1　配電體系無(wú)功補(bǔ)償方案及其比較

1．1　變電站集中補(bǔ)償體例

1．1．1　變電站集中補(bǔ)償體例的情勢(shì)和優(yōu)瑕玷

　　要平衡輸電網(wǎng)的無(wú)功功率，可在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，見(jiàn)圖1中的體例1。在這種體例下，補(bǔ)償裝配包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，重要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，進(jìn)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(hù)方便，瑕玷是對(duì)配電網(wǎng)的降損起不到什么作用。

1．1．2　變電站集中補(bǔ)償體例的技術(shù)應(yīng)用
　　為了調(diào)整變電站的電壓，通常行使無(wú)功補(bǔ)償裝配（一樣平常是并聯(lián)電容器組）結(jié)合有載調(diào)壓抽頭來(lái)調(diào)節(jié)。通過(guò)兩者的和諧來(lái)進(jìn)行電壓和無(wú)功功率的控制，且這一方面的技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)積累了雄厚的經(jīng)驗(yàn)，九區(qū)圖便是一種變電站電壓和無(wú)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(yùn)行體例進(jìn)行響應(yīng)的調(diào)整，在某些區(qū)上會(huì)產(chǎn)生振蕩征象，而且現(xiàn)實(shí)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(méi)有響應(yīng)的判斷。現(xiàn)行九區(qū)圖的調(diào)節(jié)結(jié)果也不是數(shù)學(xué)上證實(shí)的最好結(jié)果，因此九區(qū)圖的應(yīng)用還有待進(jìn)一步改善。文獻(xiàn)［1］行使模糊數(shù)學(xué)的概念建立了數(shù)學(xué)模型，得出了模糊邊界的無(wú)功功率調(diào)節(jié)判據(jù)，它的特點(diǎn)是將九區(qū)圖中固定的無(wú)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(xì)的投切邊界條件進(jìn)行調(diào)整，依據(jù)這種思路，設(shè)計(jì)出一種新型的變電站電壓無(wú)功功率微機(jī)綜合控制裝配，它可以在保證電壓合格和無(wú)功功率最佳補(bǔ)償結(jié)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(jìn)步了變電站電壓合格率，線損降低約20％。

1．2　低壓集中補(bǔ)償體例

　　目前，國(guó)內(nèi)較普遍采用的另外一種無(wú)功補(bǔ)償體例，是在配電變壓器380 V側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，見(jiàn)圖1中的體例2。在這種體例下，補(bǔ)償裝配通常采用微機(jī)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(fù)荷水平的波動(dòng)，投入響應(yīng)數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。重要目的是進(jìn)步專用變壓器用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地平衡，對(duì)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(bǔ)償體例的投資及維護(hù)均由專用變壓器用戶承擔(dān)。目前國(guó)內(nèi)各廠家生產(chǎn)的主動(dòng)補(bǔ)償裝配通常是根據(jù)功率因數(shù)來(lái)進(jìn)行電容器的主動(dòng)投切，也有為了保證用戶電壓水平而以電壓為判據(jù)進(jìn)行控制。這種補(bǔ)償體例雖然利于保證用戶的電能質(zhì)量，但對(duì)電力體系并不可取。由于線路電壓的波動(dòng)重要由無(wú)功量轉(zhuǎn)變引起，而線路的電壓水平由體系情況決定。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時(shí)，無(wú)功功率的投切量可能與現(xiàn)實(shí)需求相差甚遠(yuǎn)，可能出現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償過(guò)多或補(bǔ)償不足的情況。

　　對(duì)配電體系來(lái)說(shuō)，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(jìn)行低壓無(wú)功功率集中補(bǔ)償則是不實(shí)際的，難維護(hù)、控制和管理，容易成為生產(chǎn)安全隱患。如許，配電網(wǎng)的補(bǔ)償度就受到了限定。

1．3　桿上無(wú)功補(bǔ)償體例

　　文獻(xiàn)［2，3］提出了在配電體系桿上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰院头椒?。因?yàn)榕潆娋W(wǎng)中大量存在的公用變壓器沒(méi)有進(jìn)行低壓補(bǔ)償，補(bǔ)償度受到限定。由此造成很大的無(wú)功功率缺口必要由變電站或發(fā)電廠來(lái)填，大量的無(wú)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(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償（見(jiàn)圖1中的體例3），以進(jìn)步配電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。因?yàn)闂U上安裝的并聯(lián)電容器闊別變電站，容易出現(xiàn)珍愛(ài)不易配置，控制成本高，維護(hù)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(wú)功功率優(yōu)化補(bǔ)償必須結(jié)合以下現(xiàn)實(shí)工程要求來(lái)進(jìn)行：

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

1．4　用戶終端分散補(bǔ)償體例

　　目前，在我國(guó)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(duì)無(wú)功功率需求都很大，直接對(duì)用戶末端進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，見(jiàn)圖1中的體例4，將最恰當(dāng)?shù)亟档碗娋W(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡(luò)的電壓水平。GB50052—1995《供電體系設(shè)計(jì)規(guī)范》指出，容量較大、負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備，無(wú)功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。如許，對(duì)于企業(yè)和廠礦中的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)該進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償，即隨機(jī)補(bǔ)償；針對(duì)小區(qū)用戶終端，因?yàn)橛脩糌?fù)荷小，波動(dòng)大，地點(diǎn)分散，無(wú)人管理，應(yīng)該開(kāi)發(fā)一種新型低壓終端無(wú)功補(bǔ)償裝配，并能知足智能型控制、免維護(hù)、體積小、易安裝、功能完美、造價(jià)較低等的要求。

　　與上述3種補(bǔ)償體例相比，用戶終端分散補(bǔ)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(jìn)而改善用電設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行條件；
　　c）釋放體系能量，進(jìn)步線路供電能力。
　　瑕玷是低壓無(wú)功補(bǔ)償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無(wú)功功率需求來(lái)確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負(fù)荷波動(dòng)的不同時(shí)性造成大量電容器在較輕載時(shí)閑置，設(shè)備行使率不高。

1．5　4種補(bǔ)償體例的綜合比較

　　通過(guò)以上分析可知，4種無(wú)功補(bǔ)償體例各有各的優(yōu)瑕玷，其綜合比較見(jiàn)表1所示。

2　配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償碰到的題目

　　隨著人們對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的正視及無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在配電體系中也開(kāi)始普及。從靜態(tài)補(bǔ)償?shù)絼?dòng)態(tài)補(bǔ)償，從有觸點(diǎn)補(bǔ)償?shù)綗o(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償，都取得了雄厚的經(jīng)驗(yàn)，但是在實(shí)踐應(yīng)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(wú)功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)還放在用戶側(cè)，只細(xì)致補(bǔ)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(jìn)步某電力負(fù)荷的功率因數(shù)，增設(shè)1臺(tái)補(bǔ)償箱。這對(duì)降損有肯定益處，但若要實(shí)現(xiàn)有用的降損，必須通過(guò)計(jì)算無(wú)功功率潮流，確定各點(diǎn)的最優(yōu)補(bǔ)償量和補(bǔ)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(wú)功功率優(yōu)化配置的目標(biāo)是在保證配網(wǎng)電壓水平的同時(shí)，盡可能降低網(wǎng)損。因?yàn)樗獙?duì)補(bǔ)償后的運(yùn)行費(fèi)用以及響應(yīng)的安裝成本同時(shí)達(dá)到最小化，計(jì)算過(guò)程相稱復(fù)雜。為此，曩昔的文獻(xiàn)中通常采取了很多不切現(xiàn)實(shí)的假設(shè)，比如固定負(fù)荷水平，同一線徑，把樹(shù)狀配電網(wǎng)簡(jiǎn)化成梳狀網(wǎng)，如許的效果并不理想。

2．2　量測(cè)的題目

　　目前10 kV配電網(wǎng)線路上的負(fù)荷點(diǎn)一樣平常無(wú)表計(jì)，維護(hù)人員的技術(shù)水平和管理水平又參差不齊，表計(jì)記錄的正確性和同時(shí)性無(wú)法保證。這對(duì)配電網(wǎng)的潮流計(jì)算和無(wú)功優(yōu)化計(jì)算帶來(lái)很大困難。要爭(zhēng)奪帶專用變壓器房用戶的支撐，使他們能按肯定要求進(jìn)行記錄。380 V終端用戶處通常只裝有有功電能表，要實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的測(cè)量是不可能的，這也是低壓無(wú)功補(bǔ)償難于廣泛開(kāi)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(shí)也有放大諧波的副作用。諧波含量過(guò)大時(shí)，會(huì)對(duì)電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過(guò)早損壞，因?yàn)殡娙萜鲗?duì)諧波的放大作用，將使體系的諧波干擾更緊張；另外，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)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(wú)功補(bǔ)償時(shí)必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又必要補(bǔ)償無(wú)功功率的地點(diǎn)，應(yīng)考慮增長(zhǎng)濾波裝配。

2．4　無(wú)功功率倒送的題目

　　無(wú)功功率倒送是電力體系所不許可的征象，由于它會(huì)增長(zhǎng)線路和變壓器的損耗，加重線路的負(fù)擔(dān)。雖然生產(chǎn)廠家都強(qiáng)調(diào)本身的設(shè)備不會(huì)造成無(wú)功功率的倒送，但是現(xiàn)實(shí)情況并非如此。由于對(duì)于接觸器控制的補(bǔ)償柜，補(bǔ)償量是三雷同調(diào)的；對(duì)于晶閘管控制的補(bǔ)償柜，雖然三相補(bǔ)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(wú)功功率分析。于是在三相負(fù)荷不平衡的時(shí)候，就有可能造成無(wú)功功率倒送。至于采用固定電容器補(bǔ)償體例的用戶，則可能在負(fù)荷低谷時(shí)造成無(wú)功功率倒送，這應(yīng)引起充分考慮。

　　綜上所述，10 kV配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償工作應(yīng)更多地考慮體系的特點(diǎn)，不應(yīng)因電壓等級(jí)低、補(bǔ)償容量小而忽視補(bǔ)償設(shè)備對(duì)體系側(cè)的影響（包括網(wǎng)損）。假如需降損的線路能基于一個(gè)完美的補(bǔ)償方案進(jìn)行改造，則電力體系的收益將比分散的純用戶舉動(dòng)的補(bǔ)償體例要大得多。

3　結(jié)束語(yǔ)

對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，進(jìn)步功率因數(shù)和搞好無(wú)功功率平衡，是一項(xiàng)建設(shè)性的降損技術(shù)措施。文章分析了4種配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償體例的應(yīng)用，但筆者認(rèn)為應(yīng)更多地按體系的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。目前，配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償容量一樣平常是根據(jù)供電部門要求達(dá)到的功率因數(shù)來(lái)確定的，而不是依據(jù)用戶用電時(shí)現(xiàn)實(shí)的節(jié)能效益、最佳電能質(zhì)量、最小付出電費(fèi)的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)來(lái)確定。如何確定無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置和分布，需探求技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案。