【摘 要】本文針對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)變壓器無功補(bǔ)償存在的一些問題，提出一種結(jié)合配電變壓器和靜止無功補(bǔ)償單元為一體化的無功補(bǔ)償技術(shù)。該技術(shù)是利用配電變壓器的富余容量，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償變壓器及其負(fù)載的無功消耗，并且通過靈活的接入電壓選擇，擴(kuò)展補(bǔ)償單元電力電子器件的選型范圍，不但緊湊的一體化結(jié)構(gòu)有效降低了補(bǔ)償裝置的體積和成本，提高了裝置的整體效率，對(duì)配電網(wǎng)無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和綜合電能質(zhì)量控制有著顯著的效果。 

【關(guān)鍵詞】配電變壓器；無功補(bǔ)償；電能質(zhì)量 

一、背景 

無功功率補(bǔ)償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問題，合理進(jìn)行配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償對(duì)配電網(wǎng)降損節(jié)能，對(duì)改善電壓質(zhì)量意義重大。配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案有變電站集中補(bǔ)償、配電變壓器低壓補(bǔ)償、配電線路固定補(bǔ)償和用電設(shè)備分散補(bǔ)償。本文主要研究配電變壓器無功補(bǔ)償?shù)淖饔煤托б妗?nbsp;

二、目前存在的問題 

我國(guó)的低壓配電網(wǎng)主要采用三相四線制供電，由于低壓配電網(wǎng)中存在著大量的如照明、電熱器、空調(diào)等單相負(fù)荷，加之用電的季節(jié)性、時(shí)段性、隨機(jī)性等諸多因素，使得三相四線制的中低壓配電變壓器經(jīng)常處在三相不平衡的運(yùn)行狀態(tài)下，有時(shí)可能出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡狀況。變壓器的不平衡運(yùn)行，使電網(wǎng)中產(chǎn)生負(fù)序電流和零序電流，這一方面增加了電網(wǎng)及配電變壓器的損耗；另一方面可能對(duì)用戶電器如電機(jī)等產(chǎn)生不利影響。嚴(yán)重的不平衡運(yùn)行還降低了配電變壓器的容量利用率，尤其在用電高峰季節(jié)，可能出現(xiàn)一方面是電力負(fù)荷高需求需要增加設(shè)備的供電能力，另一方面是配電變壓器容量達(dá)不到充分利用的矛盾現(xiàn)象。配電變壓器點(diǎn)多面廣，數(shù)量特別龐大，所以解決好配電變壓器的不平衡運(yùn)行問題對(duì)電網(wǎng)節(jié)能、提高配電變壓器容量利用率、減少電網(wǎng)投資將具有顯著而重要的現(xiàn)實(shí)意義。 

（一）優(yōu)化配電變壓器的方法 

目前，很多單位只是單純注重補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)，而不關(guān)心降低電力網(wǎng)的損耗，選擇無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)還放在用戶側(cè)而已。例如，為提高某電力負(fù)荷的功率因數(shù)，增設(shè)1臺(tái)補(bǔ)償箱。雖然這對(duì)降損有一定幫助，但是假如要實(shí)現(xiàn)有效的降損，則必須通過計(jì)算無功功率潮流，確定各點(diǎn)的最補(bǔ)償量和補(bǔ)償方式，才能發(fā)揮有限的資金最大的效益。這是僅從電力系統(tǒng)角度分析問題。 

無功功率優(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。由于它要對(duì)補(bǔ)償后的運(yùn)行費(fèi)用以及相應(yīng)的安裝成本同時(shí)達(dá)到最小化計(jì)算過程相當(dāng)復(fù)雜。 

（二）量測(cè)配電變壓器無功補(bǔ)償?shù)膯栴} 

目前10kV配電網(wǎng)線路上的負(fù)荷點(diǎn)一般無表計(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)記錄的準(zhǔn)確性和同時(shí)性無法保證。這對(duì)配電的潮流計(jì)算和無功優(yōu)化計(jì)算帶來很大困難。要爭(zhēng)取帶專用變壓器房用戶的支持，使他們能按一定要求進(jìn)行記錄。380V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，這也是低壓無功補(bǔ)償難于廣泛開展的原因所在。 

三、解決配電變壓器無功補(bǔ)償問題的新方法 

配電網(wǎng)中使用的配電變壓器為10kV雙繞組三相變壓器，在絕大多數(shù)情況下是單臺(tái)運(yùn)行，在配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，能有效降低配變電的損耗，也能降低線路損耗，這也是目前最普遍的補(bǔ)償方法。專用變壓器用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功功率的就地平衡，對(duì)配電網(wǎng)和配電變壓器的降損有一定作用，也保證該用戶的電壓水平。這種補(bǔ)償方式的投資及維護(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)的自動(dòng)補(bǔ)償裝置通常是根據(jù)功率因數(shù)來進(jìn)行電容器的自動(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)償方式雖然利于保證用戶的電能質(zhì)量，但對(duì)電力系統(tǒng)并不可取。因?yàn)榫�路電壓的波動(dòng)主要由無功量變化引起，而線路的電壓水平由系統(tǒng)情況決定。 

四、新無功補(bǔ)償方法帶來的特點(diǎn) 

（1）過零投切，Y/D混接，實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償和三相共補(bǔ)；（2）響應(yīng)迅速，補(bǔ)償準(zhǔn)確，具有無功補(bǔ)償和配電監(jiān)測(cè)的雙重功能；（3）可提高功率因數(shù)、降低配電線損、提高配電變壓器利用率、穩(wěn)定電壓，提高電能質(zhì)量，降低用電成本；（4）保護(hù)功能齊全：具有過壓、過流、欠壓、缺相、短路、諧波超限等保護(hù)功能；（5）自動(dòng)運(yùn)行功能：停電退出，送電后自動(dòng)恢復(fù)；（6）具有完善的數(shù)據(jù)采集、處理、統(tǒng)計(jì)、通訊等功能和友好的人機(jī)界面；（7）具有無功自動(dòng)補(bǔ)償、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集和通訊等三大功能；（8）具有功能強(qiáng)大的后臺(tái)管理軟件，可輕松完成運(yùn)行參數(shù)分析、統(tǒng)計(jì)和打印報(bào)表。 

五、無功補(bǔ)償?shù)牡膶?shí)際應(yīng)用注意事項(xiàng) 

在實(shí)際應(yīng)用中，補(bǔ)償裝置的選擇和使用要考慮以下問題：裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切、容量分級(jí)，快速響應(yīng)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。為防止三相不平衡系統(tǒng)的無功倒送，應(yīng)要求控制器檢測(cè)、計(jì)算三相無功投切控制。固定補(bǔ)償部分容量過大，容易出現(xiàn)無功倒送，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償能有效避免無功倒送。系統(tǒng)三相不平衡同樣會(huì)增大線路和變壓器損耗。對(duì)三相不平衡較大的負(fù)荷，如單相負(fù)荷多的用戶，應(yīng)考慮采用分相無功補(bǔ)償；運(yùn)行可靠性問題。裝置的可靠性在開關(guān)和電容器，電容器壽命與工作條件有關(guān)，因此裝置的投切開關(guān)是關(guān)鍵。實(shí)踐表明，戶外配變無功補(bǔ)償因工作條件差，晶閘管或接觸器補(bǔ)償裝置難滿足可靠性要求，機(jī)電一體開關(guān)（復(fù)合型開關(guān)）是最佳選擇，多種采樣方式，實(shí)現(xiàn)智能控制�？刂破鞯牟蓸游锢砹靠梢圆捎秒娏�、電壓、無功功率和功率因數(shù)等，具體視實(shí)際情況而定，做到合理、方便。從電網(wǎng)降低網(wǎng)損角度，取無功功率為控制量是最佳控制方式。對(duì)三相不平衡較大的負(fù)荷，采用分相無功補(bǔ)償裝置。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切和電容器組顯示的基礎(chǔ)上，還可以做到裝置某些故障的監(jiān)測(cè)、控制。裝置有一定的保護(hù)措施。裝置設(shè)計(jì)缺相、相序檢查等方面的檢測(cè)功能，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)缺相等故障時(shí)能切除電容器，保護(hù)設(shè)備。另外，在具有較大諧波干擾的情況下，裝置控制環(huán)節(jié)考慮抗諧波干擾。 

六、結(jié)論 

配電變壓器的無功補(bǔ)償是配電網(wǎng)降低網(wǎng)損、提高供電質(zhì)量的有效辦法，在配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償是配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊豁?xiàng)主要措施，實(shí)際工作中，通過對(duì)配電變壓器的無功補(bǔ)償配置容量，可以大大提高工作效率。