韩浩 尹亚南 皮薇薇

摘 要 无功补偿通过减少输配电线路中无功功率输送达到降低线损的目的，是电力降损节能的有效措施。结合目前无功补偿装置的不足提出了分相检测、分相调整的无阶无功补偿装置的设计方案，既达到了补偿容量的连续可调，又有效延长了补偿装置的寿命。通过测试达到了预想效果。

关键词 线损 无功补偿装置 检测

中图分类号：TM761 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.10.021

Development of Non Reactive Power Compensation Device with

Multiple Points Detection and Phase Splitting Control

HAN Hao， YIN Yanan， PI Weiwei

（Zhengzhou Electric Power College， Zhengzhou， He'nan 450000）

Abstract Reactive power compensation by reducing reactive power transmission reach the purpose of reducing line losses in transmission and distribution lines， is an effective measure for power loss reduction and energy saving. Combined with the current lack of reactive power compensation device put forward a design scheme of phase detection， phase adjustment without order reactive compensation device， which can not only achieve the compensation capacity can be adjusted continuously， and prolong the service life of the compensation device. Through the test to achieve the desired results.

Keywords line loss； reactive power compensation device； detection

0 引言

电力降损节能在我国建设节约型社会的进程中占有越来越重要的地位。由于电网容量的增加，对电网的无功需求也相应地与日俱增，如果供电线路中存在大量无功功率流动，势必造成线路损耗以及线路电压降的增大，降低了电能质量与电网的经济效益。在我国电网的总损耗中，220kV及以上电网的损耗所占比例约为31%，10～110kV电网约占26%，10kV及其以下配电网约占43%。采用各种降损节能措施、最大限度地利用现有电力设施非常必要，无功补偿是降损措施中投资少、回报高的措施之一，对于降低输配电线路因无功输送造成的电能损耗，改善电网的运行条件都有着极为重要的意义。

1 目前采用的无功补偿装置分析

目前广泛应用的无功补偿装置主要有机械式投切电容器（Mechanically-Switched Capacitor，MSC）、晶闸管投切电容器（Thyristor-Switched Capacitor，TSC）、晶闸管投切电抗器（Thyristor-Switched Reactor，TSR）等三种，表1对无功补偿装置的特点进行了比对分析。

表1

其缺点：（1）投切响应速度较慢，投入时电容器产生倍数较高的涌流，对电网以及电容器本身均会产生影响，造成寿命短、故障多、维修费用高。

（2）采用分组投切易使功率因数产生波动，影响补偿效果，甚至会出现过补现象，产生无功倒送。

（3）采集单一信号，采用三相电容器同投同切，三相共补。以单相负荷为主的低压配网，三相负荷不平衡在所难免，那么，各相无功电量也不同，采用上述补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补，影响了补偿效果。

2 无功补偿容量及控制策略

电容器的无功容量可以用下述公式表述：

= ··

由公式可见：要想改变电容器的无功容量只能够通过改变C值的大小或者改变U来实现。

交流电压的有效值为：

目前常采用的变压方式主要是通过图1所示的改变电力电子器件的导通角来实现，而此种方式应用于电容器中并不理想。

为实现电压的平滑调整，初步确定的变压方式有两种，如图2、图3。

3 设计的基本思路

本次设计主要是克服现有技术的不足，提供一种设计合理、检测准确、补偿效果好且提高供电质量的用于380/220V三相四线制系统的功率因数调节装置。拟实现的功能如下：

（1）采用TCC（Thyristor Controlled Capacitor晶闸管控制电容器）技术，实现补偿容量的无阶调整。解决分组投切所带来的问题，达到较好的降损效果。

（2）采用定频变宽的PWM控制策略，消除电容器的电压突变；采用PID算法，使功率因数（cos ）的调整更加快速、精准。

（3）采取分相检测、分相调整，依据各相的负荷及功率因数确定合理的补偿容量，保证三相调整的一致性，达到较好的无功补偿效果。

4 无功补偿装置的基本组成

用于380/220V三相四线制系统的功率因数调节装置含有电压及功率因数检测模块1，MCU模块2和IGBT模块3，MCU模块的输入端口和功率因数检测模块1连接，MCU模块的输出端口与IGBT模块3的输入端连接，IGBT模块3的输出端分别控制三相电容CU、CV、CW的交流信号的导通与截止，IGBT模块3与电压检测模块2通过导线与380/220V线路（三相四线）连接（图4）。

无功补偿装置控制方案的制定及实现。结合电力电子器件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的可关断特性以及MCU（MicroControllerUnit）的强大数据处理能力，利用TCC（Thyristor Controlled Capacitor晶闸管控制电容器）技 （下转第58页）（上接第44页）术，采取分相检测、分相调整，通过定频变宽的PWM控制策略，达到实现补偿容量的无阶调整。

首先通过对三相四线制系统各相电压电流的检测获取各相功率因数，再将各相的功率因数与设定值比较并执行PID运算，依运算结果调整三相控制信号（PWM波）的占空比，从而达到控制IGBT的导通与截止，最终实现各相补偿容量的调整（图5）。

5 结束语

在无负载并关闭积分控制的情况下对无功补偿装置进行了测试，测试结果如图6所示，图中显示了不同功率因数下的输出结果，达到了预想的效果。

参考文献

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