1　配電體系無功補償方案及其比較

1．1　變電站集中補償體例

1．1．1　變電站集中補償體例的情勢和優(yōu)瑕玷

　　要平衡輸電網(wǎng)的無功功率，可在變電站進行集中補償，見圖1中的體例1。在這種體例下，補償裝配包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器等，重要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，進步終端償裝配一樣平常連接在變電站的10 kV母線上，好處是管理容易、維護方便，瑕玷是對配電網(wǎng)的降損起不到什么作用。

1．1．2　變電站集中補償體例的技術應用
　　為了調(diào)整變電站的電壓，通常行使無功補償裝配（一樣平常是并聯(lián)電容器組）結合有載調(diào)壓抽頭來調(diào)節(jié)。通過兩者的和諧來進行電壓和無功功率的控制，且這一方面的技術在國內(nèi)已經(jīng)積累了雄厚的經(jīng)驗，九區(qū)圖便是一種變電站電壓和無功功率控制的有用方法，然而操作上照舊較為麻煩的，由于限值必要隨不同的運行體例進行響應的調(diào)整，在某些區(qū)上會產(chǎn)生振蕩征象，而且現(xiàn)實操作中，抽頭調(diào)節(jié)和電容器組投切次數(shù)是有限的，但九區(qū)圖沒有響應的判斷?，F(xiàn)行九區(qū)圖的調(diào)節(jié)結果也不是數(shù)學上證實的最好結果，因此九區(qū)圖的應用還有待進一步改善。文獻［1］行使模糊數(shù)學的概念建立了數(shù)學模型，得出了模糊邊界的無功功率調(diào)節(jié)判據(jù)，它的特點是將九區(qū)圖中固定的無功功率上下限邊界改變成受電壓影響的模糊邊界，其邊界的斜率可根據(jù)詳細的投切邊界條件進行調(diào)整，依據(jù)這種思路，設計出一種新型的變電站電壓無功功率微機綜合控制裝配，它可以在保證電壓合格和無功功率最佳補償結果的情況下，有載變壓器分接頭的調(diào)節(jié)次數(shù)比同類裝配或人工調(diào)節(jié)約削減1／3，進步了變電站電壓合格率，線損降低約20％。

1．2　低壓集中補償體例

　　目前，國內(nèi)較普遍采用的另外一種無功補償體例，是在配電變壓器380 V側進行集中補償，見圖1中的體例2。在這種體例下，補償裝配通常采用微機控制的低壓并聯(lián)電容器柜，容量在幾十至幾百千乏不等，它是根據(jù)用戶負荷水平的波動，投入響應數(shù)量的電容器進行跟蹤補償。重要目的是進步專用變壓器用戶的功率因數(shù)，實現(xiàn)無功功率的就地平衡，對配電網(wǎng)和配電變壓器的降損有肯定作用，也保證該用戶的電壓水平。這種補償體例的投資及維護均由專用變壓器用戶承擔。目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的主動補償裝配通常是根據(jù)功率因數(shù)來進行電容器的主動投切，也有為了保證用戶電壓水平而以電壓為判據(jù)進行控制。這種補償體例雖然利于保證用戶的電能質(zhì)量，但對電力體系并不可取。由于線路電壓的波動重要由無功量轉變引起，而線路的電壓水平由體系情況決定。當線路電壓基準偏高或偏低時，無功功率的投切量可能與現(xiàn)實需求相差甚遠，可能出現(xiàn)無功功率補償過多或補償不足的情況。

　　對配電體系來說，除了專用變壓器之外，還有很多公用變壓器，而面向廣大家庭用戶及其他小型用戶的公用變壓器，其通常安裝在戶外的桿架上，進行低壓無功功率集中補償則是不實際的，難維護、控制和管理，容易成為生產(chǎn)安全隱患。如許，配電網(wǎng)的補償度就受到了限定。

1．3　桿上無功補償體例

　　文獻［2，3］提出了在配電體系桿上進行無功補償?shù)男枰院头椒?。因為配電網(wǎng)中大量存在的公用變壓器沒有進行低壓補償，補償度受到限定。由此造成很大的無功功率缺口必要由變電站或發(fā)電廠來填，大量的無功功率沿線傳輸，配電網(wǎng)網(wǎng)損居高難下。因此可以把10 kV戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上（或另行架桿）的方法來進行無功補償（見圖1中的體例3），以進步配電網(wǎng)功率因數(shù)，達到降損升壓的目的。因為桿上安裝的并聯(lián)電容器闊別變電站，容易出現(xiàn)珍愛不易配置，控制成本高，維護工作量大，受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限定等工程題目。因此，桿上無功功率優(yōu)化補償必須結合以下現(xiàn)實工程要求來進行：

　　a）補償點宜少。一條配電線路上宜采用單點補償，不宜采用多點補償。
　　b）控制體例從簡。桿上補償不設分組投切。
　　c）補償容量不宜過大。補償容量太大，將會導致配電線路在輕載時過電壓和過補償征象。桿上空間有限，太多的電容器同桿架設，既不安全，也不利于電容器散熱。建議按重載補償后電源節(jié)點功率因數(shù)不超過0．95和輕載時功率因數(shù)達到1左右即可的方法行止理。
　　d）接線宜簡單。最好是每相只配置一臺電容器裝配，以降低整套補償設備的故障率。
　　e）珍愛體例也要簡化。分別用熔絲和氧化鋅避雷器分別作為過流珍愛和過電壓珍愛。
　　f）防止電容器安裝后產(chǎn)生諧振征象。
　　顯然，桿上無功補償重要是針對10 k V饋線上沿線的公用變壓器所需無功功率進行補償，文獻［3］提出了這種補償體例的最優(yōu)地點和容量的算法。因這種補償體例具有投資小、回收快、補償服從較高、便于管理和維護等好處，適合于功率因數(shù)較低且負荷較重的長距離配電線路，但是因負荷經(jīng)常波動，而該補償體例又是長期固定補償，適應能力較差，重要是補償了無功基荷，在線路重載情況下，補償度一樣平常是不能達到0．95。

1．4　用戶終端分散補償體例

　　目前，在我國城鎮(zhèn)，低壓用戶的用電量大幅增加，企業(yè)、廠礦和小區(qū)等對無功功率需求都很大，直接對用戶末端進行無功補償，見圖1中的體例4，將最恰當?shù)亟档碗娋W(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡的電壓水平。GB50052—1995《供電體系設計規(guī)范》指出，容量較大、負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設備，無功負荷宜單獨就地補償。如許，對于企業(yè)和廠礦中的電動機，應該進行就地無功補償，即隨機補償；針對小區(qū)用戶終端，因為用戶負荷小，波動大，地點分散，無人管理，應該開發(fā)一種新型低壓終端無功補償裝配，并能知足智能型控制、免維護、體積小、易安裝、功能完美、造價較低等的要求。

　　與上述3種補償體例相比，用戶終端分散補償體例更能表現(xiàn)以下好處［4］：
　　a）線損率可削減20％；
　　b）減小電壓損失，改善電壓質(zhì)量，進而改善用電設備啟動和運行條件；
　　c）釋放體系能量，進步線路供電能力。
　　瑕玷是低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側最大無功功率需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負荷波動的不同時性造成大量電容器在較輕載時閑置，設備行使率不高。

1．5　4種補償體例的綜合比較

　　通過以上分析可知，4種無功補償體例各有各的優(yōu)瑕玷，其綜合比較見表1所示。

2　配網(wǎng)無功補償碰到的題目

　　隨著人們對配電網(wǎng)建設的正視及無功補償技術的發(fā)展，低壓側無功補償技術在配電體系中也開始普及。從靜態(tài)補償?shù)絼討B(tài)補償，從有觸點補償?shù)綗o觸點補償，都取得了雄厚的經(jīng)驗，但是在實踐應用中也暴露出一些題目，必須引起正視。

2．1　優(yōu)化的題目

　　目前，許多單位選擇無功補償?shù)某霭l(fā)點還放在用戶側，只細致補償用戶的功率因數(shù)，而不是立足于降低電力網(wǎng)的損耗。例如，為進步某電力負荷的功率因數(shù)，增設1臺補償箱。這對降損有肯定益處，但若要實現(xiàn)有用的降損，必須通過計算無功功率潮流，確定各點的最優(yōu)補償量和補償體例，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。這是從電力體系角度考慮題目的方法。

 
　　無功功率優(yōu)化配置的目標是在保證配網(wǎng)電壓水平的同時，盡可能降低網(wǎng)損。因為它要對補償后的運行費用以及響應的安裝成本同時達到最小化，計算過程相稱復雜。為此，曩昔的文獻中通常采取了很多不切現(xiàn)實的假設，比如固定負荷水平，同一線徑，把樹狀配電網(wǎng)簡化成梳狀網(wǎng)，如許的效果并不理想。

2．2　量測的題目

　　目前10 kV配電網(wǎng)線路上的負荷點一樣平常無表計，維護人員的技術水平和管理水平又參差不齊，表計記錄的正確性和同時性無法保證。這對配電網(wǎng)的潮流計算和無功優(yōu)化計算帶來很大困難。要爭奪帶專用變壓器房用戶的支撐，使他們能按肯定要求進行記錄。380 V終端用戶處通常只裝有有功電能表，要實現(xiàn)功率因數(shù)的測量是不可能的，這也是低壓無功補償難于廣泛開展的緣故原由所在。

2．3　諧波的題目

　　電容器自己具備肯定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時，會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞，因為電容器對諧波的放大作用，將使體系的諧波干擾更緊張；另外，動態(tài)無功補償柜的控制環(huán)節(jié)容易受諧波干擾影響，造成控制失靈，因而做無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又必要補償無功功率的地點，應考慮增長濾波裝配。

2．4　無功功率倒送的題目

　　無功功率倒送是電力體系所不許可的征象，由于它會增長線路和變壓器的損耗，加重線路的負擔。雖然生產(chǎn)廠家都強調(diào)本身的設備不會造成無功功率的倒送，但是現(xiàn)實情況并非如此。由于對于接觸器控制的補償柜，補償量是三雷同調(diào)的；對于晶閘管控制的補償柜，雖然三相補償量可以分調(diào)，但是許多生產(chǎn)廠家為了節(jié)約成本，每每只選擇一相做采樣及無功功率分析。于是在三相負荷不平衡的時候，就有可能造成無功功率倒送。至于采用固定電容器補償體例的用戶，則可能在負荷低谷時造成無功功率倒送，這應引起充分考慮。

　　綜上所述，10 kV配電網(wǎng)的無功補償工作應更多地考慮體系的特點，不應因電壓等級低、補償容量小而忽視補償設備對體系側的影響（包括網(wǎng)損）。假如需降損的線路能基于一個完美的補償方案進行改造，則電力體系的收益將比分散的純用戶舉動的補償體例要大得多。

3　結束語

對配電網(wǎng)進行無功補償，進步功率因數(shù)和搞好無功功率平衡，是一項建設性的降損技術措施。文章分析了4種配網(wǎng)無功補償體例的應用，但筆者認為應更多地按體系的特點來進行無功補償。目前，配電網(wǎng)的無功補償容量一樣平常是根據(jù)供電部門要求達到的功率因數(shù)來確定的，而不是依據(jù)用戶用電時現(xiàn)實的節(jié)能效益、最佳電能質(zhì)量、最小付出電費的經(jīng)濟功率因數(shù)來確定。如何確定無功補償設備的合理配置和分布，需探求技術上和經(jīng)濟上的最優(yōu)方案。