基于变压器有载调压技术对智能无功补偿的研究

（国网河南省电力公司，河南 郑州 450052）

基于变压器有载调压技术对智能无功补偿的研究

陈上吉

（国网河南省电力公司，河南 郑州 450052）

本文介绍了一种新型电力系统配电变压器智能无功补偿装置，该装置可以依据系统无功需求的变化，靠变压器内部分接开关对无功补偿装置提供可变电源，实现无功补偿的智能化调整。

智能无功补偿；分接开关；电容器

1 无功补偿现状

无功功率补偿是保持电网高质量运行一种主要手段，也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临一个重大课题，正受到越来越多关注。

电力系统无功补偿的优化直接影响系统的电压质量、损耗大小及变压器的供电能力。目前我国供电系统线损率在6%以上，而日本、欧美发达国家及澳大利亚供电线损率只有3%左右，因此节能降损空间巨大。在系统网络及供电设备确定之后，线损主要决定于系统无功补偿是否科学合理，能否实现动态无功补偿，使系统功率因数任一时间都接近最佳状态。将电容器与网络感性负荷并联是补偿无功功率传统方法，国内外获了广泛应用。并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定，故不能跟踪负荷无功需求变化，即不能实现对无功功率动态补偿。这样就会经常出现过补和欠补现象，造成线损过高。近几年来虽有SVC装置（包括TCR+C和MCR+C）、SVG装置（无功发生器）、电容器自动投切装置（VQC）及调压型动态无功补偿装置，但这些装置有的造价高且自身损耗大（TCR及MCR），运行中产生谐波污染电力系统；有的可靠性差（VQC），在变电站得不到广泛应用。而且上述装置还不能实现就地补偿，因此补偿效果不理想。

另外，在某些特定供电区，如电源点少、负荷比较集中的供电台区，以及郊区尤其是农网的供电台区经常会发生用电高峰时低压电压极低（150V左右），而在后半夜低压电压超高（超过240V）。这种情况下装设固定无功补偿装置不但效果不好，还会起到负作用。

2 变压器有载调压

随着对供电质量越来越高的要求，电力系统中变压器有载调压方式被应用的日趋增多，及时调节主变有载调压分接开关，可以确保供电质量，真正做到电网的安全、经济、优质运行。

有载调压可以提高电压合格率、降低电能损耗，而且能够提高无功补偿能力，提高电容器投入率。

电力电容器作为无功补偿装置，其无功出力与运行电压平方成正比。当电力系统运行电压降低，补偿效果降低，而运行电压升高时，对用电设备过补偿，使其端电压升高，甚至超出标准规定，容易损坏设备绝缘，造成设备事故。为弥补这一缺点，往往采用防止向电力系统倒送无功，即停用无功补偿设备，造成无功装置的浪费和损耗的增加。这时若能及时调整主变分接开关，将母线电压调至合格范围，就无需停用电容器的补偿。

3 智能无功补偿

3.1 配电变压器智能无功补偿装置

通过近几年加强配电网的技术监督和隐患排查，发现不少地方存在高压配电网络部存在太大问题，而在用户终端却存在电压波动严重超标现象。如某供电区离电源点较远，负荷高峰期（如做饭、使用空调等）线损较大，用户侧电压偏低。而在负荷低谷期（如后半夜），由于负荷减少，线路压降降低，在用户端可能会出现超过240V的现象。如果此时加在系统中的无功补偿装置不能及时退出或降低出力，将会造成低压侧电压过高，甚至可能会造成损坏低压用电设置的现象。为解决配网无功补偿技术及设备存在的以上问题，我们对一种新型的配电变压器无功智能补偿技术进行了分析研究，提出了配网系统无功随负荷变化智能化就地动态补偿方针，为实现提高配网功率因数、降低线损、增大变压器供电能力奠定基础。

这种新型配电变压器智能无功补偿装置是利用变压器有载调压技术，在变压器本身加装补偿线圈为补偿电容器提供可调电压电源，用微机控制器进行控制达到就地无功动态补偿。可在用电高峰时充分发挥其无功补偿作用，而在负荷低谷时降低（减少）其无功出力，抑制电压升高。

3.2 智能无功补偿系统的组成和工作原理

该配网智能无功补偿装置所在系统的组成主要由带有载分接开关的配电变压器、无功补偿电容器组、智能控制系统等组成。

该系统的主要思路是在需要需要进行无功补偿的高峰负荷时间，全力提供无功补偿力度，提供用户电压水平。在负荷低谷期，最大限度地减少无功出力，避免用户侧电压过高的现象。

该系统的一次设备主要工作原理为：在配电变压器高压线圈增设若干个抽头（一般为7-9个），连接到有载分接开关的定触头，经有载分接开关动触头引出，接补偿电容器的断路器电源侧，断路器负荷侧接补偿电容器组。电容器容量按配变容量、实际负荷确定，有载分接开关通常选择国产125A、端部调压有载分接开关。

该系统的微机控制系统主要工作原理为：微机控制器对变压器运行中的无功功率进行控制。微机控制器的输入信号分别为变压器高压侧电流、电压信号；变压器低压侧电流、电压信号；补偿母线电流、电压信号。其内部程序按电压无功技术要求设置。根据变压器电源侧电流、电压信号及微机控制器程序进行分析判断。当功率因数小于规定要求时，发出命令调节有载分接开关档位，升高补偿母线电压，增大电容器无功输出；当功率因数大于规定要求时，发出命令调节有载分接开关档位，降低补偿母线电压，减少电容器无功输出。微机控制器经232、485接口可与变电站后台接口，可以接受远方操作命令进行操作。微机控制器还具有显示和记录功能，可显示装置的运行状态，包括变压器各侧电流电压、有载分接开关运行档位、装置输出无功功率等；可记录调节前后系统参数，并自动刷新，以备查看相关记录。微机控制器可以单独组屏或安装在主变控制屏或无功补偿断路器控制屏上。

结语

本文所提出的智能无功补偿系统经在变电站实际试运行表明，其运行可靠性高，大大改善了配电台区的功率因数，有效降低了配电台区的线损，具有较高的推广价值。

[1]赵刚.基于大功率晶闸管的无弧有载调压系统的研究[D].西安交通大学，2003.

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