ETAP无功补偿（3）电容器切换的自动控制案例

在ETAP中可以设置电容器组的自动切换，高压和低压的自动控制方式不同。根据系统运行情况，安装电容器组来调节电压或进行无功补偿的要求，因此选择配合的控制模式。

ETAP单线图中处于自动切换的电容器符号将会多一个调节箭头。在这里简单介绍2种自动切换的控制方式，电容器组的控制方式可参考最后的补充。

1、电压控制

每个运行状态依靠被指定的需求因子，电容器的实际负载由潮流和电动机启动分析决定。状态默认为Continuous，当Swithed被选中，电容器控制功能被允许，需求因子不适用于该项。

单线图见后面，电容器的设置如下：

上图，配置是指当前工作状态下的开关配置状态，此处是“Normal”。每一配置可以有不同工作状态。例如：某一电容器的状态显示为连续（在“正常”配置下），备用（在“紧急事件”配置下）。

需求因子（Demand factor） ，出自ETAP帮助

在所提供的输入区域内修改连续、断续和备用状态的需求因子。需求因子是指负荷实际工作时间量。需求因子会影响到如下的计算：

**• *运行 kW = 额定 kW * 负荷百分数 需求因子

• 运行 kvar = 额定 kvar * 负荷百分数 * 需求因子

连续、断续、和备用状态的需求因子取值为0%-100%。由于需求因子是工程属性的一部分，所以ETAP对所有的配置使用相同的需求因子。

如下图，有4种控制模式可以选择。当信息页的状态Swithed被选中，才会出现切换页。

在控制逻辑，设备类型：选择要控制的设备类型。项目中包含的设备类型将在列表中。设备类型如下所示：

输入带宽上/下限阈值：

输入每步切换的电容器组数。 最后一步的组数可能会少于这个值。例如，该电容器共有5组，最初有2组在线。切换进剩余的组数，第一步包括2组，而下一步将只包括1组。

在这里选择控制模式：电压，设备ID选择Bus2，其它默认；

1）当容量为4*200kvar，潮流结果Bus2母线电压：

（电容补偿量不是800而是555.6，因母线电压和电容电压额定值不一样而进行的换算，前面的微信文章已经说明）

下面出自ETAP帮助：

额定值（Rating）页

kV：输入该电容器的额定电压（kV）。如果该电容器负荷是3相负荷，则kV为线-线电压。对于单相电容器，kV额定电压必须与该电容器连接到系统电压一致，也就是说，如果母线的标称kV 为4.16 ，且该电容器是连接在相A和中性点之间的，那么该电容器的额定电压必须位于2.4 kV (4.16/1.73)附近。如果母线标称kV为4.16，并且该电容器是连接在相A和相B之间的，那么该电容的额定电压必须位于4.16 kV附近。

Max. kV：输入电容器的最大额定电压（kV）。典型值未电容器额定电压的110％。

负荷（Loading）：该部分用于从10个负荷类别中选择任一个作为电容器的负荷百分比，既各电容器均可被设置为对应于各种负荷类别具有不同的工作负荷级别。

2）当容量为6200kvar和10200kvar，潮流结果Bus2母线电压：

3）当容量为18*200kvar，潮流结果Bus2母线电压：

（电容补偿量不是3600而是2500，因母线电压和电容电压额定值不一样而进行的换算，前面的微信文章已经说明）

4）比较18*200kvar，Continuous和Switched模式下，实际注入母线的无功功率

下图中的补偿量计算：

左边单线图补偿量：3600*(0.422/0.48)2=2782.5625；

右边单线图补偿量：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）假如电网U2电压为90%，潮流结果Bus4母线电压下图右

2、功率因数控制

1）功率因数控制设备类型对应可以是电缆，单线图中加入电缆Cable1后设备ID选择Cable1，电网电压设置是100%

上面的“合闸“”修改为95%后，潮流结果同上。

2）修改Lump3数据后（也可以在潮流分析案例中修改负荷种类），

3、电容器组建模其它

假设有电容器组1200+2100+450+825kvar，如何建模？

1200+2100+450+825=800kvar

所以800/25=32，设置如下：

3、补充

（1）标准

◆ DL∕T 1773-2017 电力系统电压和无功电力技术导则

◆ DL∕T 672-2017 变电站及配电线路用电压无功调节控制系统使用技术条件

◆ GB 50227-2017 并联电容器装置设计规范，摘录如下：

6.2 投切装置

6.2.1 并联电容器装置宜采用自动投切方式，并应符合下列规定：

1）变电站的并联电容器装置，可采用按电压、无功功率和时间等组合条件的自动投切方式；

2）变电站的主变压器具有有载调压装置时，自动投切方式的电容器装置可与变压器分接头进行联合调节，但应对变压器分接头调节方式进行系统电压闭锁或与系统交换无功功率优化闭锁；

3）对于不需要按综合条件投切的并联电容器装置，可分别采用电压、无功功率（电流）、功率因数或时间进行自动投切控制。

6.2.5 低压并联电容器装置应采用自动投切。自动投切的控制量可选用无功功率、电压、时间等参数。

（2）自动投切电容器装置。可按以下2种方式分类，一种是根据控制开关来分类，可分为晶闸管投切电容器装置（TSC）和开关或接触器投切电容器装置。另一种是根据使用地点来分类，可分为变电站用自动投切电容器装置、线路用自动投切电容器装置和针对某种用电设备而设置的自动投切电容器装置。

（3）自动投切电容器装置比较典型的控制方式（来自网络，仅供参考）

1）高压并联电容器的自动控制方式

◆ 电压型自动控制方式：根据配电系统电压的变化规律，确定适当的电压整定值，自动投切并联电容器组的容量，以改善配电系统的电压质量。

◆ 电流型自动控制方式:根据配电系统负荷电流的大小，自动投切一定数量的并联电容器组的容量。

◆ 程序控制方式:根据一定的生产规律编制出并联电容器的投切程序，用时间切换器按固定程序进行投切并联电容器组的容量。

◆ 无功功率型自动控制方式:根据无功功率或大功电流的大小投切.

◆ 功率因数型自动控制方式:利用功率因数继电器控制投切.

◆ 综合型自动控制方式（1、5结合）

2）低压并联电容器的自动控制方式

◆ 时间性自动控制方式

◆ 功率因数型自动控制方式

（4）高压并联电容器组的设置和运行特点

（来自论文：如何选择高压并联电容器组的自动投切装置）

高压并联电容器组主要安装于220～500kV枢纽变电站、35～110kV地方性变电站和大工业用户的降压变电站中，其主要目是：

1）根据负荷的变化，合理调整网络电压；

2）调节电网的无功潮流，使无功负荷分级补偿和就地补偿，以减少由于无功大量流动造成的电能损耗；

3）当兼顾滤波功能时，可给电网的谐波电流提供一个阻抗近似为零的通路，以降低母线谐波电压正弦波形畸变率，进一步提高电压质量。

从电容器组的设置和运行的状况来看，有很多特点。控制高压并联电容器组的自动控制与低压电容器组自动控制器对比，其原理和功能都不相同，应根据分电压等级平衡无功负荷和合理调整网络电压的原则，以及电容器组容量、电压等级和变电站在电网中所起的不同作用，按照性能价格比，因地制宜地选择适当的控制方式。

（5）选择高压电容器组控制方式的技术原则

（来自论文：如何选择高压并联电容器组的自动投切装置）：

1）对安装于电力用户变电站内的电容器组，可选择无功功率或功率因数的投切方式，以保证高峰时的无功平衡和低谷时不向电网倒送无功。

2）担负电力系统调相和调压的并联电容器组，可采用按电压、无功功率及时间等组合条件分组自动投切。

3）对专设有有载调压变压器的枢纽变电站，可通过微机控制，对电容器组与主变压器的分接头进行综合控制调节。

4）35～1110kV地方性变电站中的并联电容器组可根据运行的要求，分别按电压、无功功率或时间等参数自动投切。

5）对日负荷变化不大、母线电压稳定、电容器组日投切次数在三次以下者可采用手动投切。

（6）产品

（1）高压无功补偿控制器

可用于10kV以内的补偿、滤波场合，以电压、功率因数、时间、电压无功或时间电压为控制参数，对线路电压、电流、功率因数等电网参数进行实时监测，根据电网参数的变化，对无功补偿电容器进行自动投切控制，以提高功率因数，减少线损，改善电网供电质量。

不同厂家控制方式的功能和种类有区别。

（2）电压无功综合控制装置（VQC）

VQC就是指在变电站采用一定的控制策略对有载调压变压器和并联补偿电容器进行控制的电压和无功综合自动调节装置，以保证主变压器低压侧母线电压在规定的合格范围内，并遵循无功就地平衡原则，使变电站进线侧功率因数尽可能地满足要求。

1）VQC装置的控制目的：

◆ 实时检测系统电压，无功功率，功率因数等参数，通过投切电容器（电抗器）、调节变压器分接头，使得输出电压和功率因数在合格范围内，从而达到提高供电质量的目的。

◆ 调整电压为第一目标，调整COSФ（或Q）为第二目标。

2）控制方式，主要有：

◆ 只考虑电压

◆ 只考虑无功

◆ 电压优先

◆ 无功（功率因数）优先

◆ 综合考虑电压、无功

随着技术更新，以上可能会有不同，具体需求时看产品说明书。