ETAP無(wú)功補(bǔ)償（3）電容器切換的自動(dòng)控制案例

在ETAP中可以設(shè)置電容器組的自動(dòng)切換，高壓和低壓的自動(dòng)控制方式不同。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，安裝電容器組來(lái)調(diào)節(jié)電壓或進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊螅虼诉x擇配合的控制模式。

ETAP單線(xiàn)圖中處于自動(dòng)切換的電容器符號(hào)將會(huì)多一個(gè)調(diào)節(jié)箭頭。在這里簡(jiǎn)單介紹2種自動(dòng)切換的控制方式，電容器組的控制方式可參考最后的補(bǔ)充。

1、電壓控制

每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)依靠被指定的需求因子，電容器的實(shí)際負(fù)載由潮流和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)分析決定。狀態(tài)默認(rèn)為Continuous，當(dāng)Swithed被選中，電容器控制功能被允許，需求因子不適用于該項(xiàng)。

單線(xiàn)圖見(jiàn)后面，電容器的設(shè)置如下：

上圖，配置是指當(dāng)前工作狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)配置狀態(tài)，此處是“Normal”。每一配置可以有不同工作狀態(tài)。例如：某一電容器的狀態(tài)顯示為連續(xù)（在“正常”配置下），備用（在“緊急事件”配置下）。

需求因子（Demand factor） ，出自ETAP幫助

在所提供的輸入?yún)^(qū)域內(nèi)修改連續(xù)、斷續(xù)和備用狀態(tài)的需求因子。需求因子是指負(fù)荷實(shí)際工作時(shí)間量。需求因子會(huì)影響到如下的計(jì)算：

**? *運(yùn)行 kW = 額定 kW * 負(fù)荷百分?jǐn)?shù) 需求因子

? 運(yùn)行 kvar = 額定 kvar * 負(fù)荷百分?jǐn)?shù) * 需求因子

連續(xù)、斷續(xù)、和備用狀態(tài)的需求因子取值為0%-100%。由于需求因子是工程屬性的一部分，所以ETAP對(duì)所有的配置使用相同的需求因子。

如下圖，有4種控制模式可以選擇。當(dāng)信息頁(yè)的狀態(tài)Swithed被選中，才會(huì)出現(xiàn)切換頁(yè)。

在控制邏輯，設(shè)備類(lèi)型：選擇要控制的設(shè)備類(lèi)型。項(xiàng)目中包含的設(shè)備類(lèi)型將在列表中。設(shè)備類(lèi)型如下所示：

輸入帶寬上/下限閾值：

輸入每步切換的電容器組數(shù)。 最后一步的組數(shù)可能會(huì)少于這個(gè)值。例如，該電容器共有5組，最初有2組在線(xiàn)。切換進(jìn)剩余的組數(shù)，第一步包括2組，而下一步將只包括1組。

在這里選擇控制模式：電壓，設(shè)備ID選擇Bus2，其它默認(rèn)；

1）當(dāng)容量為4*200kvar，潮流結(jié)果Bus2母線(xiàn)電壓：

（電容補(bǔ)償量不是800而是555.6，因母線(xiàn)電壓和電容電壓額定值不一樣而進(jìn)行的換算，前面的微信文章已經(jīng)說(shuō)明）

下面出自ETAP幫助：

額定值（Rating）頁(yè)

kV：輸入該電容器的額定電壓（kV）。如果該電容器負(fù)荷是3相負(fù)荷，則kV為線(xiàn)-線(xiàn)電壓。對(duì)于單相電容器，kV額定電壓必須與該電容器連接到系統(tǒng)電壓一致，也就是說(shuō)，如果母線(xiàn)的標(biāo)稱(chēng)kV 為4.16 ，且該電容器是連接在相A和中性點(diǎn)之間的，那么該電容器的額定電壓必須位于2.4 kV (4.16/1.73)附近。如果母線(xiàn)標(biāo)稱(chēng)kV為4.16，并且該電容器是連接在相A和相B之間的，那么該電容的額定電壓必須位于4.16 kV附近。

Max. kV：輸入電容器的最大額定電壓（kV）。典型值未電容器額定電壓的110％。

負(fù)荷（Loading）：該部分用于從10個(gè)負(fù)荷類(lèi)別中選擇任一個(gè)作為電容器的負(fù)荷百分比，既各電容器均可被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各種負(fù)荷類(lèi)別具有不同的工作負(fù)荷級(jí)別。

2）當(dāng)容量為6200kvar和10200kvar，潮流結(jié)果Bus2母線(xiàn)電壓：

3）當(dāng)容量為18*200kvar，潮流結(jié)果Bus2母線(xiàn)電壓：

（電容補(bǔ)償量不是3600而是2500，因母線(xiàn)電壓和電容電壓額定值不一樣而進(jìn)行的換算，前面的微信文章已經(jīng)說(shuō)明）

4）比較18*200kvar，Continuous和Switched模式下，實(shí)際注入母線(xiàn)的無(wú)功功率

下圖中的補(bǔ)償量計(jì)算：

左邊單線(xiàn)圖補(bǔ)償量：3600*(0.422/0.48)2=2782.5625；

右邊單線(xiàn)圖補(bǔ)償量：不是18 200 (0.409/0.48)2=2613.765 625；而是13 200 (0.409/0.48)2=1887.719 618，可以用excel列表反算。

5）假如電網(wǎng)U2電壓為90%，潮流結(jié)果Bus4母線(xiàn)電壓下圖右

2、功率因數(shù)控制

1）功率因數(shù)控制設(shè)備類(lèi)型對(duì)應(yīng)可以是電纜，單線(xiàn)圖中加入電纜Cable1后設(shè)備ID選擇Cable1，電網(wǎng)電壓設(shè)置是100%

上面的“合閘“”修改為95%后，潮流結(jié)果同上。

2）修改Lump3數(shù)據(jù)后（也可以在潮流分析案例中修改負(fù)荷種類(lèi)），

3、電容器組建模其它

假設(shè)有電容器組1200+2100+450+825kvar，如何建模？

1200+2100+450+825=800kvar

所以800/25=32，設(shè)置如下：

3、補(bǔ)充

（1）標(biāo)準(zhǔn)

◆ DL∕T 1773-2017 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則

◆ DL∕T 672-2017 變電站及配電線(xiàn)路用電壓無(wú)功調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)使用技術(shù)條件

◆ GB 50227-2017 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范，摘錄如下：

6.2 投切裝置

6.2.1 并聯(lián)電容器裝置宜采用自動(dòng)投切方式，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）變電站的并聯(lián)電容器裝置，可采用按電壓、無(wú)功功率和時(shí)間等組合條件的自動(dòng)投切方式；

2）變電站的主變壓器具有有載調(diào)壓裝置時(shí)，自動(dòng)投切方式的電容器裝置可與變壓器分接頭進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)，但應(yīng)對(duì)變壓器分接頭調(diào)節(jié)方式進(jìn)行系統(tǒng)電壓閉鎖或與系統(tǒng)交換無(wú)功功率優(yōu)化閉鎖；

3）對(duì)于不需要按綜合條件投切的并聯(lián)電容器裝置，可分別采用電壓、無(wú)功功率（電流）、功率因數(shù)或時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)投切控制。

6.2.5 低壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)采用自動(dòng)投切。自動(dòng)投切的控制量可選用無(wú)功功率、電壓、時(shí)間等參數(shù)。

（2）自動(dòng)投切電容器裝置?？砂匆韵?種方式分類(lèi)，一種是根據(jù)控制開(kāi)關(guān)來(lái)分類(lèi)，可分為晶閘管投切電容器裝置（TSC）和開(kāi)關(guān)或接觸器投切電容器裝置。另一種是根據(jù)使用地點(diǎn)來(lái)分類(lèi)，可分為變電站用自動(dòng)投切電容器裝置、線(xiàn)路用自動(dòng)投切電容器裝置和針對(duì)某種用電設(shè)備而設(shè)置的自動(dòng)投切電容器裝置。

（3）自動(dòng)投切電容器裝置比較典型的控制方式（來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，僅供參考）

1）高壓并聯(lián)電容器的自動(dòng)控制方式

◆ 電壓型自動(dòng)控制方式：根據(jù)配電系統(tǒng)電壓的變化規(guī)律，確定適當(dāng)?shù)碾妷赫ㄖ?，自?dòng)投切并聯(lián)電容器組的容量，以改善配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量。

◆ 電流型自動(dòng)控制方式:根據(jù)配電系統(tǒng)負(fù)荷電流的大小，自動(dòng)投切一定數(shù)量的并聯(lián)電容器組的容量。

◆ 程序控制方式:根據(jù)一定的生產(chǎn)規(guī)律編制出并聯(lián)電容器的投切程序，用時(shí)間切換器按固定程序進(jìn)行投切并聯(lián)電容器組的容量。

◆ 無(wú)功功率型自動(dòng)控制方式:根據(jù)無(wú)功功率或大功電流的大小投切.

◆ 功率因數(shù)型自動(dòng)控制方式:利用功率因數(shù)繼電器控制投切.

◆ 綜合型自動(dòng)控制方式（1、5結(jié)合）

2）低壓并聯(lián)電容器的自動(dòng)控制方式

◆ 時(shí)間性自動(dòng)控制方式

◆ 功率因數(shù)型自動(dòng)控制方式

（4）高壓并聯(lián)電容器組的設(shè)置和運(yùn)行特點(diǎn)

（來(lái)自論文：如何選擇高壓并聯(lián)電容器組的自動(dòng)投切裝置）

高壓并聯(lián)電容器組主要安裝于220～500kV樞紐變電站、35～110kV地方性變電站和大工業(yè)用戶(hù)的降壓變電站中，其主要目是：

1）根據(jù)負(fù)荷的變化，合理調(diào)整網(wǎng)絡(luò)電壓；

2）調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無(wú)功潮流，使無(wú)功負(fù)荷分級(jí)補(bǔ)償和就地補(bǔ)償，以減少由于無(wú)功大量流動(dòng)造成的電能損耗；

3）當(dāng)兼顧濾波功能時(shí)，可給電網(wǎng)的諧波電流提供一個(gè)阻抗近似為零的通路，以降低母線(xiàn)諧波電壓正弦波形畸變率，進(jìn)一步提高電壓質(zhì)量。

從電容器組的設(shè)置和運(yùn)行的狀況來(lái)看，有很多特點(diǎn)。控制高壓并聯(lián)電容器組的自動(dòng)控制與低壓電容器組自動(dòng)控制器對(duì)比，其原理和功能都不相同，應(yīng)根據(jù)分電壓等級(jí)平衡無(wú)功負(fù)荷和合理調(diào)整網(wǎng)絡(luò)電壓的原則，以及電容器組容量、電壓等級(jí)和變電站在電網(wǎng)中所起的不同作用，按照性能價(jià)格比，因地制宜地選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞健?/p>

（5）選擇高壓電容器組控制方式的技術(shù)原則

（來(lái)自論文：如何選擇高壓并聯(lián)電容器組的自動(dòng)投切裝置）：

1）對(duì)安裝于電力用戶(hù)變電站內(nèi)的電容器組，可選擇無(wú)功功率或功率因數(shù)的投切方式，以保證高峰時(shí)的無(wú)功平衡和低谷時(shí)不向電網(wǎng)倒送無(wú)功。

2）擔(dān)負(fù)電力系統(tǒng)調(diào)相和調(diào)壓的并聯(lián)電容器組，可采用按電壓、無(wú)功功率及時(shí)間等組合條件分組自動(dòng)投切。

3）對(duì)專(zhuān)設(shè)有有載調(diào)壓變壓器的樞紐變電站，可通過(guò)微機(jī)控制，對(duì)電容器組與主變壓器的分接頭進(jìn)行綜合控制調(diào)節(jié)。

4）35～1110kV地方性變電站中的并聯(lián)電容器組可根據(jù)運(yùn)行的要求，分別按電壓、無(wú)功功率或時(shí)間等參數(shù)自動(dòng)投切。

5）對(duì)日負(fù)荷變化不大、母線(xiàn)電壓穩(wěn)定、電容器組日投切次數(shù)在三次以下者可采用手動(dòng)投切。

（6）產(chǎn)品

（1）高壓無(wú)功補(bǔ)償控制器

可用于10kV以?xún)?nèi)的補(bǔ)償、濾波場(chǎng)合，以電壓、功率因數(shù)、時(shí)間、電壓無(wú)功或時(shí)間電壓為控制參數(shù)，對(duì)線(xiàn)路電壓、電流、功率因數(shù)等電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)的變化，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器進(jìn)行自動(dòng)投切控制，以提高功率因數(shù)，減少線(xiàn)損，改善電網(wǎng)供電質(zhì)量。

不同廠家控制方式的功能和種類(lèi)有區(qū)別。

（2）電壓無(wú)功綜合控制裝置（VQC）

VQC就是指在變電站采用一定的控制策略對(duì)有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)補(bǔ)償電容器進(jìn)行控制的電壓和無(wú)功綜合自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，以保證主變壓器低壓側(cè)母線(xiàn)電壓在規(guī)定的合格范圍內(nèi)，并遵循無(wú)功就地平衡原則，使變電站進(jìn)線(xiàn)側(cè)功率因數(shù)盡可能地滿(mǎn)足要求。

1）VQC裝置的控制目的：

◆ 實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)電壓，無(wú)功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，通過(guò)投切電容器（電抗器）、調(diào)節(jié)變壓器分接頭，使得輸出電壓和功率因數(shù)在合格范圍內(nèi)，從而達(dá)到提高供電質(zhì)量的目的。

◆ 調(diào)整電壓為第一目標(biāo)，調(diào)整COSФ（或Q）為第二目標(biāo)。

2）控制方式，主要有：

◆ 只考慮電壓

◆ 只考慮無(wú)功

◆ 電壓優(yōu)先

◆ 無(wú)功（功率因數(shù)）優(yōu)先

◆ 綜合考慮電壓、無(wú)功

隨著技術(shù)更新，以上可能會(huì)有不同，具體需求時(shí)看產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。