统管台区低压线路无功补偿措施

   王全标 周世辉

1低压电网无功补偿原则

功率因数补偿合理原则。实践证明，把功率因数从0.9提高到1.0所需的补偿容量与0.8提高到0.9的补偿容量差不多，但前者的降损幅度却差不多是后者降损幅度的一半。所以，不能强求高补偿度，应结合投资效益综合考虑。

总体与局部平衡的原则。如果无功电源的布局不合理，局部地区的无功电力不能就地平衡，就会造成一些变电站或线路的无功电力偏多或者偏少，出现无功功率大量流动的现象。这种无功功率的长途输送和交换，使配电网的损耗增加。因此，在规划过程中，要在总体平衡的基础上，研究各个局部的补偿方案，求得最优化组合，达到最佳的补偿效果。

防止过补偿的原则。采用电容器就地补偿电动机，切断电源后，电动机在惯性作用下继续运行，此时电容器的放电电流成为励磁电流，电动机的磁场得到自励而产生电压向系统倒送无功，多余的无功功率则会抬高运行电压，威胁设备的安全，同时会加大网络损耗，降低节能效果。防止过电压电容器补偿容量过大，会引起电网电压升高并会导致电容器损坏。

降损与调压相结合的原则。配电网无功优化配置主要目的是为了达到无功电力的就地平衡，减小网络损耗，改善电压质量，在配电网能安全可靠地向用户供电的前提下，寻求最佳的无功补偿经济效益和社会效益。

2无功补偿技术

并联电容补偿。并联电容补偿就是将固定的电容器与感性负载相并联，改变负载的相位角，从而提高负载的功率因数，实现对负载侧的无功补偿。它既可被安装于配电变压器侧，又可对负载进行就地补偿。和调相机相比，其优点是结构简单、经济实用，但由于其阻抗是不变的，所以无功输出的大小不可调节，不能实时适应负荷的无功功率变化，即不能实现动态的无功补偿。

同步调相机。同步调相机实际上是一台空载运行的同步电动机，专门向电网输送无功功率。它不带机械负荷也可以进行过励磁或欠励磁运行。如果电网电压偏低，同步调相机处于过励磁运行状态供给无功功率，此时可调高系统电压；如果电网电压偏高，同步调相机则处于欠励磁运行状态吸收无功功率，此时可调低系统电压。故这种自动调节的励磁装置能够在电力系统端电压波动变化时对无功功率进行自动调节，从而维持系统电压，提高系统运行的稳定性。

静止无功补偿。静止无功补偿装置简称静止补偿器（英文缩写为SVC），主要有断路器和电力电子开关两种，由于用断路器作为接触器的开关速度较慢，不能及时跟踪负荷的无功功率变化，所以应用较少。这种静止无功补偿装置主要包括晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器，通过用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使得它能吸收或发出无功功率，进而增大系统的功率因数，提高系统的稳定性。SVC与一般并联电容器补偿装置的区别在于其能够实时跟踪电网和负荷的无功变化，对系统的无功功率进行动态补偿。SVC装置包括晶闸管控制电抗器(TCR)（如图一）和晶闸管投切电容器(TSC)，以及这两者的混合装置，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器或机械投切电容器混合使用的装置。

图一TCR电路

在低压供电无功补偿领域中，比SVC更为先进的现代补偿装置是静止无功发生器（SVG）（如图二），由于采用高频电力电子开关器件和特殊的电力电子电路结构，通过对控制算法的改进，使得它不仅可以实时、精确地补偿无功功率，而且能够起到滤波和抑制谐波的作用，因此静止无功发生器日益成为无功功率补偿的重要手段。与SVC装置相比，SVG装置只需要维持直流侧电压的较小容量的电容器，大大减小了装置的体积和成本。

图二 电压型SVG主电路原理图

由于SVG在其直流侧只需要较小容量的电容器维持其电压，所以比需要大容量的电抗器、电容器等储能器件的SVC灵活方便，经济实用。SC无功补偿装置的特点是响应速度快（约10-20ms），与TCR相比，虽然不能连续调节无功功率，但是具有运行时不产生谐波而且损耗较小的优点，因此已在电力系统中获得了较广泛的应用，而且许多是与TCR配合使用，构成TCR+TSC型混合补偿装置。

表一 各种无功补偿装置简要对比

3无功补偿的方式

集中补偿。集中补偿方式是在变电站或配电室的低压母线侧安装补偿设备，以补偿配电变压器空载无功，减少对配电站上级电源的无功需求。低压集中补偿方式更接近于负荷端，可以改善配电变压器及上游电网的无功分布，降低配电站和配电线路的有功损耗，但是不能改善线路中因为无功传输造成的电压降和有功损耗。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://www.ems86.com总第577期2014年第45期-----转载须注名来源可以采用微机控制的低压并联电容器柜或具有动态补偿功能的静止无功补偿设备，根据用户负荷的变化投入不同数量的电容器进行跟踪补偿，实现较高功率因数运行。该种方式具有接线简单、维护方便等优点；缺点是不能减少用户内部配电网络的无功引起的损耗，电容器长期承受高压，寿命较短。

终端补偿。就地补偿是根据用电设备对无功功率的需求，将低压电容器装设在感性用电设备（主要是电动机）附近，从而直接对这些感性设备的无功功率进行就地无功补偿，所以也称为个别补偿方式。这种补偿电容器组的容量只能按电动机的空载电流选择，因而在电动机带负荷运行时，长期处于欠补偿状态，仍需由电源端向受电端输送无功功率，配电网的无功损耗仍然存在。根据国家《供电系统设计规范》（GB50052-95）要求，对于容量较大、负荷平稳并且经常使用的用电设备适合对无功进行单独就地补偿。就地补偿方式只有当用电设备运行时，无功补偿装置才投入，设备停运时无功补偿装置则退出，可提高用电设备供电回路的功率因数，改善负荷端的电压质量，具有经济简单、小巧灵活、维护方便等优点。

分散补偿。分散补偿方式就是根据需求的无功负荷分布，将电容器组装设在功率因数较低的配电线路中，形成分散的补偿方式，对配电线路或变压器端需要的无功功率进行补偿。优点是可以对配电变压器的无功进行分区补偿，而且分组电容器的利用效率较高；缺点是补偿容量可能无法调整、投资较大、维护不便等。由于电容器分散在各用户旁，可以就近补偿主要用电设备的无功功率，且这部分无功功率不再通过线路向上传送，使用户上的变压器和配电线路的无功功率损耗相应地减少，适用于变压器下用户较多、功率因数低、用户配电线路分路多而且距离较远的线路。

智能无功补偿。智能无功补偿装置通常具备模块化结构，可将数据检测、投切机构、电容器等所有功能元件集成在一个单元内，具有先进的智能投切装置，可以通过Modem、现场总线、红外、蓝牙等与配网自动化装置有机结合。智能无功补偿在各地低压配电网的公用配变电中被广泛引用，它集低压无功补偿、综合配电监测、谐波监测等多种功能于一身，同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。采用智能型无功控制策略自动及时地投切电容器补偿无功功率容量，还可采集三相电压、零序电压、零序电流及设备本身工况等数据，在线跟踪装置中无功的变化，依据模糊控制理论智能选择电容器组合。

低压配电输电线路长、配电变压器多，容易造成电能的线损，因此，要结合实际需要，选择合适的技术和方式对低压配电网进行无功补偿，保证电力系统的高效、可靠运行。

（作者单位：国网山东单县供电公司）