的配置方案来选取, 否则不是功能过剩(采购成本提高)就是功能不够而影响使用效果。
关于控制器的种类如何选择, 在有关标准DL/T842-2003中有相关的阐述。自动控制物理量可优先选择下列方式:(1)无功功率控制, 功率因数限制;(2)无功电流控制, 功率因数限制;(3)无功功率或无功电流控制, 电压限制。
另外, 经对已投入运行的补偿装置中控制器使用情况的调查发现:凡是低价格的控制器, 几乎都把功率因数作为控制物理量。在使用此类型控制器的装置中, 能够正常运行的比例很小, 故障率很高, 有的已弃之不用而改用手动控制。这是因为此类控制器的抗干扰能力较差, 同时由于采用功率因数作为控制物理量, 容易发生振荡投切, 致使接触器、电容器等元器件的损坏。在此提请有关人员关注。
3.2 投切器的选取
对于无功功率补偿装置来说, 选择何种电容器投切执行机构, 对整套装置的安全运行是至关重要的, 目前用于电容器投切的执行元件有多种, 归纳起来主要有：
(1)普通接触器
此种产品属早期的方案, 目前已基本淘汰不用。
(2)电容器专用接触器
此种产品是在普通接触器的基础上增加限流电阻或限流线圈的方案来限制合闸涌流的。由于此产品安装接线方便、运行费用低且价格低廉, 是目前市场上的主导产品。但此类产品仍然会产生投切涌流和关断时的过电压, 故仅适用于负载无功功率变化不大且不频繁、系统工作较平稳的场合。另外, 此类产品生产厂家重多, 名称、型号繁杂, 质量、价格相差很大, 请在选用时注意。
(3)无触点电子开关
此种产品是由晶闸管(可控硅)及过零触发、吸收保护等电路组成的投切器。随着动态无功功率补偿装置的推广应用, 制作技术的不断提高, 同时晶闸管模块的价格也大幅度下降, 使得该种投切器的应用量正逐步增加。但此类产品的组装工艺复杂、体积较大、功耗较高、发热严重(需配置专用散热器及排风扇)、价格偏高。而且在运行时会产生谐波, 对系统会产生一定的干扰和影响。