10kV配变动态无功补偿方案研究.pdf

科技论坛 1 概述 10kV配电变压器作为电网与用户连接的末端设备， 直接与用电客 户相连， 对其进行快速精确的无功补偿， 可以直接改善用户电能质量， 并将无功流动控制在较低电压区域内，减少传输损耗。因此深入研究 10kV配电变压器动态无功补偿方案， 对实现供电企业和用电企业效益 双赢具有十分重要的意义。 通过对国内外相关研究的分析总结， 本文提 出一种基于TSC装置的10kV配变动态无功补偿方案。 2 10kV配变动态无功补偿方案设计 2.1补偿方案概述。方案选择在10kV配电变压器的低压侧配电箱 内， 结合智能配变终端， 装设无功补偿装置， 以完成电能优化等目的。 综 合考虑配变台区结构相对简易、 造价较低等特征， 选用以TSC为主的电 容补偿器。经过对比研究， 在控制方式及检测量方面， 方案选择采用： 2.1.1功率因数与无功功率相结合的补偿方式。在功率因数高于电 网公司要求的设定值的同时，以配变无功缺额剩余值低于未投入电容 器组容量最小值为补偿完成判据， 避免了重载时无功剩余量较大， 补偿 设备闲置的问题。 2.1.2控制策略与负载特性相结合的补偿方式。针对不同的配电变 压器， 如公用变压器， 主要承担居民的生活起居供电， 无功总量较低， 以 分补为主； 对于厂矿企业的专用变压器， 三相无功总量较高， 功率因数 设定值适当升高， 提高补偿要求， 以共补为主， 尽量减少配电网中无功 功率流动范围。 方案流程图如图1所示。设备在配电变压器二次侧安装调试完毕 后， 首先对设备进行初始化处理， 提高补偿可靠度。通过对二次侧数据 的实时监测、 采集并计算、 分析， 判断功率因数是否满足设定值要求， 如 发现功率因数低于设定值， 将无功缺额导入设备控制单元， 根据控制程 序， 实现电容器组的投入或者切除， 达到提高功率因数， 最大限度减少 配网中流通无功功率的目的，完成一次无功补偿。通过实时的数据监 测， 对配变无功波动实现闭环控制， 完成动态无功补偿。 2.2 功能模块方案设计。硬件系统主要由单片机控制器、 TSC 型补 偿器、 信号调理单元、 A/D 转换单元等组成， 出于经济实用性考虑， 分别 选用 STC12C5620AD 系列单片机作为核心控制器， 采用晶闸管投切电 容器装置作为补偿器， 结构示意图如图2所示。 2.3公用变压器综合补偿方案设计。 10kV公用变压器靠近用户端， 直接与用电设备相连接， 虽然三相无功差异较大， 平衡度很低， 但由于 设备负荷容量有限， 没有厂矿企业的大型电动机， 无功功率总量较小， 波动范围不大。针对公用变压器这一特点，公变无功补偿装置安装在 10kV 公用配电变压器低压侧，控制器集成于智能配变终端内，选用 STC12C5620AD系列单片机作为中央数据处理单元，综合二次设备电 压、 电流互感器等， 完成信号调理、 AD 转换、 控制中断、 系统通信、 数据 存储以及对电容器组的驱动等主要功能。 TSC电容器组设置六组， 容量 比按照1： 1与1： 2： 4： 8的形式分配， 前两组小容量电容器组接线方式为 三角形连接， 主要以共补方式进行投切， 后 4 组容量按比例系数为 2 的 等比数列进行分组， 接线方式为星形连接， 主要在完成共补补偿后， 对 各相剩余无功容量从单位1到单位15容量的分补补偿。 这样的分组及 容量分配方案， 可以充分利用电容器组自身容量， 减少经济投入， 并能 在一定程度上降低投切振荡发生的概率。 2.4专用变压器综合补偿方案设计。10kV 专用配电变压器一般专 门供大中型企业使用， 配接三相大中型负载， 无功功率数值很大， 需要 大量补偿， 针对专用变压器这一特点， 专变无功补偿装置安装在 10kV 专用配电变压器用户侧，晶闸管投切电容补偿器仍然装备六个电容器 组， 容量比按照 1： 1： 1 与 1： 2： 4 的形式设置， 前面 3 组电容器组采用三 角形连接方式， 并选择大容量电容器， 完成对A、 B、 C三相中大部分无功 功率的共补补偿， 后三组采用星形连接方式， 电容器组容量依照等比数 列设置， 并选择小容量电容器构成， 高效的完成从单位 1 到单位 7 容量 的分补补偿。 结束语 通过 MATLAB 软件对本方案进行了仿真分析， 验证了所提方案的 准确性和可行性， 并且该方案符合电网的实际情况， 设备利用率高， 一 定程度上克服了目前配变无功补偿设备冗余， 终端接线复杂的缺点。 同 时方案还对 10KV 配变本身感性无功功率做出了直接有效的补偿。依 照我国现行配变管理办法， 特别是对于迫切需要补偿的专用变压器， 补 偿装置直接由用电单位对其装配与运维， 使得方案的经济性、 投资成本 成为影响可行性的关键因素， 该因素使得方案设计存在一定的局限性。 随着我国创新型国家发展战略的实施，在10kV配变无功补偿领域， 一 定可以研发出价格合理、 性能优异的补偿装置， 能够克服电容器组分级 补偿的弊端， 实现更高效、 更精确的动态无功补偿。 参考文献 1邹继波.论电力网中的无功补偿J.应用能源技术， 2007(1)： 45-50 2李广宇， 周和.10kV 配电变压器低压侧无功补偿方式探讨J.低压电 器， 2014 10kV 配变动态无功补偿方案研究 宿广福 1 姚 毅 1 王 晖 2 （1、 四川理工学院， 四川 自贡 6430002、 国网淄博供电公司， 山东 淄博 255032） 摘要： 本文提出了一种基于 TSC 装置的 10kV 配变动态无功补偿方案， 选用 STC12C5620AD 系列单片机作为核心控制器， 采用无 功功率和功率因数双参数控制方式， 并针对公用变压器和专用变压器负荷特性的不同， 采取了各具特色