一、电容器分组投切
分组原则
根据电力系统的无功需求特性,将电力电容器分成若干组。例如,在一个变电站中,可根据变压器的容量、负荷的类型(如工业负荷、居民负荷)以及负荷的变化规律等因素进行分组。一般会有不同的容量组合,如针对小型商业负荷区域可能设置较小容量的电容器组(如每组100 - 500kvar),而对于大型工业厂区则可能有较大容量的电容器组(如每组1000 - 5000kvar)。
投切控制
基于功率因数的控制:通过安装在电力系统中的功率因数表或智能电表监测系统的功率因数。当功率因数低于设定值(如0.9)时,控制系统发出指令投入一组或多组电容器;当功率因数高于设定值(如0.95)时,切除部分或全部已投入的电容器。例如,在一个工厂中,当大量电动机启动导致功率因数下降时,控制系统检测到后及时投入电容器组进行补偿。基于电压的控制:利用电压互感器监测系统电压。当电压低于下限值(如额定电压的90%)时,投入电容器组来提升电压,因为电容器投入后会发出无功功率,有助于提高电压;当电压高于上限值(如额定电压的105%)时,切除电容器组以避免电压过高。例如在电网末端电压容易偏低的地方,通过这种电压控制方式可以有效调节电压水平。
二、晶闸管控制电容器(TSC)
工作原理
TSC是一种利用晶闸管来控制电容器投切的动态无功补偿装置。晶闸管作为电子开关,可以快速地导通和关断。当需要投入电容器时,晶闸管在合适的时刻触发导通,使电容器接入电路;当需要切除电容器时,晶闸管停止触发,电容器通过其他电路元件(如二极管等)实现无涌流切除。
优势
快速响应:能够快速地对系统无功需求的变化做出响应,响应时间通常在毫秒级。例如在电力系统发生短路故障后恢复过程中,系统无功功率需求急剧变化,TSC可以在短时间内调整电容器的投入状态,满足系统对无功功率的快速调节需求。连续调节(近似):通过控制晶闸管的触发角,可以实现对电容器投切量的连续调节(在一定范围内近似连续)。这与传统的电容器分组投切只能实现离散的容量调节相比,能更精确地匹配系统的无功需求。
三、静止无功补偿器(SVC)中的电容器应用
SVC结构中的电容器
SVC通常由电容器、电抗器和晶闸管控制装置等组成。其中电容器是提供容性无功功率的重要部件。在SVC中,电容器与电抗器组合形成不同的电路结构,如TCR(晶闸管控制电抗器) - TSC型SVC。
协同工作原理
在TCR - TSC型SVC中,TCR用于连续调节感性无功功率,TSC用于提供容性无功功率。两者协同工作,根据系统无功功率的需求,通过控制系统调节TCR的电抗器电流和TSC的电容器投切状态,从而实现对系统无功功率的动态补偿。例如,当系统无功功率需求较小时,可以减少TSC的投入容量,同时调节TCR的电抗器电流;当系统无功功率需求增大时,增加TSC的投入容量并与TCR配合,满足系统无功需求。