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隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,大幅增加的無功負荷不僅增大供電系統(tǒng)的損耗,更有可能引發(fā)繼電保護故障與計量誤差。因此,選擇合適的補償方式,科學(xué)合理地在電網(wǎng)中裝設(shè)無功補償裝置,依據(jù)分層分區(qū)、就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則進行配置,快速有效地補償無功功率,在節(jié)能降損、提高電能質(zhì)量乃至整個系統(tǒng)穩(wěn)定性方面都有著非常重要的現(xiàn)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(jié)合的方式:?分散安裝在用電端,主要用于提高功率因數(shù)、降低銭路損耗;?集中安裝在變電站內(nèi),有利于穩(wěn)定電壓水平。

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TSC低壓無功補償裝置3大優(yōu)勢：

1)??設(shè)備投資小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積以及耗能小;

2)?無諧波污染、無投切振蕩、不發(fā)生過補償;

3)?動態(tài)跟蹤無功變化、精確控制投切時刻實現(xiàn)晶閘管頻繁快速投切,?對三相不平衡負荷可以分相補償?shù)葍?yōu)點,

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近年來,TSC(雙向反并聯(lián)晶閘管投切電容器)低壓無功補償裝置以其3大優(yōu)勢取代傳統(tǒng)的并聯(lián)電容器、串聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、同步調(diào)相機和靜止型動態(tài)無功補償裝置,在低壓配電系統(tǒng)的無功補償中獲得快速發(fā)展和應(yīng)用。

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改善投切質(zhì)量的優(yōu)化措施：

1、投切開關(guān)優(yōu)化：

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

開關(guān)在接通和斷開的瞬間具有可控硅過零投切的優(yōu)點,由晶閘管精確控制電容器投切時刻,實現(xiàn)電容器的無涌流投入;而在正常接通期間又具有機械開關(guān)無功耗的優(yōu)點,由接觸器來保持電容器的連續(xù)運行。此結(jié)構(gòu)集成了兩者該應(yīng)用領(lǐng)域中兩代傳統(tǒng)產(chǎn)品(MSC和TSC)各自的優(yōu)點[6],并完全克服了二者原理性和結(jié)構(gòu)性的缺點,滿足了電力系統(tǒng)無功補償電容器在“投入一運行一切除”全過程對開關(guān)產(chǎn)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(jié)合整個無功補償裝置來講,控制器根據(jù)系統(tǒng)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(fā)電路,由觸發(fā)信號來控制晶閘管的開通和關(guān)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(fù)合開關(guān)的工作過程如圖3所示。

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圖3? 投入電容時復(fù)合開關(guān)工作過程

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2)?切除時:切除電容時復(fù)合開關(guān)的工作過程如圖4所示。

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圖4? 切除電容時復(fù)合開關(guān)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(yōu)化

在380V的低壓無功補償?shù)膽?yīng)用中,常見的分組類別及相應(yīng)的投切方式大致分為:等值分組循環(huán)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(yōu)勢和控制盲區(qū),各分組結(jié)構(gòu)的特點及性能的優(yōu)劣對比見表1。減小這些控制盲區(qū),可以避免投切振蕩,有利于提高TSC控制系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟性。

表1中:?n為補償電容組數(shù);?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(yōu)化設(shè)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(lián)電容器分組容量的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

1)在電容器分組投切時,母線電壓波動應(yīng)滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標準的要求,并應(yīng)滿足系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)控要求。

2)當分組電容器按各種容量組合運行時,應(yīng)避開諧振容量,不得發(fā)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(cè)母線的任何一次諧波量均不應(yīng)超過現(xiàn)行國家標準GB/T14549《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的有關(guān)規(guī)定[12-15]。

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當裝置采用混合分組實現(xiàn)自動投切,確定其分組容量應(yīng)考慮遵循如下原則：

1)為避免過補償,分組容量應(yīng)盡可能地??；

2)為避免控制復(fù)雜、造價過高,分組容量值檔位設(shè)置不宜過多;

3)為避免投切過頻,可考慮小容量電容器實現(xiàn)循環(huán)投切,分擔投切次數(shù)。

需要指出的是,電容器串聯(lián)電抗器后的實際輸出容量應(yīng)符合：

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式中:Q1為未串聯(lián)電抗器時輸出的無功功率;Q2為串聯(lián)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(wǎng)TSC無功補償控制過程中,采用可控硅與接觸器并聯(lián)作為投切開關(guān)的主電路結(jié)構(gòu),選擇二進制分組與等容分組相結(jié)合的混合電容分組形式,科學(xué)合理地設(shè)計分組容量值等方式來把握投切時刻,降低了開關(guān)工作能耗,提高補償精度以及元件及設(shè)備安全系數(shù)。

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整套低壓TSC無功補償裝置的控制精度高、設(shè)備投入小、系統(tǒng)穩(wěn)定性強,完全滿足了電力系統(tǒng)無功補償電容器投入、運行、切除全過程對開關(guān)產(chǎn)品的特殊功能需要,延長了電容器的使用壽命。