中压公用线路无功补偿现状与新进展

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1 引言

大量城乡配电网运行统计数字表明，电网中百分之六十的无功功率是异步电动机消耗掉的，百分之三十是配电变压器消耗的，其余百分之十则消耗在供电线路上。所以，中压(6～10kV)公用配电线路无功补偿，历来是市县供电局的重点工作。随着科学技术的发展，其补偿形式逐渐增多，这些形式各有何特点?究竟采用何种形式才能达到最佳补偿效果?值得探讨。

2.线路分散固定补偿

是多年来延续采用的方式，至今仍发挥着重要作用。其有结构简单明了、技术门槛低、易维护的优点，缺点是容量不能太大，一般按照补偿配电变压器空载无功考虑，而不能补偿低压负载无功(动态无功)。因为城乡公用负荷峰谷差大，补偿容量大了会在线路负荷较小时，和夜间无负荷时过补偿。这种方式若小容量、多布点、多台放置在负荷中心，可以有较好的补偿效果。其装置情况如图1。

图1 线路分散固定补偿

3.线路分散自动补偿

自动补偿主要针对低压负载无功(动态无功)，有两类：

3.1 2段控制。电网改造后为了对付无功负荷激增的状况，各地大量购进了2段控制的自动补偿装置，以补偿容量200kvar为例，有0和200kvar两种状态;或补偿容量100kvar+100kvar ，有100 kvar和200kvar两种状态。这种早期产品有跌落熔丝频繁烧毁、损坏率高、运行率低、价格昂贵等弊病，目前渐被淘汰。

3.2 4段控制。两台真空开关分别控制电容器，以补偿容量100kvar+200kvar 为例，可以有0，100kvar，200kvar，300kvar4种状态，其优点是设计合理、补偿容量较大、运行稳定、补偿效果较好，缺点是成本较高。其装置情况如图2。

显然，自动补偿装置是针对动态无功而设置的，其分段越多，补偿效果越好，但增加了装置成本。在一条线路中，若固定补偿装置与4段控制的自动补偿装置配合使用，既能补偿配变空载无功，又能比较准确地补偿低压负载动态无功，能达到较好的降损效果。

图2 线路分散自动补偿(四段控制)

4.连续调节自动无功补偿

如VCQC(DWZK)线路型自动补偿装置。其根据电容器无功输出与端电压的关系Q=2πfCU2，通过调节电容器的端电压来调节其无功输出，达到稳定电压、提高功率因数、降低线损的目的。本装置主要由控制器、电压调节器和高压并联电容器组成，有下列特点：

4.1 电容器不分组、不投切即可实现9档输出，电压调节范围为(100～60)%母线额定电压，无功输出为(100～36)%电容器容量。

4.2 调节过程中无过电压及涌流，保证了电容器的安全运行。

4.3 电容器长期在额定电压及以下运行，大大延长了使用寿命。

4.4 调节中电容器电压不突变、不脱离电源、无调节延时，真正实现了实时调节。

4.5 损耗小，最大值仅为电容器容量的2‰，为SVC的五分之一。

4.6 自动化程度高，使用简单，“傻瓜机”设计风格，运行时无需人为控制，出现问题自动提示、自动闭锁。

5.优化设计自动无功补偿

前述自动补偿装置在技术上的最大缺点，是由于只能采集安装地点后边线路负荷而决定是否投退，故只能补偿其后线路的无功，而不能补偿前面线路的无功。YGWJ-6、12W2优化设计自动无功补偿装置正是为了解决这个问题而设计研发的新产品。

本方案以整条线路为单元进行总体的无功补偿最优化设计，通过设在变电站出口的采样装置，用无线的方式和线路各点的无功控制终端进行数据交换，由主采样点检测装置对整条线路的无功电压等参数进行数据分析，制定出线路无功补偿最优化投切方案，控制各点的无功控制终端动作，是单元线路始终保持在最优的节能状态，实现稳定电压、降低线损的目的。

即采用智能化的线路首端采样技术，通过控制自动无功补偿装置的投切，在要求补偿点在兼顾后端的无功需量及电压质量的前提下，采取过补的方式补偿前端的无功需量。

6. 全无功随器自动补偿

随器是指安装在配电变压器低压侧，即就地补偿;全无功即指把配电变压器的无功损耗完全补偿，如其所供无功负荷还有剩余，也要在此处完全补偿，不要留给上一级变电站进行补偿;自动补偿就是说跟踪无功负荷变化进行补偿。如果10kV线路上接有N台配电变压器，N台变压器都必须进行全无功随器自动补偿。如果资金一时困难，就应该从线路末端或无功负荷最大的点开始，待资金问题解决后再逐一完善补偿。

图3是全无功随器就地补偿方式，配电线路中只有有功功率p流动(用实线条表示)。无功功率q用虚线条表示。

图3 全无功随器就地补偿方式示意图

其有如下特点：

6.1 高效降损。其控制策略是全无功、就地、自动跟踪无功补偿，任何负载率下都能补偿到变压器高压侧的功率因数为1.0或略微倒送无功，配电线路上基本上只有有功电流流动，节电效益显著。

6.2 监测功能齐全。可实时测量用户端的三相电压、电流、有功/无功功率、总有功/无功功率、三相相位、分相功率因数、电容器电流、三相电压谐波、三相电流谐波、电压畸变率、电流畸变率、电容器投切状态、谐波量、电压、电流、有功、无功、功率因数等多种电参量。

6.3 容量大。存储十五天的各组控制器的投切次数及投入的累计时间。无缝隙优化补偿功能，预置设计电容最优投入计算。减少投切次数，无功补偿输出路数9路。分组或分相控制，9路电容器，以基波无功功率为参考物理量，实时控制 电容器的投切。

6.4 两种模式。分为普通模式和节电模式，普通模式根据变压器低压侧所测试的参量(功率因数和无功功率等)进行投切;节电模式是补偿到变压器高压侧功率因数为1.0。

7.结论

中压公用配电线路无功补偿装置的多元化，为各地根据自己的具体情况综合考虑进行选用打下了物质基础。

7.1 资金充裕、想取得最佳降损效果、以前没有搞过无功补偿或现有装置很差的，可采用全无功随器自动补偿、或优化设计自动无功补偿、或连续调节自动无功补偿方式，其中没有低压集中无功补偿的应优先选用前者。

7.2 现有分散固定补偿完备的，可选用线路分散自动补偿中的4段控制形式，或连续调节自动无功补偿方式作为补充。

7.3 资金缺乏、技术力量低下、经济不发达的，仍可选用线路分散固定补偿(小容量、多布点、多台放置在负荷中心)方式。