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提高无功补偿装置补偿精度的方法

发布时间:2023-09-27 16:46:55 无功补偿技术专题 作者:wangspower浏览:

        决定无功补偿装置的补偿精度主要体现在2个方面:
       1,无功补偿控制器的测量精度
       现在无功补偿控制器的采样电流输入大多为5A规格,在廉价的无功补偿控制器中为了降低成本而使用取样电阻直接取样,并且为了减低损耗取样电阻值选的较小,当满载时取样信号只有零点几伏,当轻载时由于取样信号过低而检测不到信号,从而判断为系统空载而切除电容器,因此造成欠补偿。
       要实现精确的无功补偿就必须对无功电流进行准确的测量,因为电压的变化范围较小,因此对电压的测量精度要求不高,通常有1%的测量精度就足够了。通常的情况下,不测量电压也可以实现很好的无功补偿控制,对电压的测量主要是为了实现过压、欠压、以及缺相等保护功能。
       对电流的测量灵敏度要求要高一些。对于使用8位单片机的低档控制器,测量灵敏度要达到1%以上。注意这里强调的是“测量灵敏度”而不是“测量精度”,1%的电流测量灵敏度即相当于可以区分1%的电流变化,例如电流互感器的一次电流为500A,则意味着可以区分从100A到105A的电流变化,并不要求100A的电流测量值绝对准确。
       对于使用DSP或32位单片机的高档控制器,测量灵敏度要达到0.1%以上,否则就谈不到高档了。同样的道理,测量的灵敏度要达到0.1%,意味着测量值应该有4位有效数字,但同样并不要求绝对准确。对无功补偿控制器要求0.1%的测量精度是不现实的,也没有实际意义。但是控制器的测量值最好能在现场进行校正。
       对功率因数测量的灵敏度最好要达到0.001。准确地说,应该是对相位差的测量要求,因为测量无功功率并不需要使用功率因数值。这里要强调一点,对无功电流的计算应该使用Iq=I×sinφ的公式来进行计算,而sinφ的值应该根据相位差的值直接进行计算,不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式计算,否则当相位差在0度附近时,cosφ的微小变化会导致sinφ的很大变化,导致sinφ的值误差太大。例如cosφ=0.99时,对应的相位差是8.1度,对应的sinφ值为0.14,意味着0—0.14之间其他sinφ值检测不到。
       对相位差的测量要求达到整个-180—+180度范围。有一些控制器具有电流互感器接反的自动识别功能,这种控制器以有功必须为正值来判断互感器的正反,相当于-90—+90度范围,这就可能以下的问题:
      (1)当负荷处于发电状态时会出现检测错误。
      (2)当负荷为纯电感或纯电容时,由于有功电流约等于零,可能会将电感误判断为电容或者将电容误判断为电感。而负荷为纯电容的状态经常会出现,例如负荷为单一大负荷而负荷停机时,无功补偿电容器尚在运行,于是变压器二次电流就变为纯电容电流,如果将这个电流误判为电感电流,控制器就会继续投入电容器,直至将所有的电容器全部投入运行,造成严重的过补偿现象。
       2,无功补偿装置的电容器布置结构
       由于电容器的容量是固定的,为了能够控制补偿装置的补偿量,无功补偿装置大多安装若干台同样容量的电力电容器,控制电容器的投入数量,就可以控制总的补偿量。
       采取这种电容器布置结构其补偿的步进台阶就是单台电容器的容量。按标幺值计算,设总补偿量为1,则步进台阶为电容器数量的倒数。例如:在一套补偿装置中安装了10台20Kvar的电容器,则总补偿量为200Kvar,步进台阶为20Kvar。按标幺值计算,步进台阶为1/10。这种设计方案比较简单,也比较容易使电容器循环投切。缺点是步进台阶过大,即使安装了15台电容器,步进台阶仍然为1/15,在被补偿用户负荷较轻时,仍然不能取得良好的补偿效果。
       还有一种设计方案是将电容器容量按2进制排列,例如最小的电容器为5Kvar,然后依次为10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar、160Kvar。这种方案使用的电容器数量最少,步进台阶也最小,总容量310Kvar的补偿装置只安装6台电容器,步进台阶为5Kvar,标幺值为:5/310=1/62。这种方案的致命缺点是电容器的投切过于频繁。例如当系统需要的补偿量为150Kvar时,需要投入10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar共4台电容器。当系统需要的补偿量增加到160Kvar时,需要将10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar共4台电容器切除,然后投入160Kvar电容器。反之当系统需要的补偿量为减少到150Kvar时,需要将切除160Kvar电容器,然后投入10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar共4台电容器。
       更为严重的问题是:当其中某一台电容器出现故障以后,会导致振荡现象。例如当20Kvar电容器损坏而系统需要的补偿量为150Kvar时,首先投入10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar共4台电容器后发现欠补偿20Kvar。然后将10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar共4台电容器切除,投入160Kvar电容器后又发现过补偿10Kvar。再切除160Kvar电容器,投入10Kvar、20Kvar、40Kvar、80Kvar共4台电容器后又发现欠补偿20Kvar。如此反复,即导致振荡现象发生。

       最好的设计方法是使用若干台相同容量的电容器,再使用一台1/2容量的电容器和一台1/4容量的电容器。例如阶梯式无功补偿控制器为例:使用8台20Kvar的电容器、1台10Kvar的电容器和1台5Kvar的电容器。这时共使用10台电容器,总补偿容量175Kvar,步进台阶为5Kvar,标幺值为:5/175=1/35。这种设计方案的步进台阶已经足够小,可以实现足够的补偿精度,满足各种场合的需要。8台相同容量的电容器可以实现循环投切,1/2容量的电容器和1/4容量的电容器的投切虽然可能频繁一些,但是由于容量小,投切频繁一些没有问题。