王全標 周世輝

該文從低壓線路無功補償?shù)脑瓌t出發(fā)，淺析了四種同步補償技術(shù)，其中重點介紹了靜止無功補償，最后提出了四種臺區(qū)低壓線路無功補償方式。

1低壓電網(wǎng)無功補償原則

功率因數(shù)補償合理原則。實踐證明，把功率因數(shù)從0.9提高到1.0所需的補償容量與0.8提高到0.9的補償容量差不多，但前者的降損幅度卻差不多是后者降損幅度的一半。所以，不能強求高補償度，應(yīng)結(jié)合投資效益綜合考慮。

總體與局部平衡的原則。如果無功電源的布局不合理，局部地區(qū)的無功電力不能就地平衡，就會造成一些變電站或線路的無功電力偏多或者偏少，出現(xiàn)無功功率大量流動的現(xiàn)象。這種無功功率的長途輸送和交換，使配電網(wǎng)的損耗增加。因此，在規(guī)劃過程中，要在總體平衡的基礎(chǔ)上，研究各個局部的補償方案，求得最優(yōu)化組合，達到最佳的補償效果。

防止過補償?shù)脑瓌t。采用電容器就地補償電動機，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續(xù)運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流，電動機的磁場得到自勵而產(chǎn)生電壓向系統(tǒng)倒送無功，多余的無功功率則會抬高運行電壓，威脅設(shè)備的安全，同時會加大網(wǎng)絡(luò)損耗，降低節(jié)能效果。防止過電壓電容器補償容量過大，會引起電網(wǎng)電壓升高并會導(dǎo)致電容器損壞。

降損與調(diào)壓相結(jié)合的原則。配電網(wǎng)無功優(yōu)化配置主要目的是為了達到無功電力的就地平衡，減小網(wǎng)絡(luò)損耗，改善電壓質(zhì)量，在配電網(wǎng)能安全可靠地向用戶供電的前提下，尋求最佳的無功補償經(jīng)濟效益和社會效益。

2無功補償技術(shù)

并聯(lián)電容補償。并聯(lián)電容補償就是將固定的電容器與感性負載相并聯(lián)，改變負載的相位角，從而提高負載的功率因數(shù)，實現(xiàn)對負載側(cè)的無功補償。它既可被安裝于配電變壓器側(cè)，又可對負載進行就地補償。和調(diào)相機相比，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用，但由于其阻抗是不變的，所以無功輸出的大小不可調(diào)節(jié)，不能實時適應(yīng)負荷的無功功率變化，即不能實現(xiàn)動態(tài)的無功補償。

同步調(diào)相機。同步調(diào)相機實際上是一臺空載運行的同步電動機，專門向電網(wǎng)輸送無功功率。它不帶機械負荷也可以進行過勵磁或欠勵磁運行。如果電網(wǎng)電壓偏低，同步調(diào)相機處于過勵磁運行狀態(tài)供給無功功率，此時可調(diào)高系統(tǒng)電壓；如果電網(wǎng)電壓偏高，同步調(diào)相機則處于欠勵磁運行狀態(tài)吸收無功功率，此時可調(diào)低系統(tǒng)電壓。故這種自動調(diào)節(jié)的勵磁裝置能夠在電力系統(tǒng)端電壓波動變化時對無功功率進行自動調(diào)節(jié)，從而維持系統(tǒng)電壓，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

靜止無功補償。靜止無功補償裝置簡稱靜止補償器（英文縮寫為SVC），主要有斷路器和電力電子開關(guān)兩種，由于用斷路器作為接觸器的開關(guān)速度較慢，不能及時跟蹤負荷的無功功率變化，所以應(yīng)用較少。這種靜止無功補償裝置主要包括晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器，通過用不同的靜止開關(guān)投切電容器或電抗器，使得它能吸收或發(fā)出無功功率，進而增大系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。SVC與一般并聯(lián)電容器補償裝置的區(qū)別在于其能夠?qū)崟r跟蹤電網(wǎng)和負荷的無功變化，對系統(tǒng)的無功功率進行動態(tài)補償。SVC裝置包括晶閘管控制電抗器（TCR）（如圖一）和晶閘管投切電容器（TSC），以及這兩者的混合裝置，或者晶閘管控制電抗器與固定電容器或機械投切電容器混合使用的裝置。

圖一TCR電路

在低壓供電無功補償領(lǐng)域中，比SVC更為先進的現(xiàn)代補償裝置是靜止無功發(fā)生器（SVG）（如圖二），由于采用高頻電力電子開關(guān)器件和特殊的電力電子電路結(jié)構(gòu)，通過對控制算法的改進，使得它不僅可以實時、精確地補償無功功率，而且能夠起到濾波和抑制諧波的作用，因此靜止無功發(fā)生器日益成為無功功率補償?shù)闹匾侄?。與SVC裝置相比，SVG裝置只需要維持直流側(cè)電壓的較小容量的電容器，大大減小了裝置的體積和成本。

圖二 電壓型SVG主電路原理圖

由于SVG在其直流側(cè)只需要較小容量的電容器維持其電壓，所以比需要大容量的電抗器、電容器等儲能器件的SVC靈活方便，經(jīng)濟實用。SC無功補償裝置的特點是響應(yīng)速度快（約10-20ms），與TCR相比，雖然不能連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率，但是具有運行時不產(chǎn)生諧波而且損耗較小的優(yōu)點，因此已在電力系統(tǒng)中獲得了較廣泛的應(yīng)用，而且許多是與TCR配合使用，構(gòu)成TCR+TSC型混合補償裝置。

表一 各種無功補償裝置簡要對比

3無功補償?shù)姆绞?/p>

集中補償。集中補償方式是在變電站或配電室的低壓母線側(cè)安裝補償設(shè)備，以補償配電變壓器空載無功，減少對配電站上級電源的無功需求。低壓集中補償方式更接近于負荷端，可以改善配電變壓器及上游電網(wǎng)的無功分布，降低配電站和配電線路的有功損耗，但是不能改善線路中因為無功傳輸造成的電壓降和有功損耗。該文原載于中國社會科學(xué)院文獻信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//www.ems86.com總第577期2014年第45期-----轉(zhuǎn)載須注名來源可以采用微機控制的低壓并聯(lián)電容器柜或具有動態(tài)補償功能的靜止無功補償設(shè)備，根據(jù)用戶負荷的變化投入不同數(shù)量的電容器進行跟蹤補償，實現(xiàn)較高功率因數(shù)運行。該種方式具有接線簡單、維護方便等優(yōu)點；缺點是不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功引起的損耗，電容器長期承受高壓，壽命較短。

終端補償。就地補償是根據(jù)用電設(shè)備對無功功率的需求，將低壓電容器裝設(shè)在感性用電設(shè)備（主要是電動機）附近，從而直接對這些感性設(shè)備的無功功率進行就地無功補償，所以也稱為個別補償方式。這種補償電容器組的容量只能按電動機的空載電流選擇，因而在電動機帶負荷運行時，長期處于欠補償狀態(tài)，仍需由電源端向受電端輸送無功功率，配電網(wǎng)的無功損耗仍然存在。根據(jù)國家《供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-95）要求，對于容量較大、負荷平穩(wěn)并且經(jīng)常使用的用電設(shè)備適合對無功進行單獨就地補償。就地補償方式只有當用電設(shè)備運行時，無功補償裝置才投入，設(shè)備停運時無功補償裝置則退出，可提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，改善負荷端的電壓質(zhì)量，具有經(jīng)濟簡單、小巧靈活、維護方便等優(yōu)點。

分散補償。分散補償方式就是根據(jù)需求的無功負荷分布，將電容器組裝設(shè)在功率因數(shù)較低的配電線路中，形成分散的補償方式，對配電線路或變壓器端需要的無功功率進行補償。優(yōu)點是可以對配電變壓器的無功進行分區(qū)補償，而且分組電容器的利用效率較高；缺點是補償容量可能無法調(diào)整、投資較大、維護不便等。由于電容器分散在各用戶旁，可以就近補償主要用電設(shè)備的無功功率，且這部分無功功率不再通過線路向上傳送，使用戶上的變壓器和配電線路的無功功率損耗相應(yīng)地減少，適用于變壓器下用戶較多、功率因數(shù)低、用戶配電線路分路多而且距離較遠的線路。

智能無功補償。智能無功補償裝置通常具備模塊化結(jié)構(gòu)，可將數(shù)據(jù)檢測、投切機構(gòu)、電容器等所有功能元件集成在一個單元內(nèi)，具有先進的智能投切裝置，可以通過Modem、現(xiàn)場總線、紅外、藍牙等與配網(wǎng)自動化裝置有機結(jié)合。智能無功補償在各地低壓配電網(wǎng)的公用配變電中被廣泛引用，它集低壓無功補償、綜合配電監(jiān)測、諧波監(jiān)測等多種功能于一身，同時還充分考慮了與配電自動化系統(tǒng)的結(jié)合。采用智能型無功控制策略自動及時地投切電容器補償無功功率容量，還可采集三相電壓、零序電壓、零序電流及設(shè)備本身工況等數(shù)據(jù)，在線跟蹤裝置中無功的變化，依據(jù)模糊控制理論智能選擇電容器組合。

低壓配電輸電線路長、配電變壓器多，容易造成電能的線損，因此，要結(jié)合實際需要，選擇合適的技術(shù)和方式對低壓配電網(wǎng)進行無功補償，保證電力系統(tǒng)的高效、可靠運行。

（作者單位：國網(wǎng)山東單縣供電公司）