无功补偿控制器及动态补偿装置工作原理无功补偿控制器及动态补偿装置工作原理.pdf

无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数， 降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功 率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择 补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选 择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触 器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延 时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是 防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时， 如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性 时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功 率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电 系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或 无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ 超前且》 0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投 入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ 不满足要求 时，如COSΦ 滞后且 《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ 如还不 满足要求，控制器则延时一段时间 （延时时间可整定），再投入一组电容器，直 到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ 《0.98，即呈容性载荷时，那么控 制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时 就要先切除。如果把延时时间整定为 300S，而这套补偿装置有十路电容器组， 那么全部投入的时间就为30 分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能 是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现 这样的情况。当控制器监测到COSΦ 〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投 入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切 除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切 关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再 考虑补偿效果。 2．瞬时投切方式 瞬时投切方式即人们熟称的”动态”补偿方式，应该说它是半导体电力器件 与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个 周波至1 个周波内完成采样、计算，在2 个周期到来时，控制器已经发出控制信 号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20－30 毫秒内就完成一 个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作 为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制 造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从 性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。 动态补偿的线路方式 （1）LC 串接法原理如图1 所示 这种方式采用电感与电容的串联接法，调节电抗以达到补偿无功损耗的目 的。从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无 功损耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1 组电容器即可，不需要 再分成多路。既然有这么多的优点，应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求 选用的电感量值大，要在很大的动态范围内调节，所以体积也相对较大，价格也 要高一些，再加一些技术的原因，这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用 者很少。 （2）采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关，较常采用的接线方式 如图2。图中BK 为半导体器件，C1 为电容器组。这种接线方式采用2 组开关， 另一相直接接电网省去一组开关，有很多优越性。 作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管，其优点是选材方便， 电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧 毁，所以保护措施要完善。当解决了保护问题，作为电容器组投切开关应该是较 理想的器件。动态补偿的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重 要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，还要有较 高的自识别能力，这样才能达到最佳的补偿效果。 当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令（投入一组或多组电