王秀杰

[摘 要]文章介紹了無功補償技術(shù)的意義、原理和無功補償裝置的分類，論述了傳統(tǒng)低壓無功補償設(shè)備的缺點，展望了配電系統(tǒng)智能低壓無功補償技術(shù)的研究現(xiàn)狀。

[關(guān)鍵詞]低壓 無功補償 研究

中圖分類號：TM714.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0052-01

1.無功補償?shù)幕驹?/p>

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：①有功功率；②無功功率。在電力系統(tǒng)中，不僅有功功率要平衡，無功功率也要平衡。假設(shè)有功功率P、無功功率Q、視在功率S，φ為功率因數(shù)角，它的余弦cosφ=p/s就是功率因數(shù)。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用電企業(yè)的功率因數(shù)cosφ越小，則所需的無功功率越大。如果不進行補償，則必須由供電系統(tǒng)提供。為了滿足用電要求，供電線路和變壓器的容量就必須增大，這不僅增加了供電投資、降低了設(shè)備的利用率，還將增加線路損耗。不論是對于供電部門還是用電部門，對無功功率進行適時補償以提高功率因數(shù)，以防止無功倒送，從而節(jié)約電能，提高運行質(zhì)量都具有非常重要的作用。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能作功的能力。把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷的裝置并聯(lián)接在同一電路中，能量在兩種負荷間相互轉(zhuǎn)換，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，這就是無功補償?shù)脑怼?/p>

2.低壓無功補償?shù)囊饬x

2.1 減少電壓損失

電力網(wǎng)的電壓損失可用下式求出：

可見影響△U的因數(shù)有4個：線路的有功功率P、無功功率Q、電阻R和電抗X。如果采用容抗為TP的電容來補償，則電壓損失為：

故采用補償電容提高功率因數(shù)后，電壓損失△U減少，改善了電壓。

2.2 減少線路損失

當(dāng)線路通過電流I時，其有功損耗：

可見線路有功損失△P與cos2φ成反比，cosφ越高，△P越少。

2.3 提高功率因數(shù)

功率因數(shù)可以表示為下述形式：

其中U―線電壓，I―線電流?？梢?，在一定的電壓和電流下，提高cosφ，其輸出的有功功率就大。因此改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高設(shè)備的利用率的有效辦法。

就大。因此改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高設(shè)備的利用率的有效辦法。

3.傳統(tǒng)低壓無功補償設(shè)備的缺點

投切開關(guān)多采用交流接觸器。其缺點是投切響應(yīng)速度較慢，在投切過程中會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊涌流，使用壽命短、故障多、維修費用高。采集單一信號，采用三相電容器，三相共補。此種補償方式主要適用于三相負載（電動機）的場合，但主要用電為單相負荷的居民用戶，難免三相負荷不平衡。那么，各相無功電量也不同，采用這種補償方式會在不同程度上出現(xiàn)過補或欠補。無功控制策略，控制物理量多為電壓、功率因數(shù)、無功電流。投切方式為循環(huán)投切和編碼投切。該策略沒有考慮電壓的平衡關(guān)系與區(qū)域的無功優(yōu)化。通常不具備配電監(jiān)測功能。

4.無功補償裝置分類

按安裝的部位分，可分為集中補償、分組補償、末端補償。按主電路控制投切電容器的原件類型分，可分為接觸器投切、晶閘管投切、復(fù)合投切。按補償相數(shù)分，可分為單相補償、三相補償、混合補償。按控制投切電容器的原件類型分，可分為機電開關(guān)投切、半導(dǎo)體電子開關(guān)投切、復(fù)合開關(guān)投切。

5.配電系統(tǒng)智能低壓無功補償技術(shù)

5.1 智能型無功補償控制器的選用

以無功功率為控制物理量，以用戶設(shè)定的功率因數(shù)為投切參考限量，依據(jù)模糊控制理論智能選擇電容器組合，智能投切是針對星-角結(jié)合情況。電容投切控制采用智能控制理論，自動及時地投切電容補償，同時集數(shù)據(jù)采集、通信、無功補償、電網(wǎng)參數(shù)、分析等于一體，并通過后臺軟件將存儲記錄的數(shù)據(jù)以圖表或報表的形式顯示、打印，及時對電網(wǎng)系統(tǒng)實時監(jiān)測補償無功功率容量。根據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容器組合，依據(jù)“取平補齊”的原則投入電網(wǎng)實現(xiàn)電容器投切的智能控制，使補償精度高。

5.2 先進的投切開關(guān)技術(shù)

目前采用的投切開關(guān)主要有以下幾種：過零觸發(fā)可控硅控制電子開關(guān)，其特點是投切速度快，在投切過程中對電網(wǎng)無沖擊、無涌流，壽命較長，但有一定的功耗和諧波污染，目前運用較普遍；機電一體化智能復(fù)合開關(guān)。該開關(guān)是由交流接觸器和固態(tài)繼電器并聯(lián)運行，既有可控硅開關(guān)過零投切的優(yōu)點，又有接觸器開關(guān)功耗小的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于低壓無功補償控制系統(tǒng)；低涌流真空開關(guān)采用自身的控制裝置，監(jiān)測電源及電容器的端電壓，在事先設(shè)定的相位角發(fā)出合閘脈沖使開關(guān)各項合閘，避免了元件串聯(lián)而引起的同步及保護問題，更具廣泛的應(yīng)用空間。

5.3 電能質(zhì)量監(jiān)測及分析

對整個系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)的監(jiān)測。實時監(jiān)視系統(tǒng)諧波含量，電壓閃變、擾動，頻率偏差，不平衡度，功率因數(shù)等電能質(zhì)量問題。通過手動或自動觸發(fā)波形捕捉，記錄擾動波形，進行電能質(zhì)量分析和故障分析。

5.4 智能低壓無功補償方式

隨著負載類型越來越復(fù)雜，電網(wǎng)對無功要求也越來越高，單純的固定補償已不能滿足要求，新的動態(tài)無功補償技術(shù)能較好地適應(yīng)負載變化。電網(wǎng)中三相不平衡的情況越來越多，三相共補同投同切已無法解決三相不平衡的問題，而全部采用單相補償則投資較大。為此根據(jù)負載情況充分考慮經(jīng)濟性的共分結(jié)合方式在新的經(jīng)濟條件下日益廣泛應(yīng)用。穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結(jié)合的補償方式是未來發(fā)展的一個趨勢，主要是針對大型企業(yè)，工藝復(fù)雜、用電量大、負載變化快、波動大，充分有效地進行無功補償，不僅可以提高功率因數(shù)、節(jié)能降耗，而且可以充分改善設(shè)備的工作容量，充分發(fā)揮設(shè)備能力，提高工作效率，增大經(jīng)濟效益。

6.結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，更為先進的補償裝置出現(xiàn)，對提高供電電壓質(zhì)量、改善供電設(shè)備的潛力、降低線路損失及節(jié)能均起到積極的作用。

參考文獻：

[1] 郭金波.低壓無功補償技術(shù)研究綜述[J].科學(xué)之友，2012（1）：45-46.

[2] 姚朝賢.淺談低壓無功補償技術(shù)[J].中國科技博覽，2013（9）：318.