DQZHAN技術訊：低壓供配電系統無源型無功補償技術探討
一 概述
為滿足供電公司對用電企業公共連接功率因數的考核，以及降低線路無功線損、降低變壓器無功損耗、提高變壓器使用效率等眾多需求。各工商企業均會在高低壓供配電系統中設置有源或無源的無功補償裝置，現目前應用*廣的依然是無源型電容器無功補償裝置。在運行管理中，無源型無功補償裝置故障率居高不下，因電容器故障引起的爆炸、火災等**事故屢見不鮮，如：若負載側諧波電流過多的流入低壓無源無功補償支路，將造成鐵芯電抗器發熱、無功補償柜運行溫度過高；加速電容器老化調諧點偏離，長期運行存在諧振的風險。
本文針對在相對較小的低壓供配電系統內，無源型無功補償裝置電容器、電抗器的選擇問題進行仿真計算與對比，以計算在小容量供配電系統中，電容器安裝容量大小、電抗率的選擇對流入電容器組諧波電流的影響。
二 調諧點的常規選擇
根據相關規范要求，串聯電抗器調諧點次數應小于負荷諧波特性的*小次數。
例如：負荷中存在5次諧波電流，則低壓無功補償電容器的電抗率應選擇7%（調諧點3.77）左右；若存在3次諧波電流，則電抗率應選擇14%（調諧點2.67次）左右。
目前大多數企業均采用6脈整流變頻器裝置以應對生產線工況的變化，而6脈整流變頻裝置的特征諧波為6N±1次（如：5次、7次、11次、13次等），故大多數低壓無功補償裝置電抗率設置為6%或7%。
三 常規技術方案對比
3.1 電抗器在低壓供配電系統無功補償裝置的作用
目前低壓無功補償裝置電抗器主要作用有以下幾點：
1）避免負載側諧波電流被放大后流入系統；
2）使負載側諧波電流盡可能少的流入低壓補償電容器組，保護電抗器、電容器**穩定運行。
3）增大補償電容器前端的短路阻抗，避免電容器組在投切時，涌流過大。
3.2 各方案仿真對比
3.2.1 對比方案選擇
本次仿真計算以表3-1三個方案的參數作為計算依據，方案以同一短路容量的低壓供配電系統、不同電容器安裝容量與不同電抗率的選取為原則進行對比仿真（仿真計算模型見附錄A）。
表3-1 仿真計算方案參數
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注：系統短路容量按國標中0.4kV規定的基準短路容量計算。
3.2.2 方案一仿真計算
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圖3-1 方案一的濾波系數kh值曲線
表3-2 方案一的各次濾波系數表
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其中Kh為各次諧波電流濾波系數；Ish為流入系統的各次諧波電流；Iιh為諧波源的各次諧波電流。例如：負載產生5次諧波電流約81%將流入系統，約19%將流入電容器組中。
3.2.3 方案二仿真計算
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圖3-2 方案二的濾波系數kh值曲線
3-3 方案二的各次濾波系數表
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3.2.4 方案三仿真計算
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方案三的濾波系數kh值曲線
表3-4 方案三的各次濾波系數表
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3.3對比結果
以5次諧波電流為例：
方案一（70kVar、7%串抗）：流入低壓無功補償單組電容器組的5次諧波電流約為19%。
方案二（35kVar、7%串抗）：流入低壓無功補償單組電容器組的5次諧波電流約為10%。
方案三（70kVar、14%串抗）：流入低壓無功補償單組電容器組的5次諧波電流約為6%。
由上述對比可見，為避免負載側產生的諧波電流過多流入單組電容器組，方案三的效果*佳。
四結束語
根據以上仿真分析，筆者認為在無源型低壓無功補償集成時，尤其是小容量低壓供配電系統，單只電容器安裝容量與電抗率的選擇，需要綜合考慮影響系統短路容量的參數（如：供電變壓器容量、變壓器短路阻抗、系統阻抗）、電容器組對諧波電流的耐受程度等問題。
在成本滿足條件的情況下，盡可能的選擇14%的電抗率或單只電容器容量盡量選的小，以免諧波電流過多的流入補償電容器組，影響企業供配電系統**穩定運行。
故筆者認為這也是為何有群友在群內提出有國外學者認為，無論負載側的諧波電流特性是否有3次諧波電流的存在，均建議電抗率選擇14%的原因所在。
