Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償(也稱'隨機補償'、'隨器補償')

1、補償原理

1)電動機空載無功功率補償就是當(dāng)單臺電動機在7.5kW及以上時，以電動機的空載無功功率為基數(shù)，乘以適當(dāng)補償系數(shù)進行電容量的配置，實行就地補償。這種補償方式是將電容器安裝在電動機旁，電容器與電動機直接采用一套控制和保護裝置或接在控制斷路器或磁力啟動器的下樁頭和電動機一起投切。

2)變壓器為完成電能的變壓和傳輸，必須從電網(wǎng)中吸收無功功率用來建立主磁通，這是必不可少的。輸配電網(wǎng)絡(luò)中成千上萬臺配變消耗著大量無功功率。變壓器空載無功功率補償就是隨變壓器配置一定數(shù)量的電容器，用電容器發(fā)出的無功功率來供給變壓器完成主磁通的建立，而不從電網(wǎng)吸收無功功率來建立主磁通。

2、補償容量的確定

1)利用電動機空載電流計算補償容量

①按下式計算補償電容器容量Qc

式中: K -為補償系數(shù),一般取K =0.9， Ue -為額定電壓(kV)

②實測空載電流 ,代入⑴式中得Qc

2)變壓器隨器補償容量確定的原則:補償容量不超過配變空載無功功率即空載運行時不發(fā)生倒送。過補償會造成變壓器空載時無功功率倒送和產(chǎn)生電磁諧振，尤其在電源缺相運行時，可能發(fā)生鐵磁諧振過電壓，造成燒毀設(shè)備事故。

Ⅰ0%-變壓器空載電流百分值

Se -配變?nèi)萘?kV)

K-補償系數(shù)，一般取0.90

3、TBBX型無功就地補償裝置

Ⅱ、10kV(6kV)線路的無功補償

1、線路補償?shù)脑?/p>

由于用戶端隨機、隨器、隨荷補償?shù)牟煌耆蛭催M行補償，線路上仍有大量的無功負荷在傳輸。采用在10kV(6kV)線路上并聯(lián)高壓電容器實現(xiàn)就近補償，以降低線路傳輸電流，降低線路損耗，這就是線路無功補償。

2、線路補償容量的確定

線路補償電容器裝置一般安裝在室外電線桿上，設(shè)有自動投切裝置，所以只能進行固定補償。為此選定的電容器容量必須為線路流動的最小無功負荷，否則會發(fā)生無功倒送。所以要進行線路無功補償就必須實測低谷時期無功負荷，然后確定無功補償容量。

3、線路電容器安裝地點及具體容量

①無功負荷沿線路均勻分布

根據(jù)理論計算，從降低線損的角度看，以下補償容量和安裝位置為最佳值:

由表可知:配電線路上電容器的安裝組數(shù)越多，降損效果越大，但這給運行維護帶來不便，相應(yīng)的增加了工程投資，而且隨安裝組數(shù)增加，對應(yīng)于增加單位補償容量所得到的無功線損下降率減少，因此，一般對于均勻分布負荷的配電線路，以安裝一組補償電容器為宜，最多兩組就足夠了。

②無功負荷沿線路非均勻分布

在一個供電區(qū)內(nèi)，各條線路的負荷往往是不均勻的，不能機械套用以上公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，而應(yīng)具體計算具體確定補償方案。在此不做詳細介紹。

4、采用線路電容器補償?shù)奶攸c

線路電容器補償裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價低，容量選擇適當(dāng)，補償效果也較好，缺點是運行環(huán)境惡劣、維護困難。本裝置控制箱和投切箱子分體控制，方便操作維護，不會對操作人員造成事故傷害。

5、線路用柱上式高壓無功自動補償裝置

柱上式高壓無功自動補償裝置(以下簡稱裝置)適用于10千伏或6千伏配電線路中，通過對電容器的自動跟蹤投切，實現(xiàn)對線路電壓和無功的綜合控制，能有效的提高線路的功率因數(shù)、降低線路損耗、改善供電線路電壓質(zhì)量。

本裝置可根據(jù)用戶技術(shù)要求設(shè)定參數(shù)，裝置自行判斷、分析，通過時間、電壓、時間電壓、功率因數(shù)和電壓無功五種控制方式，實現(xiàn)高壓并聯(lián)電容組的自動投切。同時本裝置還具備完善的保護功能，具有電容器過流速斷保護、過流保護、過電壓保護、欠電壓保護、電容器延時保護、機構(gòu)故障保護、缺相保護、拒動保護和日動作次數(shù)限制等功能，還具有有線和無線通訊功能。

本裝置選用電容器投切專用真空接觸器作為電容器的投切開關(guān)。將接觸器、控制電源變壓器等放置在不銹鋼箱體內(nèi)，自動控制裝置放在小控制箱內(nèi)，并與高壓并聯(lián)電容器及跌落式熔斷器、避雷器等安裝在一根線桿上，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)試方便。

Ⅲ、變電所10kV(6kV)母線的無功補償(也稱'變電站集中補償')

一般用戶端補償和線路補償很難全部補償?shù)粲脩羲锜o功功率。特別是我國特定的經(jīng)濟狀況，許多地區(qū)用戶補償和線路補償由于經(jīng)濟條件所限，補償裝置很少，所以有大量無功功率要由上一級電網(wǎng)經(jīng)過主變壓器流入配電網(wǎng)絡(luò)。變電所10kV(6kV)母線無功補償指在變電所10kV(6kV)母線上并聯(lián)電容器組，用其發(fā)出的無功功率滿足變電所下級10kV(6kV)配電網(wǎng)絡(luò)的需要。

2、變電所電容器容量的確定

⑴一般新上變電所電容器補償容量按主變?nèi)萘康?0-30%配置。

⑵按實際無功負荷進行配置，一般取正常無功負荷偏低一點進行配置。具體確定方法參見以下說明。

①只裝設(shè)一組電容器

一組電容器容量應(yīng)按以下原則進行配置:取一QC讓下圖(b)中陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補償效果越佳。

24小時無功負何變化及補償容量確定圖

注:圖(a)表示的是連續(xù)24小時實際無功負荷的變化情況。圖(b)是將24小時無功負荷按從小到大的順序排列的無功負荷圖，便于問題的分析。

②裝設(shè)多組電容器

一般按最大無功負荷配置電容器總?cè)萘?，然后分成幾組，每組容量為Qc/N，再確定每組由幾個電容器并聯(lián)而成，每組通過一個接觸器并網(wǎng)運行。圖中所示電容器組數(shù)越多，補償效果越好。QC1、QC2取值應(yīng)使下圖陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補償效果越佳。

3、高壓無功自動補償裝置簡介

TBBV系列電壓無功綜合自動補償成套裝置(簡稱無功補償成套裝置)，適用于35~220kV變電站6kV、10kV或35kV的電網(wǎng)中。裝置根據(jù)母線電壓的高低和無功功率的需求狀況，通過對變壓器有載調(diào)壓分接頭的自動調(diào)節(jié)和并聯(lián)電容器組的自動跟蹤投切，來實現(xiàn)對變電站電壓和無功的綜合控制，保證供電電壓質(zhì)量和功率因數(shù)達到期望要求，從而達到降低電能損耗，減少電壓波動，提高設(shè)備利用率的目的。

⑴裝置的保護

在設(shè)備安全運行上如何及時發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障，發(fā)現(xiàn)故障后盡快的把故障電容切掉，是保證高壓無功補償設(shè)備安全運行、避免爆炸事件發(fā)生的根本條件而電容器早期故障的發(fā)現(xiàn)，用常規(guī)的電流保護不容易解決，原因是單只高壓電力電容器內(nèi)部是由多個小單元電容器串聯(lián)而成，額定電壓分配在每個單元電容器上，電容器損壞時，首先是內(nèi)部一個單元電容發(fā)生擊穿損壞，這時電流增大很小，用常規(guī)的電流保護不會動作。

電容器組綜合保護裝置設(shè)計有故障和事故有兩種保護。故障保護能及時發(fā)現(xiàn)電容器的早期擊穿故障，避免由故障發(fā)展到事故狀態(tài)。事故保護能避免事故擴大向上一級蔓延。故障保護設(shè)計有三個保護層面，第一層電壓不平衡保護，第二層1段過流保護，第三層2段過流速斷保護。電容器內(nèi)部某個小單元電容發(fā)生擊穿短路時，電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯，每組電容器的零序電壓是由并聯(lián)在每相電容器上的PT構(gòu)成開口三角檢出的，不受任何外界及電源不平衡的影響，只有電容器組三相容量發(fā)生不平衡時才會出現(xiàn)，所以這種保護能準(zhǔn)確及時的發(fā)現(xiàn)電容器的早期故障，盡快的把故障電容器切除掉，避免爆炸事件的發(fā)生。1段過流保護和2段過流保護過電流的整定值整定在額定電流的1.25-1.45倍，并與時間定值配合使故障保護更加可靠，保證設(shè)備安全運行，使電容器有故障發(fā)生時不會發(fā)生爆炸著火事故。

⑵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及特點

裝置放置在電容室內(nèi)，把每組的真空接觸器、避雷器、隔離開關(guān)、放電線圈、電抗器以及電容器集中放置在一個柜子內(nèi)，每臺是獨立的一套單元，可以獨立的進行投切控制及保護。采用分體式柜體，方便運輸和安裝;運行更加安全可靠;每組電容器放在一個分體柜內(nèi)，一旦出現(xiàn)故障，不會對其它部件造成影響;便于維修，可分組檢修，不影響其它設(shè)備的正常運行。

IV、其它的高壓無功補償裝置介紹

1、TBBHW-10/6KV高壓集合式無功補償成套裝置

戶外型裝置主要組成部分:隔離開關(guān)帶接地，空芯串聯(lián)電抗器，集合式電容器，過電壓保護器及放電計數(shù)器，全密封放電線圈，熱鍍鋅支架圍欄母線絕緣支柱等。

2、TBBX-10/6KV高壓戶外框架式無功補償成套裝置

戶外型裝置主要組成部分:隔離開關(guān)帶接地，空芯串聯(lián)電抗器，電力電容器，過電壓保護器及放電計數(shù)器，全密封放電線圈，熔斷器，熱鍍鋅支架圍欄母線絕緣支柱等。

3、TBBX-24/35KV高壓框架式無功補償成套裝置

戶外,戶內(nèi)型裝置主要組成部分:隔離開關(guān)帶接地，空芯/鐵芯串聯(lián)電抗器，電力電容器，過電壓保護器及放電計數(shù)器，三柱差壓全密封放電線圈，熔斷器，熱鍍鋅支架圍欄母線絕緣支柱，真空斷路器，控制保護屏等。

4、TBBKV-10-6-35KV調(diào)壓型電壓無功補償成套裝置

(調(diào)壓型) 電壓無功補償自動調(diào)節(jié)裝置，該裝置突破傳統(tǒng)無功補償理念，改電容器分組投切為一次性固定投入，通過改變電容器端電壓達到改變補償容量的目的，解決了電容器投切中的過電壓、涌流等技術(shù)問題，改滯后調(diào)節(jié)為實時調(diào)節(jié),主要組成部分，隔離開關(guān)帶接地，調(diào)壓變壓器(調(diào)節(jié)開關(guān)采用真空有載調(diào)節(jié)開關(guān))，串聯(lián)電抗器，電容器，放電線圈，熱鍍鋅支架，控制保護屏等。

5、TSC-10KV/6KV高壓動態(tài)無功補償裝置

高壓TSC動態(tài)無功功率補償裝置由光纖觸發(fā)控制系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)、脈沖變壓器、電抗器、電容器、保護元件等單元組合而成。控制系統(tǒng)由微機實時檢測電能質(zhì)量、實現(xiàn)智能投入、切除電容器組調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)的目的。當(dāng)控制器檢測實時功率因數(shù)，自動判斷出需投入的電容器組數(shù)，控制器對指定的晶閘管閥輸出控制信號、使之導(dǎo)通將電容器組投入運行;當(dāng)負載無功功率低于整定值時，控制器對對應(yīng)的晶閘管閥停止發(fā)送觸發(fā)信號，晶閘管閥導(dǎo)通截止，電容器組退出運行。以上工作狀態(tài)完全自動進行，確保投切電容器無沖擊、無涌流、無過渡過程。

6、SCV-6/10/24/35KV高壓靜止型動態(tài)濾波無功補償裝置

⑴ZRSVC主要組成部分由:磁控電抗器出線柜，電容電抗放電柜，磁控電抗器，勵磁控制箱等組成

⑵MCR型靜止無功補償成套裝置由MCR主控制單元、磁控電抗器(MCR)主體、磁控電抗器執(zhí)行單元、電抗器微機保護、電容器微機保護、電容器組、電抗器以及相關(guān)附屬設(shè)備組成。

⑶磁控電抗器(MCR)是一種全新的無功補償設(shè)備，含有晶閘管和二極管等電子元件及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，屬于電力電子智能產(chǎn)品。MCR的淵源來自磁放大器以及傳統(tǒng)的飽和電抗器，但是由于他們的響應(yīng)速度慢、損耗大、噪音大、諧波大等缺點，長期以來沒有得到廣泛的應(yīng)用，'磁閥'概念的提出，大大改善了飽和電抗器在損耗、噪音以及諧波等方面的性能，為飽和電抗器性能上的突破奠定了基礎(chǔ)，而控制技術(shù)與電力電子在飽和電抗器中的創(chuàng)新應(yīng)用，更是根本上改變了傳統(tǒng)飽和電抗器響應(yīng)速度慢和控制困難的缺點。

7、ZRXLRDG高壓限流熔斷裝置

ZRXLRDG系列高壓大容量限流斷路保護裝置主要用于大中型發(fā)電機出口的廠用變壓器或發(fā)電機勵磁變壓器的斷路保護之用，亦可用于具有大短路電流的6 ~ 35kV線路中作斷路保護之用。

本裝置采用高壓限流熔斷器配合氧化鋅吸能元件來切除短路電流，真空斷路器切除正常和一般過載電流。實際運行中若變壓器高壓側(cè)發(fā)生短路，則高壓限流熔斷器可以在預(yù)期短路電流峰值到來之前快速熔斷，同時熔斷器產(chǎn)生的弧壓將電流迫入氧化鋅電阻中快速吸收衰減，使得短路回路快速開斷。正常開斷和合理的過載開斷則由真空斷路器完成。裝置內(nèi)根據(jù)用戶要求可選配高壓真空斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、新型無間隙三相組合式限壓器等設(shè)備，并可組成用戶所需的各種高壓開關(guān)柜。本裝置采用高壓限流熔斷器和高能氧化鋅電阻的組合方案，將斷路器的控制與保護作用分離。

在正常運行情況下，真空斷路器作為負荷開關(guān)使用，完成正常負荷電流下的分合閘操作;在發(fā)生突然短路事故情況下，首先由限流熔斷器熔斷限流并迅速將電弧能量轉(zhuǎn)移到高能氧化鋅非線性電阻支路。這樣既能將短路電流有效地限制到預(yù)期的水平，亦可使得系統(tǒng)電感儲能(包括發(fā)電機、線路和變壓器等)得到有效的吸收，降低限流熔斷器的吸能容量，提高組合裝置的整體斷流水平。新型無間隙三相組合式限壓器可以有效吸收運行中系統(tǒng)中包括大氣過電壓、操作過電壓各種諧振過電壓在內(nèi)的各種過電壓，其吸收過電壓能量、泄放殘壓和允許通流容量等均大于普通無間隙氧化鋅避雷器，并具有相間過電壓保護能力。