高压无功补偿装置分析与对策

来源：慧聪电子网　2021-12-16 14:00:16

无功补偿装置属于电力系统中一次设备，作用在于提供感性负载所消耗的无功功率，减少电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，而在大系统中，还起到调整电网电压，提高电网稳定性的作用。

通常应用并联电容器作为无功补偿设备，并联电容器有以下显著优点：电容器的损耗低，效率高。现代电容器的损耗只有本身容量的0.02%左右;电容器是静止设备，运行维护简单，没有噪音;并联电容器是电网中用得最多的一种无功功率补偿设备，其结构简单、成本低，在吸收谐波基础上还可以补偿无功、改善功率因数，维护方便、技术设计、制造经验成熟，目前国内外电力系统中90%的无功补偿设备是并联电容器。并联电容器装置可集中安装，也可分散安装在用户处或近负荷中心的地点，实现无功的就地补偿。

广东光达电气有限公司是一家专业从事无功补偿电能质量的成套装置及器件的研究开发与生产制造的高新技术企业，产品包括高、低压无功补偿兼滤波成套装置、串联滤波器、零序滤波器及电容器、电抗器、智能晶闸管功率模块、复合开关等无功补偿相关电力装置。

一般补偿装置分为高压、低压无功补偿兼滤波装置。根据现场供电系统运行工况、电力系统分布等特点，可以从以下几点合理选取何种补偿装置：

1、高压补偿功率因数考核点，可以稳定接入母线电压;低压补偿接近负荷，补偿级差多，可以有效降低线路末端电压降，稳定电压;

2、高压补偿滤波效果主要受上级(供电侧)主变阻抗影响,低压补偿滤波效果受配电变阻抗影响滤波效果可以预期;

3、高压补偿器件少，配套附件少，大容量时占地较小，小容量时占地较大，对维护设备人员的专业素质要求较高;低压补偿元器件较多，结构复杂，配套附件较多，小容量时占地较小，大容量时占地较大，对运行维护人员要求较低，维护工作简单，专业素质要求较低。

一、现场描述

广东某知名自来水厂泵站由三条10kV线路供电，本10kV配电站主要用于厂区高压电机和厂区照明及泵站用电，企业中主要负荷为带并联电容器补偿的高压电机，其中Ⅱ线现有4台高压电机2#、4#、6#、8#，其功率分别为1600kW、1400kW、1400kW、900kW。

现在生产过程中纯电容补偿柜均不能稳定运行，投运过程中出现电容柜，电机噪音过大;对谐波放大，高压谐波注入电网，严重影响供电电能质量，同时恶化厂内电源质量，尤其是直接影响动力负荷的供电及生产秩序，严重时会引起变压器、电缆、补偿电容器组、电子监控装置等设备烧坏，威胁用户自身设备的安全，对供用电系统造成巨大的经济损失，为消除用电安全隐患，亟需对现场原有补偿系统进行整改。

二、现场分析及解决方案

根据我司对现场Ⅱ线总开关进线侧供电电能质量测试数据进行分析，判断现场供电系统纯电容补偿自身对高次谐波产生严重的谐波放大是电机和电容运行噪音过大的根本原因;且23次、25次谐波电流不能满足《电能质量公用电网谐波GB-T14549-93》要求;实测25次以上(特别是30次、35次)谐波含量非常高，是产生问题的主要原因，但国标对25次以上谐波无规定，无法考核。测试数据如下图所示：

投入纯电容补偿前后三相电流总谐波畸变率幅值趋势图投入纯电容补偿后三相电流总谐波畸变率趋势图

未投入纯电容补偿前特征次谐波电流幅值图投入纯电容补偿后特征次谐波电流幅值图

经采用我司研发的电能质量分析元件建立模型仿真及结合用户实况，建议泵站10kV配电站用户对现有的纯电容柜进行滤波改造。将原有纯电容补偿柜改成我司MSFGD系列高压无功补偿兼滤波装置，各高压电机分别配MSFGD-750/12装置3套、MSFGD-450/12装置1套，用以整治现场出现的电能质量问题。

我司设计生产的MSFGD高压无功补偿装置具有以下性能特点：

1、适用于6kV、10kV、35kV等中压系统的安全滤波补偿;

2、成套装置可以采用框架式户外安装或柜式户内安装，;

3、具有手动/自动控制方式;自动控制方式可以实时跟踪负荷补偿;

4、MSFGD型先投入低次滤波支路，后投入高次滤波支路;切除则反之;

5、具有完善的过压、欠压、过流、短路、缺相等保护措施;

6、补偿支路配有特殊定制的与电容器组相匹配的电抗器，系统感抗打打增加，能有效避免电容投入对谐波放大的现象且能够滤除一定量的谐波，保证用电安全。

三、使用效果

经过现场纯电容补偿改造成我司MSFGD装置后，对比纯电容装置投运时和我司MSFGD装置投运时的电能质量数据，可以明显地看出，投运我司MSFGD装置后电流总谐波畸变率由原有纯电容补偿投运时的20%降至5%以内且功率因数一直维持在0.95以上，较好地保证了供电质量，MSFGD装置投运后进线侧电流总谐波畸变率数据如图所示：

投运MSFGD后三相电流总谐波畸变率趋势图投入MSFGD后各特征次谐波电流幅值图

我司MSFGD在泵站高压电房运行一个月(泵站正常生产)，MSFGD装置、高压电机噪音较之前明显降低，装置未出现熔断器烧毁、断路器调整保护等故障，装置及系统安全稳定运行，得到了客户一致好评。

四、产品适用更多场所

我司高压无功补偿兼滤波装置MSFGD有户内柜体式、户外式，用户可根据现场具体情况自由选择产品类型;我司根据现场电能质量数据设计安全可靠的产品解决现场一切电能质量问题。较其它同类产品，我司MSFGD系列装置更灵活多变，可适用各种用电场合，主要包括：

1、石油、化工现场;

2、冶金、轧钢系统;

3、区域变电站;

4、电气化铁路;

5、空压机、水泵;

6、大型交直流传动设备。

以下为我司应用不同现场不同类型的MSFGD系列高压无功补偿兼滤波装置：

户外高压MSFGD装置户内高压MSFGD装置