一种低压电网无功补偿方式的实现

孙 睿

（国网盘锦供电公司，辽宁 盘锦 124000）

现在，随着超高压远距离输电系统的发展，电网中无功功率的消耗日益增大。另外，随着居民生活水平的提高和大量电子消费品的使用，尤其是电力电子装置的应用日益广泛，造成电网供电质量下降。因此，当前电网发展的一个重要趋势就是提高电网功率因素，降低线损，实现节能。目前，借助计算机技术的发展，无功补偿技术和手段得到很大改进，进入了一个新阶段。

1 无功补偿的配置原则及补偿策略

1.1 配置原则

目前，各级电网和电气设备都要消耗一定的无功功率，尤其以配电网比例最高。因此，要保证电网经济安全运行和用电单位的可靠用电，就要减少线路中存在的大量无功功率，使用户的无功负荷和电网无功损失就地供应。为最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高设备效率，配电网的无功补偿应按照就地平衡的原则进行。

同时，还需遵循以下原则：局部平衡与总体平衡相结合；用户单位补偿与电力单位补偿相结合；分散补偿为主，分散与集中补偿相结合；以降损为主，调压与降损相结合。

1.2 补偿策略

本文讨论的低压电网负荷无功补偿，针对10kV及0.4kV 线路。因为这一范围的线路是资源侧和需求侧的交汇点，长期被电力单位所忽视，电能质量问题比较突出。这一范围的无功补偿策略是确定补偿地点和补偿容量。

对于负荷无功补偿，补偿策略所追求的目标函数是以下几种：功率因数达到设定值；线路电能损耗最少；净节约现值最大。

2 传统补偿柜元器件的优缺点

目前。变化越来越快的无功负荷幅度及频率要求补偿具有足够的响应速度，避免因滞后造成补偿不足或过剩。并联电容器是110kV 及以下的配电网中主要的无功补偿设备，而电容投切元件的性能状况在很大程度上决定了并联电容补偿装置的响应速度和可靠性。

目前，断路器、交流接触器、大功率晶闸管、复合开关、低涌流真空开关等设备，是在配电网中运行的主要并联电容器投切元件。下面就这些主要的投切元件优缺点加以说明。

2.1 断路器

以真空断路器作为投切元件，其优点是无漏电流，缺点是造价昂贵和不易检修。

2.2 交流接触器

以交流接触器作为投切元件，没有解决冲击电流和谐波的问题。其优点是价格低，初期投入成本少，无漏电流。缺点是涌流大，寿命短，故障多，维修费用高。

2.3 大功率晶闸管

以晶闸管为投切元件是一种较为理想的选择，它从原理上解决了合闸涌流及谐波问题。其优点是无涌流，无触点，使用寿命长，维修少，投切速度快（5ms 之内）。但在实际应用中，晶闸管投切元件的缺点是价格高（首期投入为接触器的6 倍左右），发热严重，耗能，有漏电流。

2.4 复合开关

近年来复合开关的应用有了很大的发展，在很多领域代替了接触器和晶闸管。优点是无涌流，不发热，节能；缺点是价格为接触器的5 倍，寿命短，故障较多，有漏电流，投切速度0.5s 左右。

3 智能电力电容器在无功补偿中的运用

北京合纵科技股份有限公司利用TDS 系列智能式低压电力电容器设计一系列的补偿柜，TDS 系列智能式低压电力电容器是0.4kV 低压电网高效节能﹑降低线损﹑提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。

它由智能测控单元、晶闸管复合开关电路、线路保护单元、两台（△型）或一台（Y 型）低压电力电容器构成。替代常规由智能控制器﹑熔丝﹑复合开关或机械式接触器﹑热继电器﹑低压电力电容器﹑指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。

该装置改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式，从而使新一代低压无功补偿设备适应了现代电网对无功补偿的更高要求。

该装置分别在温度问题、如何处理投切涌流、怎样解决常规功率因数控制器易损坏问题、如何调节补偿精度、如何解决三相不平衡状态等方面都给出了较为完善的解决方案。

比如在如何调节补偿精度方面：常规的无功补偿系统普遍采用一种规格等容量的电容器，单只电容器容量可能过大，补偿精度欠佳。而该装置利用微电子智能网路技术，可以搭配多种不同容量的电容器，CPU 记录每只电容器的网络地址、容量大小，容量相同的电容器按循环投切原则，容量不同的电容器按适补原则投切，补偿效果好。

在解决三相不平衡状态的方面：民用生活、机关单位办公用电往往三相不平衡，中性线上电流偏大，三相功率因数不等，无法正确补偿。如果按照某一相功率因数为标准进行三相补偿，其他两相很有可能出现过补/欠补现象。该装置采用混合补偿方案，三相补偿＋单相补偿结合，就能较好地解决问题。

该装置具有以下优点：

1）积木结构

产品标准化、模块化，取代了常规的功率因数控制器、熔断器、交流接触器、可控硅、热继电器、电容器，采用专利技术，将其合为一个整体，组屏安装的时候采用积木堆积方式。

2）接线简单

常规模式，从控制器、熔断器、接触器、可控硅、热继电器、电容器，每路电容器需要约30 根线。一个柜内10 路电容器，需要约300 根线。如果采用TDS 系列智能电容器，每两路电容器只需要3 根线，10 路电容器只需要15 根线。生产工时比常规模式减少80%以上，减少80%的节点，减少90%连接线，降低器件能耗、导线能耗、接点能耗，柜内温升小。柜内简洁，可以分体运输，在使用现场快速组装。

3）扩容方便

产品体积小、接线简单，随着用户电力负荷的增加，可以随时增加电容器的数量，改变了常规模式因接线复杂、一成不变的局限性，适应企业发展的需要，可以分期投资。还可以方便地进行容量配置调整，实现无功补偿优化：容量富余，拆卸几组；容量不足，随时补充几组。

4）维护方便

智能式电容器CPU 具备自诊断功能，实时监测每一个元器件是否处于安全运行状态，如果异常，指示灯亮，并且在数码显示屏上报故障类型，有利于现场故障查找。

4 结论

本文就几种传统补偿控制元器件，结合各自的功能给出优点和缺点，结合目前低压无功补偿方式推出利用TDS 系列智能式低压电力电容器设计的补偿柜，并阐述了该补偿柜解决的了传统无功补偿柜的缺点问题。该柜以无功功率作为控制目标，以电压作为约束条件。综合考虑各个方面的因数，无过补偿现象，是较为理想的低压负荷补偿柜。