談?wù)劦蛪弘娋W(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償

李少偉

（廣西合浦供電公司，廣西 合浦536100）

無(wú)功補(bǔ)償是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。從電網(wǎng)無(wú)功功率消耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率，尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無(wú)功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照"分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡"的原則，合理布局。

1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?/h2>

無(wú)論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷，大多數(shù)均為感性。所有電感負(fù)載均需要補(bǔ)償大量的無(wú)功功率，提供這些無(wú)功功率有兩條途徑：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補(bǔ)償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)時(shí)，既要考慮有功功率，也要考慮無(wú)功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而由補(bǔ)償電容器就地提供無(wú)功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，從而降低無(wú)功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。

2 低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)母拍?/h2>

低壓無(wú)功補(bǔ)償是指在配電變壓器低壓400(380)伏網(wǎng)絡(luò)中安裝補(bǔ)償裝置，包括隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償幾種方式。

隨機(jī)補(bǔ)償：隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器經(jīng)過(guò)熔斷器與電動(dòng)機(jī)并接，通過(guò)控制，保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。

隨器補(bǔ)償：隨器補(bǔ)償是將低壓電容器經(jīng)過(guò)熔斷器固定接在配電變壓器低壓側(cè)，以補(bǔ)償變壓器的勵(lì)磁及漏磁無(wú)功損耗。

跟蹤補(bǔ)償：跟蹤補(bǔ)償是指以無(wú)功補(bǔ)償投、切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組并接在大用戶400伏母線上。這種補(bǔ)償方式，相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔?。另選幾組低壓電容器作為手動(dòng)或自動(dòng)投切，隨時(shí)補(bǔ)償400伏網(wǎng)絡(luò)中變動(dòng)的無(wú)功負(fù)荷。

3 補(bǔ)償裝置的接線

裝置測(cè)量點(diǎn)的接線，主要是補(bǔ)償裝置的電容器組和電流的引入點(diǎn)，特別是電流的引入點(diǎn)，在實(shí)際接線中往往被忽視。電容器組的引入點(diǎn)，是指電容器組的總進(jìn)線在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的"T"接點(diǎn)；電流的引入點(diǎn)，是指補(bǔ)償裝置使用的電流互感器在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的安裝點(diǎn)。正確的方法是：以負(fù)荷的供電電源為參考點(diǎn)，電流互感器的安裝點(diǎn)必須在電容器組的總進(jìn)線"T"接點(diǎn)電源之間，即電流互感器測(cè)量的電流必須包含流過(guò)電容器組的電流。否則，在電容器分組投、切狀態(tài)中，無(wú)功補(bǔ)償裝置測(cè)量顯示的有功、無(wú)功功率和COSφ值都不會(huì)變化，造成無(wú)功補(bǔ)償裝置投、切效果無(wú)法判斷。

4 無(wú)功補(bǔ)償方式

理論上而言，無(wú)功補(bǔ)償最好的方式是在哪里需要的無(wú)功，就在哪里補(bǔ)償，整個(gè)系統(tǒng)將沒(méi)有無(wú)功電流的流動(dòng)。但在實(shí)際電網(wǎng)當(dāng)中這是不可能做到的。因?yàn)闊o(wú)論是變壓器、輸電線路還是各種負(fù)載，均會(huì)需要無(wú)功。所以實(shí)際電網(wǎng)當(dāng)中就補(bǔ)償裝置的安裝位置而言有如下幾種補(bǔ)償方式：變電所集中補(bǔ)償；配電線路分散補(bǔ)償；負(fù)荷側(cè)集中補(bǔ)償；用戶負(fù)荷的就地補(bǔ)償。

對(duì)于低壓配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償，通常采用負(fù)荷側(cè)集中補(bǔ)償方式，即在低壓系統(tǒng)(如變壓器的低壓側(cè))利用自動(dòng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，隨著負(fù)荷的變化，自動(dòng)地投入或切除電容器的部分或全部容量。

4.1 補(bǔ)償容量的確定

考慮到動(dòng)力類負(fù)荷，估計(jì)配變的功率因數(shù)在0.75左右，設(shè)計(jì)在滿負(fù)荷狀態(tài)下功率因數(shù)提高到0.90。

假設(shè)配變?nèi)萘繛镾，補(bǔ)償前有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)角分別為P1、Q1、和φ1，補(bǔ)償后有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)角分別為P2、Q2和φ2，Qb為需補(bǔ)償?shù)娜萘俊?/p>

由此可得出應(yīng)補(bǔ)償?shù)娜萘繛椋篞b=Q1-Q2

=S×sinφ1-S×sinφ2

=S×(0.661-0.436)

=0.225S

補(bǔ)償百分比為：η%=Qb/S×100%=22.5%

根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以得出，補(bǔ)償容量一般為變壓器額定容量的20%～30%。

4.2 補(bǔ)償方式的選擇

補(bǔ)償方式分為三相共補(bǔ)、分相補(bǔ)償和混合補(bǔ)償(即共補(bǔ)加分補(bǔ))，一般而言當(dāng)需要補(bǔ)償?shù)娜萘砍^(guò)60kvar時(shí)，采用混合補(bǔ)償是比較合適的，即可照顧到三相之間的不平衡，與分相補(bǔ)償?shù)男Ч耆嗤?，又可以降低成本?/p>

4.3 補(bǔ)償級(jí)數(shù)的選擇

補(bǔ)償級(jí)數(shù)(即補(bǔ)償電容器的分組數(shù)量)越多，補(bǔ)償?shù)木仍礁撸S著補(bǔ)償級(jí)數(shù)的增加，裝置的成本會(huì)大幅度提高，而且箱殼的體積也會(huì)增大。綜合考慮補(bǔ)償精度、成本、箱體體積等因素，我們建議采用11級(jí)非常容量補(bǔ)償，前9級(jí)為等容量以滿足基本補(bǔ)償，后2級(jí)為小容量以提高補(bǔ)償精度。以1臺(tái)180kvar的補(bǔ)償裝置為例：前9 級(jí)為每級(jí) 18kvar，9×18=162kvar；后 2 級(jí)為每級(jí) 9kvar；9×2=18kvar，合計(jì) 180kvar。

4.4 投切控制方式的選擇

為了盡可能地減小裝置的體積，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高裝置的可靠性，即將電容器按一定容量比進(jìn)行分組，通過(guò)控制器的軟件對(duì)這些電容器組進(jìn)行排列組合投切。

4.5 控制目標(biāo)的選擇

通常的控制目標(biāo)為：功率因數(shù)、無(wú)功功率、無(wú)功電流、電壓。根據(jù)具體情況，以挖掘配變的容量為主要目的，所以電壓不應(yīng)該成為控制目標(biāo)。以功率因數(shù)為檢測(cè)量，缺點(diǎn)是輕載時(shí)容易產(chǎn)生投切振蕩，重載時(shí)補(bǔ)償不充分；以無(wú)功功率為檢測(cè)量，則檢測(cè)量和控制目標(biāo)量相同，檢測(cè)精度低。所以應(yīng)采用無(wú)功電流為檢測(cè)量，無(wú)功功率為控制目標(biāo)。

5 幾種無(wú)功補(bǔ)償方式的優(yōu)劣比較

對(duì)于10千伏供電系統(tǒng)，在變電站10千伏母線上裝設(shè)集中補(bǔ)償方式的并聯(lián)電容器組，只能增大變壓器與10千伏母線之間及上一級(jí)電壓等級(jí)線路的功率因數(shù)，對(duì)10千伏母線上首端的功率因數(shù)COSφ值不能改變，線路上各配電變壓器所提供的無(wú)功功率仍需從這里送出，各送出線路上的線損不能降低。所以，對(duì)于10千伏供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，最好選擇隨線路上配電變壓器裝設(shè)低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，進(jìn)行分散補(bǔ)償方式。這種方式易于根據(jù)無(wú)功負(fù)荷需要選擇補(bǔ)償容量，具有"哪里缺在哪里補(bǔ)，缺多少補(bǔ)多少"，都能把10千伏及其上一級(jí)電壓等級(jí)的線路線損降低一部分的特點(diǎn)，且補(bǔ)償效果好，經(jīng)濟(jì)效益高。

在農(nóng)網(wǎng)10千伏線路上，"T"接變壓器一般較多，且變壓器"大馬拉小車"的現(xiàn)象極為普遍，多數(shù)時(shí)段接近于空載運(yùn)行，10千伏線路首端的功率因數(shù)COSφ值一般只有0.5～0.75。配電變壓器的供電范圍多以自然村為單位，一個(gè)村有一、二個(gè)動(dòng)力加工作坊和電灌站，在上述情況下宜采用隨器和隨機(jī)補(bǔ)償方式，即在變壓器低壓側(cè)按空載電流計(jì)算選擇并聯(lián)電容器補(bǔ)償，在加工作坊按電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算選擇并聯(lián)電容器補(bǔ)償。補(bǔ)償電容器采用手動(dòng)投切方式，可大大降低投資(每千乏約30多元)。只有大范圍的無(wú)功分散補(bǔ)償，才能降低農(nóng)網(wǎng)線路的線損，降低農(nóng)村電價(jià)。

6 無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝

對(duì)于箱式變?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮無(wú)功裝置及其安裝位置，而對(duì)于公共桿變，可選用柜(箱)式低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置地面式安裝，裝置的底部加升高座，以便于進(jìn)線。

[1]戴曉亮.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用.電網(wǎng)技術(shù)，1999.23(6).

[2]曹光祖.應(yīng)系統(tǒng)的重視分散和終端無(wú)功補(bǔ)償.電壓電器，1999.(5).