1.引言
現(xiàn)代電網(wǎng)中，電動機等感性負荷占據(jù)很大比重，它們在做工時需要吸收大量的無功功率，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，帶動設(shè)備做功。這樣，電源提供的電功率并不完全供給給有功功率，還要一部分轉(zhuǎn)換為無功功率，這無疑增加了電網(wǎng)電源的負擔，降低了供電設(shè)備的效率，而且由于線路中無功電流的存在將增大網(wǎng)絡(luò)損耗，降低輸電線的使用壽命，嚴重影響供電質(zhì)量。為了解決這一問題，我們設(shè)計了低壓終端無功補償裝置，在電路中需要消耗無功功率的地方提供無功功率，即對無功功率進行補償。
2.無功補償技術(shù)的有關(guān)理論分析
2.1 TSC型無功補償裝置的工作原理
圖2-1給出了TSC型無功補償裝置的系統(tǒng)模型，其中2個反并聯(lián)晶閘管作為補償電容器的投切開關(guān)。首先，交流電源US經(jīng)變壓器PT和線路電抗XL后對負載供電，負載端電壓為U2，負載電流為I,IP和IQ分別成為正弦電路中的電流有功分量和無功分量。在負載處經(jīng)晶閘管開關(guān)T接入一個補償電容器C,電容抗為XC若選取C的大小使IC等于負載感性電流IQ，即：
同時，IC為容性電流，超前電壓U290°，-IC即為感性電流，滯后U290°，與負載感性電流IQ同相，這樣，按上式選擇電容C，負載的感性電流IQ的大小和幅值都等于電容器向電網(wǎng)輸出的感性電流-IC,電容器C輸出的無功功率抵消掉了負載消耗的無功功率，因此，整個電路中只有有功電流在流動，沒有無功電流的損耗，負載的功率因數(shù)接近于1,這樣就提高了電能的利用率，降低了電能在輸送過程中造成的浪費。
2.2 無功補償控制方式的研究
傳統(tǒng)的無功補償裝置依靠單一的物理量作為參考量，難以實現(xiàn)精確的控制，本設(shè)計中，為了滿足控制的需要，做到精準無誤的控制，我們選擇性能較好的兩種控制方式相結(jié)合，即以無功功率為主要判據(jù)、電壓為輔助判據(jù)的電壓無功復(fù)合控制方式，利用無功功率校正控制避免投切震蕩、以電網(wǎng)電壓的限定值作為電容投切的約束條件，從而實電容器組的智能綜合投切，在保證電壓在合格的范圍內(nèi)實現(xiàn)無功平衡，既減少了網(wǎng)絡(luò)損耗，又考慮到了電壓質(zhì)量。
圖2-2為控制投切區(qū)域圖，分為11個區(qū)域來進行控制。Q是系統(tǒng)的實際無功功率，U是實際電壓值，控制策略中設(shè)置了兩級電壓門限和一級無功門限，分別是：電壓上限U上限和下限U下限;電壓上極限U上極限和下極限U下極限；無功上限Q上限和下限Q下限，當電網(wǎng)電壓越上、下極限時，此時不考慮無功功率，投切電容器來改變電壓值，使其回到上、下限之間，只有當電網(wǎng)電壓在合格范圍內(nèi)才根據(jù)無功值來投切電容器，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)無功。
