便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置研究

鄭則誠，陳宇淵，尚 將，郭朱穎

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司臺州市黃巖區(qū)供電公司，浙江 臺州 318000）

無功補(bǔ)償是提高功率因數(shù)，降低電能損耗的有效方式。對于低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償配置，需要解決的問題是在哪里安裝、安裝多大容量的無功補(bǔ)償裝置，這可通過建立和求解配電網(wǎng)無功補(bǔ)償優(yōu)化模型來實現(xiàn)，目前已形成了較為成熟的理論方法，并在實際電網(wǎng)中獲得應(yīng)用。按照《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》，通常按客戶端電機(jī)容量的90%配置無功補(bǔ)償電容器。由于配置時客戶端設(shè)備存在滿、輕或過負(fù)荷運(yùn)行情況，因此此種方式的電容器配置，準(zhǔn)確性較差，補(bǔ)償后平均功率因數(shù)依然不高，特別是對于經(jīng)常性輕負(fù)荷運(yùn)行客戶或超負(fù)荷的客戶，總體補(bǔ)償效果較差[1-2]。本文研制一種操作簡單、攜帶方便，可直觀地測量出客戶端功率因數(shù)及所需補(bǔ)償容量，并能快速配置的便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置，從而提高電容配置的工作效率和準(zhǔn)確度。

1 便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置原理

本裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，由功率因數(shù)測定和無功補(bǔ)償配置2部分組成。

圖1 便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置結(jié)構(gòu)圖

1.1 功率因數(shù)測定技術(shù)

由于三相負(fù)荷中每相基本相等，可取其中的一相電流作為設(shè)備監(jiān)測電流，通過電流互感器的數(shù)據(jù)采集以及配電盤中常用的無功電腦顯示屏來計算顯示客戶端功率因數(shù)大小，并畫圖線路圖，如圖2所示。

圖2 功率因數(shù)測定單元結(jié)構(gòu)圖

按照要求進(jìn)行組裝，在設(shè)備型號及容量選擇上，由于低壓客戶端普遍電流較小，一般不高于30 A，因此電流互感器可選用100/5 型，電流表選用50 A容量足夠滿足需要。

1.2 無功率補(bǔ)償配置單元

繪制無功補(bǔ)償配置部分圖紙，實現(xiàn)小容量電容器的先后投運(yùn)通過討論，通過3個負(fù)荷開關(guān)來控制3個不同容量無功補(bǔ)償電容器的先后投運(yùn)，并畫出接線圖，如圖3所示。電容器選擇中，充分考慮設(shè)備體積的大小，盡量采用等容量小體積電容器。

圖3 無功補(bǔ)償配置單元結(jié)構(gòu)圖

1.3 裝置的整體組裝

設(shè)備的工作原理確定后，對組裝便攜式無功補(bǔ)償配置裝置，設(shè)備線路接線圖如圖4所示。該裝置的特征在于：通過3個三相開關(guān)的開閉，控制3個不同容量的電容器先后投運(yùn)，來顯示客戶端功率因數(shù)的變化，達(dá)到快速配置的目的。

圖4 無功補(bǔ)償設(shè)備整體接線圖

如圖4所示，測量裝置及負(fù)荷部件包括： 1-接線端子，2-電流互感器，3-電流表，4-無功功率顯示器，5-三相開關(guān)，6-單相開關(guān)，7-電容器，8-指示燈，9-負(fù)荷開關(guān)，10-客戶端電動機(jī)負(fù)荷。使用時，可取用C相電流信號，C相電流經(jīng)電流互感器2后，采集后的電流信號經(jīng)電流表3顯示數(shù)，并同時進(jìn)入無功功率顯示器4中，A、B相電壓經(jīng)單相開關(guān)6也同時進(jìn)入無功功率顯示器4，此時可在無功功率顯示器4中顯示當(dāng)前客戶端功率因數(shù)，3個三相開關(guān)5及3個不同容量的電容器7和3個指示燈8與并聯(lián)入測量線路中，此時控制3個三相開關(guān)5的閉合，實現(xiàn)3個不同容量電容器的先后投運(yùn)，在無功功率顯示器4中顯示投入電容器后，客戶端功率因數(shù)的變化，以此來確定客戶端須要補(bǔ)償多大容量的無功補(bǔ)償裝置。按照原理圖完成組裝后，實物如圖5所示，可以看出，設(shè)備體積小，便于攜帶，方便一線運(yùn)維人員現(xiàn)場使用。

圖5 無功補(bǔ)償設(shè)備實物圖

2 應(yīng)用效果

2.1 有效性驗證

2022年9月6日，供電所組織人員對淄博某村玉米脫粒機(jī)用戶應(yīng)須補(bǔ)償無功容量進(jìn)行了測定，經(jīng)核實該戶運(yùn)行設(shè)備容量為8 kW，運(yùn)行狀態(tài)為輕負(fù)荷，經(jīng)測定該用戶當(dāng)前功率因數(shù)為0.6，接入便攜式無功補(bǔ)償測量及配置裝置后，先后投運(yùn)5 kvar及3 kvar +5 kvar電容器后，顯示測定功率因數(shù)分別為0.82及0.95，由此，該用戶在當(dāng)前狀態(tài)下應(yīng)補(bǔ)償8 kvar電容器方可，全部測定工作共用10 min完成，且操作簡單、方便。工作人員隨即在該客戶端安裝了8 kvar的無功補(bǔ)償電容器，經(jīng)用電信息采集系統(tǒng)采集后，顯示功率因數(shù)為0.94，與設(shè)備測量配比后基本相同，達(dá)到了我們預(yù)期的目的。

2022年9月25日，供電所組織人員對邢莊中明臺區(qū)低壓梳絨用戶應(yīng)配置多大容量無功補(bǔ)償電容器進(jìn)行了測定，情況如表1所示，功率因數(shù)均達(dá)到0.9及以上，滿足無功補(bǔ)償要求。

表1 中明臺區(qū)低壓梳絨用戶配置容量容量表

2.2 社會和經(jīng)濟(jì)效益

使用該裝置后，減少了工作人員在對客戶端無功補(bǔ)償配置過程中煩瑣的計算，直觀地測量客戶端功率因數(shù)及所需補(bǔ)償容量，減輕工作量，從每戶大約30 min內(nèi)完成，到使用該裝置后10 min左右完工，工作效率提高了60%左右。由于減少了用戶及工作人員對無功補(bǔ)償裝置的配置時間，提高了用戶對供電企業(yè)的社會滿意度，社會效益顯著，得到了用戶的好評。

3 結(jié)束語

本文研究了一種便攜式可插拔低壓無功精細(xì)化補(bǔ)償應(yīng)急裝置，實現(xiàn)功率因數(shù)監(jiān)測分析和電容投切精準(zhǔn)控制，具有3個創(chuàng)新點：（1）功率因數(shù)測量精度高，顯示范圍寬；（2）以無功功率計算投切電容容量、補(bǔ)償精度高；（3）人機(jī)界面友好操作方便。本裝置適用于低壓配電系統(tǒng)電容器補(bǔ)償裝置的自動調(diào)節(jié)，使用功率因數(shù)達(dá)到用戶預(yù)訂狀態(tài)，提高變壓器的利用效率，減少線損，改善電壓質(zhì)量。