DQZHAN技術(shù)訊：低壓供配電系統(tǒng)無源型無功補(bǔ)償技術(shù)探討
一 概述
為滿足供電公司對用電企業(yè)公共連接功率因數(shù)的考核，以及降低線路無功線損、降低變壓器無功損耗、提高變壓器使用效率等眾多需求。各工商企業(yè)均會在高低壓供配電系統(tǒng)中設(shè)置有源或無源的無功補(bǔ)償裝置，現(xiàn)目前應(yīng)用*廣的依然是無源型電容器無功補(bǔ)償裝置。在運(yùn)行管理中，無源型無功補(bǔ)償裝置故障率居高不下，因電容器故障引起的爆炸、火災(zāi)等**事故屢見不鮮，如：若負(fù)載側(cè)諧波電流過多的流入低壓無源無功補(bǔ)償支路，將造成鐵芯電抗器發(fā)熱、無功補(bǔ)償柜運(yùn)行溫度過高；加速電容器老化調(diào)諧點(diǎn)偏離，長期運(yùn)行存在諧振的風(fēng)險。
本文針對在相對較小的低壓供配電系統(tǒng)內(nèi)，無源型無功補(bǔ)償裝置電容器、電抗器的選擇問題進(jìn)行仿真計算與對比，以計算在小容量供配電系統(tǒng)中，電容器安裝容量大小、電抗率的選擇對流入電容器組諧波電流的影響。
二 調(diào)諧點(diǎn)的常規(guī)選擇
根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，串聯(lián)電抗器調(diào)諧點(diǎn)次數(shù)應(yīng)小于負(fù)荷諧波特性的*小次數(shù)。
例如：負(fù)荷中存在5次諧波電流，則低壓無功補(bǔ)償電容器的電抗率應(yīng)選擇7%（調(diào)諧點(diǎn)3.77）左右；若存在3次諧波電流，則電抗率應(yīng)選擇14%（調(diào)諧點(diǎn)2.67次）左右。
目前大多數(shù)企業(yè)均采用6脈整流變頻器裝置以應(yīng)對生產(chǎn)線工況的變化，而6脈整流變頻裝置的特征諧波為6N±1次（如：5次、7次、11次、13次等），故大多數(shù)低壓無功補(bǔ)償裝置電抗率設(shè)置為6%或7%。
三 常規(guī)技術(shù)方案對比
3.1 電抗器在低壓供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的作用
目前低壓無功補(bǔ)償裝置電抗器主要作用有以下幾點(diǎn)：
1）避免負(fù)載側(cè)諧波電流被放大后流入系統(tǒng)；
2）使負(fù)載側(cè)諧波電流盡可能少的流入低壓補(bǔ)償電容器組，保護(hù)電抗器、電容器**穩(wěn)定運(yùn)行。
3）增大補(bǔ)償電容器前端的短路阻抗，避免電容器組在投切時，涌流過大。
3.2 各方案仿真對比
3.2.1 對比方案選擇
本次仿真計算以表3-1三個方案的參數(shù)作為計算依據(jù)，方案以同一短路容量的低壓供配電系統(tǒng)、不同電容器安裝容量與不同電抗率的選取為原則進(jìn)行對比仿真（仿真計算模型見附錄A）。
表3-1 仿真計算方案參數(shù)
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注：系統(tǒng)短路容量按國標(biāo)中0.4kV規(guī)定的基準(zhǔn)短路容量計算。
3.2.2 方案一仿真計算
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圖3-1 方案一的濾波系數(shù)kh值曲線
表3-2 方案一的各次濾波系數(shù)表
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其中Kh為各次諧波電流濾波系數(shù)；Ish為流入系統(tǒng)的各次諧波電流；Iιh為諧波源的各次諧波電流。例如：負(fù)載產(chǎn)生5次諧波電流約81%將流入系統(tǒng)，約19%將流入電容器組中。
3.2.3 方案二仿真計算
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圖3-2 方案二的濾波系數(shù)kh值曲線
3-3 方案二的各次濾波系數(shù)表
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3.2.4 方案三仿真計算
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方案三的濾波系數(shù)kh值曲線
表3-4 方案三的各次濾波系數(shù)表
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3.3對比結(jié)果
以5次諧波電流為例：
方案一（70kVar、7%串抗）：流入低壓無功補(bǔ)償單組電容器組的5次諧波電流約為19%。
方案二（35kVar、7%串抗）：流入低壓無功補(bǔ)償單組電容器組的5次諧波電流約為10%。
方案三（70kVar、14%串抗）：流入低壓無功補(bǔ)償單組電容器組的5次諧波電流約為6%。
由上述對比可見，為避免負(fù)載側(cè)產(chǎn)生的諧波電流過多流入單組電容器組，方案三的效果*佳。
四結(jié)束語
根據(jù)以上仿真分析，筆者認(rèn)為在無源型低壓無功補(bǔ)償集成時，尤其是小容量低壓供配電系統(tǒng)，單只電容器安裝容量與電抗率的選擇，需要綜合考慮影響系統(tǒng)短路容量的參數(shù)（如：供電變壓器容量、變壓器短路阻抗、系統(tǒng)阻抗）、電容器組對諧波電流的耐受程度等問題。
在成本滿足條件的情況下，盡可能的選擇14%的電抗率或單只電容器容量盡量選的小，以免諧波電流過多的流入補(bǔ)償電容器組，影響企業(yè)供配電系統(tǒng)**穩(wěn)定運(yùn)行。
故筆者認(rèn)為這也是為何有群友在群內(nèi)提出有國外學(xué)者認(rèn)為，無論負(fù)載側(cè)的諧波電流特性是否有3次諧波電流的存在，均建議電抗率選擇14%的原因所在。
