一种新型的高压无功调节装置

一、调节原理及方案
1. 调节原理
根据对电力系统运行的的无功调节装置现状研究分析，目前国内运行的各种调节装置都是利用增减电容器容量（组数）的方法来实现调节容量。由于电容器的分组不可能作得很细，加之投切电容器产生电压波动对系统的影响，不允许电容器的频繁投切，不可能实现随时跟踪系统无功变化。因此我们的装置不采用这种调节方式。
根据电工学原理公式：Q=2πfCU　,电容无功输出与电容器两端电压的平方成正比的关系，我们采用调节电容器两端电压的原理来调节电容器的无功输出功率来调节系统无功功率。
这种方法的优点是：
1、 不采用投切方式，减少了设备投入，避免电容器投切对设备和电网的不利影响。
2、 系统的感性无功变化同样与系统的电压平方成正比。这样改直线补偿为曲线补偿，补偿精度细。
3、 理论上利用这种补偿原理可以实现无级补偿。目前由于改变电压的手段及装置的经济合理性，我们采用的是分级调节。当电容器两端电压上升10%时，输出无功增加21%
4、 当电容器端电压下降10%时，输出无功减少19%，输出无功随电压按电压U幂函数变化。
二、技术方案：
该装置主要由三部分组成，分别是：
1） 系统状态（Q，COSφ）状态判断元件，由CT、PT组成。它可以监测到系统的运行状态，如有功功率、无功功率、功率因数等作为自动调节装置的调节依据。
2） 自动控制器。根据系统状态及设置进行分析、计算，发出调节指令，并根据调节后的效果进行修正。自动控制器采用单片机技术、人机界面好，功能多，可以根据系统进行各种设置，并可以和485接口实现远方控制和调整。也可以遥控操作。
3） 无功调节元件，能按照Q≈U输出无功功率，改变系统运行情况，实现无功功率Q随时就地平衡。
原理框图如下：







三、工作原理：控制器根据线路的相电流和线电压，自动计算出线路的功率因数，当功率因数低于功率因数下限定值，且电压不过压，经过一段时间后，控制器发出升压的命令，电压调节器升高电容器端电压，增加无功出力，提高线路的功率因数，当功率因数超过功率因数上限定值或线电压超过电压定值时，控制器发出降压的命令，电压调节器降低电容器端电压，减少无功出力，防止出现过补和产生过电压。
系统原理图：

四、装置的特点：
1、该装置安装维护方便，可以根据线路环境采用地面安装和线路安装两种安装方式，电容器采用固定接入式，避免了电容器频繁投切产生的涌流对电容器的损坏，提高了电容器的使用寿命。
2、自动化程度高，根据所采集的线路参数，自动调节无功输出，实现对线路无功的平滑补偿。使用简单，自动运行时不须人为干预，出现问题自动提示，可以现场灵活的进行控制设置，所有设定的参数可以永久保存。
3、强大的遥信、遥测和遥控功能，用户可以与任何遥信或综合自动化设备均可方便配合，功能强大，还提供全面的遥信量和统计信息。用户可以使用笔记本电脑现场进行数据采集和控制。
4、可观的节能效益:
线路实现无功自动调节后,可以降低线损、保证电压主质量。以一条负荷为1500KW，自然功率因数为0.77，调节后功率因数为0.95,线路半径7KM，为LGJ-95导线，理论线损由2%降到1.3%，年节约电量93574KWh,价值46787元。以上计算过程中，没有考虑因12KV线路就地无功补偿能力增强，而使上级电网无功交换减少、线损降低，用户电压质量提高等效果。目前城农网类似的却有大量功率因数达不到导则要求。
目前，该装置已在我地区运8台，运行效果很好，该产品已申请国家专利。