（國網河南省電力公司，河南 鄭州 450052）

基于變壓器有載調壓技術對智能無功補償的研究

陳上吉

（國網河南省電力公司，河南 鄭州 450052）

本文介紹了一種新型電力系統(tǒng)配電變壓器智能無功補償裝置，該裝置可以依據系統(tǒng)無功需求的變化，靠變壓器內部分接開關對無功補償裝置提供可變電源，實現無功補償的智能化調整。

智能無功補償；分接開關；電容器

1 無功補償現狀

無功功率補償是保持電網高質量運行一種主要手段，也是當今電氣自動化技術及電力系統(tǒng)研究領域所面臨一個重大課題，正受到越來越多關注。

電力系統(tǒng)無功補償的優(yōu)化直接影響系統(tǒng)的電壓質量、損耗大小及變壓器的供電能力。目前我國供電系統(tǒng)線損率在6%以上，而日本、歐美發(fā)達國家及澳大利亞供電線損率只有3%左右，因此節(jié)能降損空間巨大。在系統(tǒng)網絡及供電設備確定之后，線損主要決定于系統(tǒng)無功補償是否科學合理，能否實現動態(tài)無功補償，使系統(tǒng)功率因數任一時間都接近最佳狀態(tài)。將電容器與網絡感性負荷并聯(lián)是補償無功功率傳統(tǒng)方法，國內外獲了廣泛應用。并聯(lián)電容器補償無功功率具有結構簡單、經濟方便等優(yōu)點，但其阻抗是固定，故不能跟蹤負荷無功需求變化，即不能實現對無功功率動態(tài)補償。這樣就會經常出現過補和欠補現象，造成線損過高。近幾年來雖有SVC裝置（包括TCR+C和MCR+C）、SVG裝置（無功發(fā)生器）、電容器自動投切裝置（VQC）及調壓型動態(tài)無功補償裝置，但這些裝置有的造價高且自身損耗大（TCR及MCR），運行中產生諧波污染電力系統(tǒng)；有的可靠性差（VQC），在變電站得不到廣泛應用。而且上述裝置還不能實現就地補償，因此補償效果不理想。

另外，在某些特定供電區(qū)，如電源點少、負荷比較集中的供電臺區(qū)，以及郊區(qū)尤其是農網的供電臺區(qū)經常會發(fā)生用電高峰時低壓電壓極低（150V左右），而在后半夜低壓電壓超高（超過240V）。這種情況下裝設固定無功補償裝置不但效果不好，還會起到負作用。

2 變壓器有載調壓

隨著對供電質量越來越高的要求，電力系統(tǒng)中變壓器有載調壓方式被應用的日趨增多，及時調節(jié)主變有載調壓分接開關，可以確保供電質量，真正做到電網的安全、經濟、優(yōu)質運行。

有載調壓可以提高電壓合格率、降低電能損耗，而且能夠提高無功補償能力，提高電容器投入率。

電力電容器作為無功補償裝置，其無功出力與運行電壓平方成正比。當電力系統(tǒng)運行電壓降低，補償效果降低，而運行電壓升高時，對用電設備過補償，使其端電壓升高，甚至超出標準規(guī)定，容易損壞設備絕緣，造成設備事故。為彌補這一缺點，往往采用防止向電力系統(tǒng)倒送無功，即停用無功補償設備，造成無功裝置的浪費和損耗的增加。這時若能及時調整主變分接開關，將母線電壓調至合格范圍，就無需停用電容器的補償。

3 智能無功補償

3.1 配電變壓器智能無功補償裝置

通過近幾年加強配電網的技術監(jiān)督和隱患排查，發(fā)現不少地方存在高壓配電網絡部存在太大問題，而在用戶終端卻存在電壓波動嚴重超標現象。如某供電區(qū)離電源點較遠，負荷高峰期（如做飯、使用空調等）線損較大，用戶側電壓偏低。而在負荷低谷期（如后半夜），由于負荷減少，線路壓降降低，在用戶端可能會出現超過240V的現象。如果此時加在系統(tǒng)中的無功補償裝置不能及時退出或降低出力，將會造成低壓側電壓過高，甚至可能會造成損壞低壓用電設置的現象。為解決配網無功補償技術及設備存在的以上問題，我們對一種新型的配電變壓器無功智能補償技術進行了分析研究，提出了配網系統(tǒng)無功隨負荷變化智能化就地動態(tài)補償方針，為實現提高配網功率因數、降低線損、增大變壓器供電能力奠定基礎。

這種新型配電變壓器智能無功補償裝置是利用變壓器有載調壓技術，在變壓器本身加裝補償線圈為補償電容器提供可調電壓電源，用微機控制器進行控制達到就地無功動態(tài)補償?？稍谟秒姼叻鍟r充分發(fā)揮其無功補償作用，而在負荷低谷時降低（減少）其無功出力，抑制電壓升高。

3.2 智能無功補償系統(tǒng)的組成和工作原理

該配網智能無功補償裝置所在系統(tǒng)的組成主要由帶有載分接開關的配電變壓器、無功補償電容器組、智能控制系統(tǒng)等組成。

該系統(tǒng)的主要思路是在需要需要進行無功補償的高峰負荷時間，全力提供無功補償力度，提供用戶電壓水平。在負荷低谷期，最大限度地減少無功出力，避免用戶側電壓過高的現象。

該系統(tǒng)的一次設備主要工作原理為：在配電變壓器高壓線圈增設若干個抽頭（一般為7-9個），連接到有載分接開關的定觸頭，經有載分接開關動觸頭引出，接補償電容器的斷路器電源側，斷路器負荷側接補償電容器組。電容器容量按配變容量、實際負荷確定，有載分接開關通常選擇國產125A、端部調壓有載分接開關。

該系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)主要工作原理為：微機控制器對變壓器運行中的無功功率進行控制。微機控制器的輸入信號分別為變壓器高壓側電流、電壓信號；變壓器低壓側電流、電壓信號；補償母線電流、電壓信號。其內部程序按電壓無功技術要求設置。根據變壓器電源側電流、電壓信號及微機控制器程序進行分析判斷。當功率因數小于規(guī)定要求時，發(fā)出命令調節(jié)有載分接開關檔位，升高補償母線電壓，增大電容器無功輸出；當功率因數大于規(guī)定要求時，發(fā)出命令調節(jié)有載分接開關檔位，降低補償母線電壓，減少電容器無功輸出。微機控制器經232、485接口可與變電站后臺接口，可以接受遠方操作命令進行操作。微機控制器還具有顯示和記錄功能，可顯示裝置的運行狀態(tài)，包括變壓器各側電流電壓、有載分接開關運行檔位、裝置輸出無功功率等；可記錄調節(jié)前后系統(tǒng)參數，并自動刷新，以備查看相關記錄。微機控制器可以單獨組屏或安裝在主變控制屏或無功補償斷路器控制屏上。

結語

本文所提出的智能無功補償系統(tǒng)經在變電站實際試運行表明，其運行可靠性高，大大改善了配電臺區(qū)的功率因數，有效降低了配電臺區(qū)的線損，具有較高的推廣價值。

[1]趙剛.基于大功率晶閘管的無弧有載調壓系統(tǒng)的研究[D].西安交通大學，2003.

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