DQZHAN技術訊：淺談低壓智能無功補償

目前，我國輸配電網無功缺乏，備用容量嚴重不足，無功補償裝置缺少靈活的調節能力，其中由于無功不足原因而產生電壓降落、電能傳輸損耗大、線路輸送容量降低和網絡穩定性下降等問題表現尤為突出。近年來，隨著大功率非線性負荷用戶的不斷增多，對電網的沖擊和諧波污染呈不斷上升趨勢，缺乏無功調節手段造成了母線電壓隨運行方式的變動很大，導致電網線損增加，使得系統電壓合格率不高。此外，電網的發展，系統穩定性問題越發重要。電網的損耗、電壓及功角穩定性與無功功率快速、有效提供有關。我國互聯電網已經進入了大電網、大機組時代，大量的無功在網間傳送，造成了巨大的網絡損耗。故此大量的無功不適應于遠距離的傳輸，無功功率一般采取分層分區平衡、就近補償的原則。

2、無功補償的理論分析

電力網中的變壓器和電動機是根據電磁感應原理工做的。磁場所具有的磁場能是由電源供給的。電動機和變壓器在能量轉換過程中建立交變磁場，在一個周期內吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無功功率。接在交流電網中的電容器，在一個周期內上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無功功率。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲于電感和電容中，通過電力網往返于電源和電感、電容之間。無功功率在電力網元件中流動，將會在電力網元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網的電壓質量，增加電網的線損率。

由上述分析可見，要減少電力網中的電壓損耗和電網的線損率，提高用戶端的電壓質量的重要措施之一，是減少電力網元件中的無功傳輸，可以從提高負荷的自然功率因數和進行無功補償兩方面來解決這個問題。

2.1 無功補償的原理

無功補償的基本原理是：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

采用無功補償措施后，電源輸送的無功功率減少了，相應的也使電網和變壓器中的功率損耗的下降，從而提高了供電效率。

2.2 低壓電網中的幾種無功補償的方式

提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。因此，影響功率因數的主要因素有三種，一是異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備;二是供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響;三是電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

針對影響功率因數的一些主要因素，要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電網功率因數提高的一些實用方法，使低壓電網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。常采用地方式有三種： 隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

(1)隨機補償，是指將低壓電容器組與電動機并聯，通過控制、保護裝置與電機共同投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償勵磁為主，此種方式可較好的限制用電單位的無功負荷。

隨機補償地優點是：用電設備運行時，無功補償投入;用電設備停止運補償裝置也退出，不需要頻繁調整補償容量。更具有投資少、占位小、配置靈活、維護簡單方便、事故率低等優點。為防止電機推出時產生自激過電壓，補償容量一般不大于電機的空載無功。

(2)隨器補償，是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，從而導致電費單價的增加。

隨器補償的優點是：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，是該部分的無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網損，提高用戶的功率因數，改善用戶的電壓質量，具有較高的經濟性，是目前無功補償*有效的方法之一。

(3)跟蹤補償，是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4 母線上的補償方式，適用于100 及以上的專用配變電用戶。

跟蹤補償的優點是：可較好的跟蹤無功負荷的變化，運行方式靈活，補償效果好，但是費用高，且自動投切裝置較隨機、隨器補償的控制保護裝置復雜，如有任一元件損壞，則可導致電容器不能投切。且主要適用于大容量大負荷的配變。

上述三種補償方式均可對特定種類無功負荷實現“就地平衡”的無功補償，降損節能效果好。

3、結論

無功補償技術在邊沿科學如電力電子技術和微電子技術發展的推動下，在電力系統領域取得了很大的發展，形成了多種補償方式。本文在對無功補償技術進行分析的基礎上，針對傳統無功補償裝置的缺點提出了一種新型的智能無功補償裝置，該裝置適合對大用戶進行無功補償，也就是隨器補償，其優點如下：

(1)裝置結構簡單，通過硬件軟件配合，穩定性高，晶閘管和磁保持控制投切，可實現真正的智能控制，具有很高的性價比。

(2)采用LCD顯示，可實時顯示電壓、電流和功率因數等數據。

(3)徹底解決低壓電容器投入浪涌電流問題，無觸燒損之慮，不會產生諧波注入，**可靠性高.

(4)具有完善的過壓、欠壓、缺相、諧波、振蕩等保護功能。

(5)具有GPRS通信功能，可將補償結果反饋給上配電管理系統，計算無功功率經濟效益，并可接受系統控制。

總之，智能低壓無功補償裝置的投入完全可替代傳統傳統無功補償裝置，其穩定性強、可靠性高、實用性好、功能強大、適用于各類城市電網、農村電網、企業電網的配電自動化實施與改造，可有效的降損節能，具有很大的經濟及社會效益。