配电变压器励磁电流无功补偿研究与应用吴精勤

配电变压器励磁电流无功补偿研究与应用吴精勤

吴精勤

（身份证号：53012719860429xxxx云南昆明650213）

摘要：为了提高配电变压器空载运行时的功率因数，实现配电变压器的经济运行，本文采用相量图分析法，通过对配电变压器在空载运行和负载运行时的电压、电流相量进行分析和对比，提出了基于励磁电流无功补偿以提高变压器空载状态下功率因数的方法。功率因数可由未补偿前的0.82提高到0.9-0.95之间，达到了供电部门对功率因数的考核要求。采用上述方法设计出的一套配电变压器励磁电流无功补偿装置，现已成功应用到配电变压器的实际运行中，并取得了良好的效果。

关键词：配电变压器；励磁电流；无功补偿；应用

1前言

作为配电变压器应用中的一项重要方面，励磁电流无功补偿的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对励磁电流无功补偿应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化配电变压器在实际工作中的最终整体效果。

2概述

目前，我国配电变压器的低压无功补偿均在变压器负载运行时进行。实际上，配电变压器的运行方式有两种：一是空载运行；二是负载运行。一般用于生产的配电变压器，在夜间空载运行时，往往由于车间停产、照明熄灯而处于空载运行状态。即便是门卫或者院落有若干个照明灯泡，一台大容量的配电变压器在这种情况下运行时，由于负载太轻，也相当于空载的状态。

实际情况下，当配电变压器处于空载运行状态时，由于低压侧无功补偿柜中的智能无功补偿控制器获得此时电流互感器中的取样电流小于50mA，所以低压侧无功补偿柜将自动对补偿柜中的电容器执行分断动作，即此时空载运行中的配电变压器的低压侧得不到无功补偿，从而造成配电变压器在空载运行时，其低压侧的无功补偿存在盲区，即配电变压器的励磁电流得不到所需的无功补偿，致使用户的变压器一次侧功率因数下降。

3电力系统无功补偿

3.1无功补偿形式

无功补偿属于无功优化的一部分，是无功优化在实际生活中的具体操作实例，其通过对电容器安装位置以及容量进行不断调整，进而寻找出能够满足各个约束条件的电网线路损耗最小值。电容器安装位置以及容量的合理设定能够使电力系统的电压水平保持在合理的范围内，保证电网运行的安全性和稳定性。现阶段，实际生活中常见的配电网无功补偿形式包括：变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上无功补偿以及用电客户终端补偿四种。

3.2无功补偿存在的问题

现阶段我国配电网无功补偿过程中存在较多急需解决的问题，主要包括下述三个问题：

3.2.1优化

电力系统无功优化配置的最终目的是基于电网电压的正常水平最大幅度的减少电网损耗，在实现该目标的过程中还需要对补偿后电网运行经费以及设备安装经费进行最小化计算，其过程十分复杂繁琐，为解决该问题曾有研究人员提出多种优化计算方式的假设，但最终效果并不显著。

3.2.2测量

当前国内10KV配电网线路负荷点无表计，加之工作人员的能力水平偏低，这就无法保证表计数据的实时性和准确性，导致优化计算难上加难。

3.2.3谐波

电容器运行能够放大谐波，而这种副作用则会对电容器的使用期限造成不良影响，并且电容器的损坏会加重谐波对电力系统的干扰，因此在进行无功补偿时需要对谐波的治理进行充分考虑，以此减少对电力系统的影响。

3.3无功补偿措施

相关部门应对高、低压电用电客户的电网运行功率因数进行计算，并根据实际情况将功率因数法定值进行合理的提升，保证能够在规范化层面以及法律层面解决用电客户的无功补偿问题。此外，有关部门应该为对电能流失漠然的客户制定能够提升其积极性的电力系统动率因数，并且建立既具有节能意识，又存在投资回报的法律法规，研发各种小巧、高质量以及高性价比的自动无功补偿产品，保证实现小功率用电客户的无功补偿，进而减少无功功率的流动，提升电网运行安全性和稳定性。

4配电变压器励磁电流无功补偿装置及实例分析

4.1配电变压器励磁电流无功补偿装置

由上述分析可知，配电变压器空载运行时，在变压器低压侧总闸口的上接口并接电容器，此时电容器相当于空载运行的电力变压器的容性负载。当配电变压器在正常负载状态下运行时，其低压侧同时并联低压无功补偿控制柜和励磁电流无功补偿控制装置；当配电变压器空载运行时，一旦低压侧无功补偿柜中的智能无功补偿控制器获得电流互感器中的取样电流小于50mA时，低压侧无功补偿柜将自动对补偿柜中的电容器执行分断动作，即低压无功补偿控制柜退出补偿，此时配电变压器的低压侧就只并联着电力变压器励磁电流无功补偿装置，对空载运行状态下的变压器进行无功补偿。

配电变压器励磁电流无功补偿装置共包括断路器、切换电容器接触器、电容器、熔断器以及旋钮五个主要器件。该装置中断路器、切换电容器接触器和电容器组成电气一次回路，熔断器和旋钮构成了电气二次回路，即控制回路。

配电变压器励磁电流无功补偿装置中，断路器和熔断器分别起到了保护电气一次回路和电气二次回路的作用；切换电容器接触器中的限流电阻辅助触点接口连接电气一次回路，通过限流电阻给电容充电，切换电容器接触器右边的控制辅助触点接口连接了控制回路；旋钮具有带灯功能，方便装置的开通与关断，旋钮开关上面的灯可起到了一定的提示作用。该装置并联在低压总闸的上口，既不受低压无功补偿柜的控制，也不受低压总闸的控制。

4.2现场试运行数据分析

本装置已经应用于德森木业的两台2000kV•A配电变压器的实际运行中，无功补偿共分为两部分：其一是对于负荷部分每台变压器补偿300×3kvar的三面低压无功补偿柜；其二是对变压器在空载运行时励磁电流进行无功补偿即安装本装置。安装试运行后，通过南瑞系统访问该变压器的运行情况，可以看到其有功功率曲线、无功功率曲线以及每小时的数据显示。下载后经过计算可以得到配电变压器每小时的功率因数大小，此时可以得到变压器在空载运行状态下功率因数。

经分析后发现，该装置的加入提高了变压器在空载运行时的功率因数，最终使变压器的总功率因数增大，由补偿前的0.82提高到了0.9以上，达到供电部门考核标准。避免了“高供高计用户”因功率因数不达标而受罚的现象，同样给相关企业带来了一定的经济利益。

通过对空载运行时的变压器励磁电流进行无功补偿，解决了变压器在负载运行时低压无功补偿柜的补偿盲区，并给出了变压器在空载运行时提高变压器一次侧功率因数的有效方法；设计出一套配电变压器励磁电流无功补偿装置，该装置可根据电力变压器的额定容量来改变电容器的大小进行空载运行状态下的电力变压器的无功补偿，该装置的应用范围广，经济效益大，同时令电网的质量也得到了相应的改善。

5结束语

综上所述，加强对配电变压器励磁电流无功补偿的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的励磁电流无功补偿过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]高灏，冷昱潇.如何选择低压无功补偿装置[J].科技创新导报.2016（10）：60-62.

[2]刘凤.使用并联电容器进行低压无功补偿的分析与效益[J].广西节能.2017（01）：115-116.

[3]王振浩，佟昕，齐伟夫.直流偏磁下变压器励磁电流仿真分析[J].电测与仪表.2016（09）：88-89.

[4]崔巍.无功优化系统在包头电网的建设与应用[J].城市建设理论研究（电子版）.2016（21）：110-111.