摘要本文對配電網(wǎng)固定式無功補償現(xiàn)狀進行調(diào)查，對造成配電系統(tǒng)電能質(zhì)量不穩(wěn)定，配電網(wǎng)絡(luò)損耗大的固定補償方式進行了分析，提出在6KV配電系統(tǒng)應(yīng)用無功自動補償技術(shù)對配電網(wǎng)絡(luò)進行無功補償，改善了配電網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量，同時產(chǎn)生顯著地經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞現(xiàn)狀分析無功自動補償效果評價。

一、配電網(wǎng)現(xiàn)狀

2009年，筆者所在的單位共管轄有1座變電站及8座6kV配電站。各配電站無功補償方式均為固定電容器組進行補償，電容器在功率因數(shù)變化時需人工頻繁調(diào)節(jié)以達到系統(tǒng)要求，工作量大；電容器合閘時產(chǎn)生很大的合閘涌流，有時甚至激發(fā)諧振過電壓，致使供配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量低，供配電系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

隨著冶化生產(chǎn)持續(xù)擴能以及工人村用電負荷的持續(xù)增加，供配電系統(tǒng)對電網(wǎng)的電壓質(zhì)量及穩(wěn)定性要求日益提高，供配電系統(tǒng)靜態(tài)無功補償方式已逐漸不能適應(yīng)電網(wǎng)需求，在高峰負荷期間，功率因數(shù)只能達到0.88左右，系統(tǒng)供配電損耗大幅增加；在負荷低谷期間，功率因數(shù)超過1.0造成系統(tǒng)過補，嚴(yán)重影響供配電系統(tǒng)安全運行，此時需值班人員對電容器組頻繁進行人工調(diào)節(jié)，耗時長，工作量大。而且此種運行方式下，配電站全年平均功率因數(shù)始終在0.91左右，年平均供配電損耗率約1.2%，年平均供配電損失率約600萬kWh，配電損耗資金約354萬元。另外，根據(jù)供電部門的規(guī)定，對于功率因數(shù)完成較好的用電單位可以在固定電費上進行適當(dāng)優(yōu)惠獎勵。依據(jù)以上情況，應(yīng)用動態(tài)無功補償技術(shù)對6KV配電站改造，著力減少電網(wǎng)供配電損耗，改善電壓質(zhì)量，提升供配電系統(tǒng)穩(wěn)定性。

二、無功自動跟蹤補償技術(shù)應(yīng)用

（一）DWZT型電壓無功自動調(diào)節(jié)裝置原理簡介

DWZT型電壓無功自動調(diào)節(jié)裝置采用新的無功補償理念，根據(jù)Q=2πfCU2通過電壓調(diào)節(jié)器改變電容器端部輸出電壓，從而達到改變無功輸出容量、調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)、改善系統(tǒng)無功功率的目的。該裝置在調(diào)節(jié)過程中無過電壓、無電容器充放電、無涌流等不良現(xiàn)象，它可以實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)，保證電容器運行在電容器額定電壓以下，延長了電容器的使用壽命。整套電容器組固定接入，不采用傳統(tǒng)的分組投切，其輸出容量可從（100～25）%分9級輸出，調(diào)節(jié)更細致，從而避免傳統(tǒng)分組出現(xiàn)的過補或欠補情況。DWZT電壓無功自動調(diào)節(jié)裝置已廣泛應(yīng)用于35～220kV變電站，可以在6～66kV母線上進行無功調(diào)節(jié)，在保證電壓合格的基礎(chǔ)上，保證功率因數(shù)合格，有效降低線損。當(dāng)串接電抗器后具有抑制諧波放大的功能。

（二）應(yīng)用實例

以筆者所在的一配電站為例，配電站母線分為4段，總補償容量為6400Kvar（考慮串聯(lián)電抗器的消耗，每段補償容量增加了100Kvar），無功補償運行方式：四段母線無功補償分段運行，每段補償容量1600Kvar。

由于現(xiàn)場負荷變化表較大，為了實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)電容器組的無功輸出，可采用DWZT6.3～1600型無功調(diào)節(jié)裝置。該裝置可實現(xiàn)電容器組無功容量在400～1600kvar之間變化，分9檔輸出，最小級差為150kvar；裝置可在1分鐘內(nèi)可實現(xiàn)1—9檔的連續(xù)動作，每檔動作時間小于5秒，這樣即可滿足補償要求，每級極差又小，調(diào)節(jié)更細致，滿足現(xiàn)場功率因數(shù)及電壓的要求。

裝置控制策略以功率因數(shù)為判據(jù)，自動適應(yīng)配電站各種運行方式，進行綜合控制，達到功率因數(shù)最高，母線電壓合格。在總?cè)萘糠秶鷥?nèi)實現(xiàn)無功功率適時、快速調(diào)節(jié)，電容器組部分串有電抗率為6%的空芯串聯(lián)電抗器，可有效抑制5次及以上的諧波，整套裝置不產(chǎn)生諧波；調(diào)節(jié)過程無需人工倒閘操作；運行過程中或自身發(fā)生故障時裝置不會對系統(tǒng)電能質(zhì)量、相關(guān)電力設(shè)備及周圍環(huán)境造成不利影響。

方案一次原理圖：（圖1）

DWZT電壓無功自動調(diào)節(jié)裝置特點

（1）裝置能根據(jù)系統(tǒng)電壓無功參數(shù)，按照九位圖及模糊控制原理保證母線電壓在合格范圍內(nèi)，保證功率因數(shù)在設(shè)置范

圍內(nèi)，保證功率因數(shù)最佳，線損最小。（2）裝置電容器固定接入，不采用投切電容方式調(diào)節(jié)無功，而是根據(jù)Q=2πfCU2改變電容器端電壓來調(diào)節(jié)無功輸出，滿足系統(tǒng)無功出力要求。目前電容器調(diào)節(jié)容量為（100-25）%×額定容量輸出。（3）電壓調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中無過電壓存在，可以保證電容器安全，延長其使用壽命。（4）采用電容器低電壓合閘，有效降低電容器合閘涌流對系統(tǒng)及電容器本身的沖擊。（5）調(diào)壓過程電容器始終不脫離電網(wǎng)，無充放電現(xiàn)象，無調(diào)節(jié)延時，可實現(xiàn)適時調(diào)節(jié)。

微機控制器的特點和功能

（1）控制器的主要特點：①控制器應(yīng)使用可靠的“軟件電子狗”電路和容錯技術(shù)，可以自動發(fā)現(xiàn)程序運行錯誤并瞬間自動復(fù)位計算機，徹底解決了“死機”問題；②微機控制器采用大屏幕液晶顯示器，圖形界面，中文顯示和操作提示，菜單式選擇，八按鍵操作，使用簡單，操作人員無需培訓(xùn)；③應(yīng)采用“傻瓜機”的設(shè)計風(fēng)格，簡單、實用的個性。自動運行時完全不需人為干預(yù)。

（2）控制功能：①主變分接開關(guān)在用戶允許的情況下能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，電壓調(diào)節(jié)器能實現(xiàn)手動、自動調(diào)節(jié)，無功補償裝置可與上位機通訊，實現(xiàn)對電壓調(diào)節(jié)器的遠方遙控調(diào)節(jié)；②裝置能夠根據(jù)電力系統(tǒng)需要自動調(diào)節(jié)電容器的無功出力；③裝置具備用戶提供的閉鎖信號接口，當(dāng)閉鎖信號動作時，能可靠閉鎖裝置不動作；④控制器能夠根據(jù)采集的實時數(shù)據(jù)，按無功九區(qū)圖的控制策略，得到分接頭和無功補償設(shè)備的最優(yōu)配合，控制電壓調(diào)節(jié)器和主變分接頭的調(diào)整。

（3）現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置功能?？刂破骶哂泄┲蛋鄦T使用的參數(shù)設(shè)置功能，所有設(shè)置的內(nèi)容可保存十年以上而不丟失，不受停電和干擾信號的影響。

（4）顯示功能：①可分別顯示主變的高（低）壓側(cè)電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率，低壓側(cè)電壓、無功功率；②顯示主變和電壓調(diào)節(jié)器的分接開關(guān)檔位；③顯示電容器無功出力；④顯示調(diào)壓和調(diào)節(jié)動作提示，顯示相應(yīng)的高壓斷路器的通斷狀態(tài)。

（5）事件順序記錄。當(dāng)各類保護動作、升降動作或監(jiān)視的狀態(tài)發(fā)生變化時，控制器應(yīng)自動記錄事件發(fā)生的類型、相別及動作值，事件按順序記錄，可通過液晶進行查詢，并以通訊方式遠傳。動作次數(shù)可永久保存。事件的清除靠液晶菜單中的“信號復(fù)歸”完成。

（6）通信接口。微機控制器具有RS-232或RS-485通信接口和成熟的接口程序，可全面可靠地實現(xiàn)遙信，遙控。

（7）先進的保護和閉鎖功能：①控制器具有CT斷線檢測及閉鎖調(diào)節(jié)功能：三相電流中最小一相小于0.2A，最大一相電流大于0.5A即認為CT斷線；發(fā)生CT斷線將閉鎖所調(diào)節(jié)功能（包括調(diào)主變分接頭和電壓調(diào)節(jié)器）。②控制器具有PT斷線檢測及閉鎖調(diào)節(jié)功能：三個線電壓中最小一相小于70V，即認為PT斷線；發(fā)生PT斷線將閉鎖所調(diào)節(jié)功能（包括調(diào)主變分接頭和電壓調(diào)節(jié)器）。③電壓調(diào)節(jié)器重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯作為開關(guān)量通過光耦輸入至微機控制器，可傳到中央信號屏，并根據(jù)用戶要求直接接入電容器跳閘回路。④引入電容器開關(guān)和中（低）壓側(cè)開關(guān)信號作為調(diào)節(jié)器動作的閉鎖條件。⑤獨有硬件保護電路，微機內(nèi)部出現(xiàn)任何電路故障均不會有誤動作輸出。⑥電容器故障跳閘時，報警并閉鎖調(diào)節(jié)。

三、主要技術(shù)創(chuàng)新點

1、自動無功補償裝置工藝先進，結(jié)合該裝置工作原理，根據(jù)系統(tǒng)電壓無功參數(shù)，開發(fā)出按照九位圖及模糊控制原理工作的無功自動補償裝置，保證輔修配母線電壓在合格范圍內(nèi)，保證功率因數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，保證功率因數(shù)最佳，改投切的滯后調(diào)節(jié)為實時調(diào)節(jié)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)，有效降低電力系統(tǒng)損耗，提高供電系統(tǒng)運行的可靠性，創(chuàng)造經(jīng)濟效益、節(jié)約能源。

2、由于不采用投切方式，所以不存在電容器投切引起的充放電問題，調(diào)節(jié)可以隨系統(tǒng)無功變化隨時進行，不需要延時，可以實現(xiàn)適時調(diào)節(jié)，而且單套裝置分9級調(diào)節(jié)，補償更加精細，保證系統(tǒng)隨時都工作在最佳狀態(tài)，有效提高功率因數(shù)，降低線損。該產(chǎn)品能把變電站功率因數(shù)有效提高至0.95～0.98之間，減少發(fā)熱損耗。

3、控制策略多樣化，具體在不同的典型應(yīng)用中采用不同的控制方法，多種控制策略可供選擇。

4、通信完善，可和配電站進行實時通信。

四、效果評價

1、年創(chuàng)經(jīng)濟效益

2010年1月筆者所在的一配電站為例，自動無功補償裝置投入使用后，節(jié)約電能及經(jīng)濟效益如表2：

通過以上數(shù)據(jù)分析得出：每月節(jié)約電量7837 kWh左右。每年節(jié)約配電損耗資金約53605元。

目前，已在所在的配電站推廣使用自動無功補償技術(shù)，調(diào)試運行后，在提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)、減少供配電損耗、改善電能質(zhì)量、節(jié)約能源、以及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面效果顯著。

據(jù)測算，各配電站在進行自動無功補償改造后，年平均可節(jié)約配電損耗資金213.7萬元。

五、結(jié)束語

由于固定式無功補償裝置，維護簡單，先行投入的固定式無功補償技術(shù)在一些配電網(wǎng)絡(luò)還在應(yīng)用，但隨著對配電網(wǎng)絡(luò)電能質(zhì)量要求的提高，固定式無功補償技術(shù)已經(jīng)不能滿足配電系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟要求，無功自動補償技術(shù)在變配電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的要求越來越迫切，且經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

參考文獻：

[1]電力系統(tǒng)運行操作和計算[M].水利電力出版社，1977.

[2]電氣設(shè)計規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社，1996.

（作者單位：大冶有色集團控股有限公司動力分公司）