好文轉(zhuǎn)載：低壓供配電系統(tǒng)無(wú)源型無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

好文轉(zhuǎn)載：低壓供配電系統(tǒng)無(wú)源型無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)探討

原創(chuàng)： 辛皓天 梁曉亮 亞洲電能質(zhì)量聯(lián)盟 

一概述

為滿足供電公司對(duì)用電企業(yè)公共連接功率因數(shù)的考核，以及降低線路無(wú)功線損、降低變壓器無(wú)功損耗、提高變壓器使用效率等眾多需求。各工商企業(yè)均會(huì)在高低壓供配電系統(tǒng)中設(shè)置有源或無(wú)源的無(wú)功補(bǔ)償裝置，現(xiàn)目前應(yīng)用最廣的依然是無(wú)源型電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置。在運(yùn)行管理中，無(wú)源型無(wú)功補(bǔ)償裝置故障率居高不下，因電容器故障引起的爆炸、火災(zāi)等安全事故屢見(jiàn)不鮮，如：若負(fù)載側(cè)諧波電流過(guò)多的流入低壓無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償支路，將造成鐵芯電抗器發(fā)熱、無(wú)功補(bǔ)償柜運(yùn)行溫度過(guò)高；加速電容器老化調(diào)諧點(diǎn)偏離，長(zhǎng)期運(yùn)行存在諧振的風(fēng)險(xiǎn)。

本文針對(duì)在相對(duì)較小的低壓供配電系統(tǒng)內(nèi)，無(wú)源型無(wú)功補(bǔ)償裝置電容器、電抗器的選擇問(wèn)題進(jìn)行仿真計(jì)算與對(duì)比，以計(jì)算在小容量供配電系統(tǒng)中，電容器安裝容量大小、電抗率的選擇對(duì)流入電容器組諧波電流的影響。

二調(diào)諧點(diǎn)的常規(guī)選擇

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，串聯(lián)電抗器調(diào)諧點(diǎn)次數(shù)應(yīng)小于負(fù)荷諧波特性的最小次數(shù)。

例如：負(fù)荷中存在5次諧波電流，則低壓無(wú)功補(bǔ)償電容器的電抗率應(yīng)選擇7%（調(diào)諧點(diǎn)3.77）左右；若存在3次諧波電流，則電抗率應(yīng)選擇14%（調(diào)諧點(diǎn)2.67次）左右。

目前大多數(shù)企業(yè)均采用6脈整流變頻器裝置以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)線工況的變化，而6脈整流變頻裝置的特征諧波為6N±1次（如：5次、7次、11次、13次等），故大多數(shù)低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置電抗率設(shè)置為6%或7%。

三常規(guī)技術(shù)方案對(duì)比

3.1電抗器在低壓供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的作用

目前低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置電抗器主要作用有以下幾點(diǎn)：

1）避免負(fù)載側(cè)諧波電流被放大后流入系統(tǒng)；

2）使負(fù)載側(cè)諧波電流盡可能少的流入低壓補(bǔ)償電容器組，保護(hù)電抗器、電容器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3）增大補(bǔ)償電容器前端的短路阻抗，避免電容器組在投切時(shí)，涌流過(guò)大。

3.2各方案仿真對(duì)比

3.2.1  對(duì)比方案選擇

本次仿真計(jì)算以表3-1三個(gè)方案的參數(shù)作為計(jì)算依據(jù)，方案以同一短路容量的低壓供配電系統(tǒng)、不同電容器安裝容量與不同電抗率的選取為原則進(jìn)行對(duì)比仿真（仿真計(jì)算模型見(jiàn)附錄A）。

其中K_h為各次諧波電流濾波系數(shù)；I_sh為流入系統(tǒng)的各次諧波電流；I_ιh為諧波源的各次諧波電流。例如：負(fù)載產(chǎn)生5次諧波電流約81%將流入系統(tǒng)，約19%將流入電容器組中。

3.3對(duì)比結(jié)果

以5次諧波電流為例：

方案一（70kVar、7%串抗）：流入低壓無(wú)功補(bǔ)償單組電容器組的5次諧波電流約為19%。

方案二（35kVar、7%串抗）：流入低壓無(wú)功補(bǔ)償單組電容器組的5次諧波電流約為10%。

方案三（70kVar、14%串抗）：流入低壓無(wú)功補(bǔ)償單組電容器組的5次諧波電流約為6%。

由上述對(duì)比可見(jiàn)，為避免負(fù)載側(cè)產(chǎn)生的諧波電流過(guò)多流入單組電容器組，方案三的效果最佳。

四結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上仿真分析，筆者認(rèn)為在無(wú)源型低壓無(wú)功補(bǔ)償集成時(shí)，尤其是小容量低壓供配電系統(tǒng)，單只電容器安裝容量與電抗率的選擇，需要綜合考慮影響系統(tǒng)短路容量的參數(shù)（如：供電變壓器容量、變壓器短路阻抗、系統(tǒng)阻抗）、電容器組對(duì)諧波電流的耐受程度等問(wèn)題。

在成本滿足條件的情況下，盡可能的選擇14%的電抗率或單只電容器容量盡量選的小，以免諧波電流過(guò)多的流入補(bǔ)償電容器組，影響企業(yè)供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

故筆者認(rèn)為這也是為何有群友在群內(nèi)提出有國(guó)外學(xué)者認(rèn)為，無(wú)論負(fù)載側(cè)的諧波電流特性是否有3次諧波電流的存在，均建議電抗率選擇14%的原因所在。

相關(guān)推文 |

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償在汽車焊接車間工程應(yīng)用的研究

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波裝置在中頻加熱設(shè)備諧波治理的案例

“動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波裝置”在橡膠行業(yè)上應(yīng)用案例

工廠供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合測(cè)試評(píng)估

建筑樓宇供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量治理探討

上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理

低壓靜止無(wú)功發(fā)生裝置測(cè)試案例

電能質(zhì)量產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)

三相負(fù)荷不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置測(cè)試案例