无功补偿技术对低压电网功率因数的影响(1)The technique of reactive compensation’s influence to low voltage network贾沛建、唐军摘要:依据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。本文分析了无功补偿的作用和补偿容量的选择方法，着重论述了低压电网和异步电动机无功补偿容量的配置。结合应用实例说明采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。关键词: 节电技术 功率因数 无功补偿 Abstract: The power factor of equipment can be used to measure the loss of energy in transmission lines. By refining the technique， we can let the power factor which is below the standard get standardized to save electricity. This article analyses the function of reactive compensation and the ways to choose capacity of compensation. It emphasizes in discussing the configuration of low voltage network and asynchronous motor’s capacity in reactive compensation. By combining with actual examples， this article also explains that using the technique of reactive compensation to improve the power factor of low voltage network and equipment has become an important measure to save electricity.Key words: Technique of electricity saving ，Power factor， Reactive compensation 1、前言无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。无功补偿的合理配置原则从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为
技改项目完成，对其中1个变电站无功自动补偿器投切前后的数据进行现场测试。采用无功功率补偿后，主要技术经济效益如下。
（1）减少了线路电压降，使线路稳态电压升高，提高了供电质量。测试数据见表2，补偿后，终端电压提高，设备效率和功率因数均得到提高，共节约有功功率81.4kW。1年工作时间按8000h、负载率按0.7计算，全年节电455840kW•h，公司采用峰谷电价，平均电价为1元/kW•h，全年节省电费455840元。
（2）降低变压器铜损耗。降低的变压器铜损耗由10kV/0.4kV变压器和110kV/10kV变压器减少的铜损耗组成。由于110kV/10kV变压器受高压测量设备的限制，无法测量，故仅计算10kV/0.4kV变压器节约的铜损耗，相关测试数据见表3。合计降低变压器铜损耗1764W，全年电9878kW•h，全年节省电费9878元。
（3）减少线损。减少线损主要组成：
①从补偿器到10kV/0.4kV变压器供电线路减少的线损；
②从10kV/0.4kV变压器到110kV/10kV变压器供电线路减少的线损。为衡量无功功率补偿的经济效益，在无功功率补偿领域引入“无功功率经济当量”概念，其含义是指每补偿1kvar无功功率在整个电力系统中减少的有功功率损耗，用符号k表示，单位kW/kvar。k值与负荷点到电源的“电气距离”、电能成本和负荷运行状况等因素有关。为简化计算，国家标准GB/T12497—2006《三相异步电动机经济运行》规定了不同供电方式的无功功率经济当量估算值。前文已测算了从两台补偿器向下到终端设备及10kV/0.4kV变压器节能情况，对于高压变压器110kV/10kV节约的铜损及输电线路减少的线损，因受高压测量设备制约，故采用无功功率经济当量估算的方法。从补偿器向上节能情况，无功功率经济当量按最保守的0.03kW/kvar计算，两台补偿器无功功率合计减少318.1kvar，则可折算节省有功功率9.54kW，全年节电76320kW•h，全年节省电费76320元。
（4）增加电功率（扩容）。增加的电功率，合计增加视在功率80kV•A。
（5）其他效益。可减轻电器、开关和供电线路负荷，减少维修量，延长使用寿命，提高安全可靠性。
2.结束语
关键词：低压 无功功率 无功补偿 技术
随着全球能源的日趋减少，节能损耗已经成为了各国发展的长期战略方针。而电能作为一种被广泛使用的能源，是我国节能损耗方针的重要保护领域。其中的无功功率补偿技术则是电能节约损耗措施中的重中之重，此技术不但可以减少电力系统的电压损耗，还可以降低电压波动，从而有效的改善电能质量，降低电能损耗。本文就低压无功补偿技术的发展进行简要论述。
一、概念界定
所谓无功功率补偿，是指在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。在长距离输电的前提下，如果选择合适的地点设置此技术装置，可以提高电网的稳定性，从而大大增加输电能力。如果在配置无功补偿技术装置时，选择在受电端侧，则不但可以减少设备储存的容量，提高用电可承受负荷的系数，还可以有效提高供电能力，最终达到节能损耗的目的。
二、低压无功补偿原理的发展
相对于现代的无功补偿技术的设备来说，传统的无功补偿设备的装置主要有调相机、并联电容器以及同步发电机等。但是由于传统的这些设备中，例如并联电容器不能很好的跟踪无功功率的具体变化，且调相机和同步发电机等技术设备无论是损耗能源量还是噪音都会产生较大的浪费或者影响。并且传统的无功补偿设备在选择电压时也十分挑剔，因此随着电力系统的大发展，这些传统的无功功率补偿技术设备已经不能适应需要。
随着对于无功功率补偿技术研究的进一步深入，20世纪70年代以来出现了一种被称为静止无功补偿的技术。可以说从20世纪70年代到如今，静止无功补偿技术经过几十年的发展，经历了一个不断创新和完善的过程。值得指出的是，现今所指的静止无功补偿装置一般专指无功补偿设备中使用晶闸管的设备，主要有以下三大类型：第一类是简称为SR的具有饱和电抗器的静止无功补偿装置；第二类是简称TCR的晶闸管控制电抗器与简称TSC的晶闸管投切电容器，这两种装置并称为SVC；第三类是简称为ASVG的静止无功补偿装置，其是采用自换相变流技术的高级静止无功发生器。以下笔者对这三类静止无功补偿装置进行简要介绍。
（1）具有饱和电抗器的静止无功补偿技术装置（简称SR）
由于饱和电抗器具体可以分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器，由此静止无功补偿技术装置也相应的分为两种类型。首先，根据自饱和电抗器分出的无功补偿装置。此技术装置可以说是依靠电抗器自身的性能用以稳定电压的。换句话说，铁心的饱和特性所具有的电抗器的固有特性使得无功功率的高低大小被控制。而对于可控饱和电抗器来说，这种类型的静止无功补偿技术设置则通过改变工作电流的饱和程度，这种工作电流是攒在于控制绕组中的固有电流，通过此种方式来改变无功电流的大小。英国于1967年就制成了此种装置。随后，美国的通用电气公司，简称GE，也同样做出了此种静止无功补偿技术设备。但是，随着时代的发展，这种设备渐渐包露出造价高，并且电抗器的可负载能力偏低导致铁心损耗极大，设备的震动和噪音也是让研究人员难以忽略的问题。因此，此种静止无功补偿设备的目前应用仍然不多，一般只出现于高压输电线路的应用上。
（2）晶闸管控制电抗器（TCR）
为了达到调整无功功率的效果，可以将两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，链接成三角形，在电网中并入这样的电路相当于交流调压器电路接电感性负载。当延迟角 时，晶闸管全导通，导通角 ，此时电抗器吸收的无功电流最大。在实际的工程中，通常将降压变压器设计成具有很大漏抗的电抗变压器，这样就不需要单独接一个变压器，也可以不装设断路器。好的调速电路有RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰。电抗变压器的一次绕组直接与高压线路连接，二次绕组经过较小的电抗器与可控硅阀连接。如果在电抗变压器的第三绕组选择适当的回路，例如加装滤波器，可以进一步降低无功补偿产生的谐波。需要指出的是，滤波器一个支路，只能滤除一次谐波成份，要滤除多次谐波，就要做多个滤波支路。
（3）晶闸管投切电容器（简称TSC）
晶闸管投切电容器，是在解决晶闸管控制电抗器的弊端基础上产生的。晶闸管投切电容器技术最为关键的一环是对于投切电容器时间的选取。经过相关研究人员多年的深入研究，认为投切电容器的最佳时间是电源电压与电容器两端电压相等的时刻。因为这个时间投切电容器，电路的冲击电流为零，可以减少风险。但是这种技术设备在运用时，要先对电容器进行充电，然后才可投入电容器，目的是方便更好的投切电容器，进而实现节能损耗。晶闸管投切电容器的另一项优势是对于无功功率的补偿可以达到很好的效果，甚至可以实现无级调节。一些晶闸管投切电容器的运行实践证明此装置还具有轻便、反应快速等优势，并且对三组不平衡的负荷可以依次进行补偿，操作过程中减少了风险，产生危险电压的系数基本为零。但晶闸管投切电容器的弊端的存在我们也不能忽视，晶闸管投切电容器对于电压闪变，尤其是抑制冲击负荷引起的电压闪变的调节还是不够的。所以晶闸管投切电容器装置一般与电感并联，以达到改善此弊端的作用。
（4）新型静止无功发生器（简称ASVG）
L.Gyugyi提出无功补偿的理论之后，世界各国科学家对于无功补偿技术的研究愈发的深入，静止补偿器的出现就是其中的一项成果，这种静止补偿器是利用变流技术进行动态无功补偿的。根据采用电容和电感两种不同的储能元件，新型静止无功发生器可以分为电压和电流两种类型。电流型的新型静止无功发生器是在将电抗器代替直流侧的电容器基础上，再用并联电容代替交流侧的串联电感由此制成。但是要注意的是，无论是电压还是电流型的无论是电压型新型静止无功发生器，所作用于他们的动态补偿原理相同的。
参考文献：
[1]任丕德，刘发友，周胜军.动态无功补偿技术的应用现状.电网技术，2004.28（23）：81～83
从普遍意义上来讲，电能质量是指优质供电。但迄今为止，对电能质量的技术含义还存在着不同的认识，电力企业可能把电能质量简单地看成是电压（偏差）与频率（偏差）的合格率，并用统计数字说明电力系统的电能99%是符合质量要求的；电力用户则可能把电能质量笼统地看成是否向负荷正常供电；而设备制造厂家则认为合格的电能质量就是指电源特性完全满足电气设备正常设计工作的需要。相关文献中对电能质量的定义为：“导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差”。这个定义简明地概括了电能质量问题的成因和后果。
2 电能质量与节能的关系
电能质量与节能的关系，可以从两个方面来论述，一是控制电网电能质量会带来节能效益，二是节能技术对电网电能质量也有影响。
2.1 电能质量控制的节能效益
在各种控制电能质量的措施中，能带来节能效益的有两种：谐波抑制技术和无功补偿技术。
谐波治理带来的节能效益：谐波会在电网和各种电气设备（旋转电机、变压器等）上造成大量谐波功率损耗，高次谐波分量比低次谐波分量更容易引起损耗（但电网中高次谐波含量一般远低于低次谐波，谐波损耗主要还是由低次谐波引起）。因此，采用各种谐波治理措施消除公用电网谐波，可有效降低谐波功率损耗，带来重大节能效益。
无功补偿措施带来的节能效益：功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗有功功率的同时，所需的无功功率。对于农村用电负荷来说，主要是一些小型加工业及照明负荷，其中大部分设备为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。通过合理配置无功功率补偿设备来提高系统的功率因数，从而达到节约电能、降低损耗的目的。
2.2 节能技术对电能质量的影响
节能技术对电能质量的影响主要体现在两个方面，一是各种节能设备的使用有可能恶化电网电能质量，二是各种扩展节能技术的使用也会导致电能质量变差，如并联电容补偿装置参数配置不合理引起的电网谐振、分布式发电技术引起的电网电压和电流的畸变。
目前得到广泛使用的节能设备有节能灯具、高效率空调和热泵、高效率电动机以及高效率烘干机等，它们都使用了电子开关技术。
3 电能质量治理控制与节能效果
下面简要介绍谐波抑制、无功补偿、电压调整以及频率调节等几种治理控制技术，并对电能质量控制的节能效果进行简单分析。
3.1 常规谐波抑制与无功补偿技术
常规谐波抑制与无功补偿技术，主要是无源型的LC滤波补偿技术，是最为广泛采用的电能质量治理控制手段，也是实施节能降损的主要途径。与该技术相关的研究内容有无功补偿量的确定、无源滤波器组的参数设计等。
3.2 自动电压控制技术
电压质量的控制是运行关注的重点。近年来，随着经济的持续稳步发展，系统负荷增长较快，电网结构日趋复杂，跨区域远距离输电的交流输电通道或交直流并联输电通道越来越多，在某些受端负荷中心动态无功备用不足和输电通道过于集中，增加了电压调控的难度，降低了系统运行电压的电压质量和合格率；在发生系统故障时，增加了全网电压失稳和崩溃的可能性。同时，电网运行损耗也将增大，降低系统运行的经济性。
3.3 串联补偿技术
串联补偿技术主要分两类。第一，固定串补（Fixde Series Compensator，FSC）。它是补偿度（补偿电容器组的容抗与补偿线路的感抗之比）固定的串联补偿装置。第二，可控串补（Thyristor Controlled Series Compensater，TCSC）。它是利用电力电子手段调节补偿度的串联补偿装置。
3.4 按频率、电压减负荷技术
按频率、电压减负荷普遍采用基于反映检测的稳定控制原理，即按照预先规划好切负荷的方案，包括切负荷频率、电压水平的确定，切负荷地点、切负荷量的确定以及合适的切负荷时间等，当系统发生严重故障扰动时，引起的系统频率、电压降低到预先给定的某个水平并经预定的时延后，实施切负荷。
3.5 电能质量控制的节能效果分析
【关键词】无功补偿技术 静止无功补偿装置 静止无功发生器
在我国电网的变电站中，无功补偿技术是实现其系统的安全可靠运行的核心部分。下面，本文就首先就对无功补偿技术发展历程进行研究，然后引出我国当前无功补偿技术的发展现状，最后对其改进进行探讨和建议，使得我国电网变电站能够正常运行。
1 分析无功补偿技术的发展历程
从20世纪30年代开始，无功补偿技术就已经得到了发展，下面本文就根据无功补偿技术发展中的执行元件以及补偿原理和效果，对其发展历程进行了五个阶段的划分。
1.1 并联的电容器阶段
在20世纪30年代，就已经出现了并联电容器，但它是作为一种无功补偿装置而存在的。它的工作原理是：通过对系统中的容性进行吸收而实现无功的补偿，最后达到局部电压升高的效果。同时该装置还拥有两个非常重要的特点，第一个是结构简单，第二个是既经济又实用。但是，它也存在一个令人致命的缺点，那就是只能对固定的电容进行无功补偿，而不能实现动态补偿。因此，在实际的工作中，人们根据生活的需要而将并联电容器分成了很多组，并同时对电容器的大小进行了开关投切的控制，最后达到了动态无功补偿的效果。但这种方式虽然也解决了我国电网变电站中的很多问题，但它也存在着很多缺点，例如运行的速度较慢，对无功补偿还不能实现连续的动态补偿。
1.2 同步的调相机阶段
在上述的并联电容器出现的同时，也出现了另一种动态无功补偿装置，那就是同步调相机。它是一种专门实现补偿无功功率的同步电机，但是由于它内部所装置的电机是旋转电机，在工作时就会产生较大的噪音和损耗，使得运行的速度不断降低，最后以至于不能达到了变电站中的无功补偿。
1.3 磁饱以及电抗器阶段
在20世纪60年代后期，电抗器已经发展到了高潮阶段，紧接着就有了一种新型的电抗器产生了，它就是磁饱和电抗器。它的工作原理是利用内部的电感可调节性质以及电流的可控制性来对无功电流进行控制的，这也就对它的响应速度快优点提供了依据。但同时该类电抗器也存在着很多缺点，例如造价高，内部的铁芯在工作时会产生较大的振动和噪声，使得损耗率不断增高，而且也不适用于动态补偿。因此，在实际的电网变电站中，对饱和电抗器的应用比较少，它只适用于高压输电线路。
1.4 SVC阶段
饱和电抗器出现的后期，在无功补偿技术中就开始引用了晶闸管，并将其作为了执行元件，这也就是现在所说的SVC，是一种静止无功补偿装置，却是一种动态补偿的过程，不仅可以完成负载无功功率的调节和投切功能，同时还可以在运行时形成模拟式控制器。该类装置虽然起步于20世纪70年代，但在我国的电网中，应用的比较晚，在20世纪80年代才开始正式引进，并且在该时期我国的无功补偿技术还不是很完善，使得电压等级比较低，无功补偿装置的设备容量也相对较小。而随着我国经济社会以及科学技术的不断发展，到了2004年，我国首次研发出了TCR型的静止无功补偿装置，并且在220kV的枢纽变电站中也得到了成功的应用，使得我国的静止无功补偿技术进入了国产化的阶段。
1.5 SVG阶段
在静止无功补偿器产生的后期，就出现了另一种补偿方式不同的装置，该装置是通过自己更换相变流电路而完成无功补偿工作的，它就是SVG（静止无功发生器）。它的优点是体积小，运行速度非常快，还可以在低电压的情况下实现无功功率补偿的效果。
2 对我国当今无功补偿技术进行分析
在我国经济发达的今天，电能质量已经不再是人们生活中讨论的热门话题了，这也就在电网变电站中出现了很多违反国家电网规范的现象，使得国家电网的安全受到了污染和威胁，让电能质量逐渐进入下降阶段。而这种电能质量下降的现象同时也间接的影响了我国经济社会的发展。其具体的表现为：
2.1 传统的无功补偿装置不被替换
相对于国外其他国家，电网建设在我国的起步相对比较晚，这也就制约着无功补偿技术水平的落后。而在现实的电网变电站中，仍然还存在着大量的传统无功补偿装置，例如同步调相机和MSC。在我国当前的电网变电站中，由于用电负荷的不断加大，这些传统的无功补偿装置不论是在性能方面，还是在经济利益方面，都不能满足变电站以及用户的高度需求了，这就使得我国对传统无功补偿装置要进行不断的改善了。
2.2 静态无功发生器的发展受到制约
从静止无功补偿的装置性能来看，静止无功发生器的性能要比静止无功补偿装置的性能高，并且同时它的工作原理也与传统的静止无功补偿装置有所区别，它是通过自己更换相变流电路，然后在利用电抗器或者是与电网的并联，让其交流侧电流受到控制，进而让电路得到了满足的无功电流。该装置对电网变电站中的各种环境都适用。但是，在当今的电网中，电力电子技术的发展水平较低，使得静态无功发生器仍处在研究阶段，发展较慢。
3 分析我国电网变电站中的无功补偿技术的改进策略
3.1 应用新型无功补偿技术，使其与谐波抑制成为了一体
在我国经济社会中，随着工业技术的不断发展，无功补偿技术已经成为电网建设中的核心部分，与此同时，谐波治理也加入到了电网建设中。但是，在无功补偿装置中，传统的都要在其内部设置谐波装置，已达到谐波可以放大的效果，而在新型的无功补偿装置中，不需要安装谐波装置了，只需要相应的手段就可以对谐波进行输出然后消除。所以，在新型的无功补偿技术中，将该技术和谐波治理的关系进一步融为一体了。
3.2 避免传统无功补偿装置的出现
在当今的电网变电站中，随着科技的不断发展，传统的技术已经不能满足现在的需求的，使得无功补偿技术不得不进行提高和改进。而同时又受到经济效益的影响，使得传统的无功补偿装置在市场中仍然存在。
4 总结
本文首先对无功补偿技术的发展历程进行了分析，进而引出了我国当前电网变电站中的无功补偿技术的现状，从而对其改进提出了相应策略，希望可以为今后的电网变电站建设提供积极的影响。
参考文献
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[2]查丛梅，杨兆华，秦忆.现代无功功率补偿技术发展研究[J].河南科学，2001.
[3]王兆安，杨君.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，1998.
关键词：电气；自动化；无功补偿技术
一、无功补偿技术概述
电气自动化中的无功功率补偿，是通过对无功功率的调节控制来实现整个电力系统综合性能的提高。无功补偿技术主要涉及了系统需求和用户需求两个方面的内容，利用无功补偿技术能够对系统中的电能质量存在的一些问题实现调节、缓解或者解决。无功补偿技术主要包含两大部分：电压支撑和负载补偿。电压支撑的主要作用是尽量减少电网系统中输电线路上存在的电压波动，利用无功补偿技术能够提高电网输电系统中有功功率的最大传输能力，进而提高整个电力系统的电压稳定性。负载补偿的主要作用是提高电子供电系统中的电网功率因数，平衡交流供电系统中产生的有功功率，电网系统中利用无功补偿技术能够有效的降低整个电网系统的电损耗，对电网的供电环境完成改善。自动化技术的发展，使得无功补偿设备成为了电力供电系统的必须设施，合理的无功补偿装置的利用能够最大化的减少电网的损耗，提高电网的供电质量。
电网系统在进行电能输出的时候会产生无功功率和有功功率。电能通过纯电阻会转换成其他形式的能，例如热能，当电能通过纯感性负载或者纯容性负载时，由于发生能量转换，电能实际上并没有做功，即未造成电能损耗，所以产生的是无功功率。电能完成能量转换之后为电气设备做功创造了很好的条件，并且这种能量转换具有一定的周期性。然而，实际的电气系统中并不存在纯感性或者纯容性的负载元件，当对这些负载通过电流的过程中就会不可避免的出现部分电能的做功，此时产生的是有功功率。
由于在同一个电路中的电感电流与电容电流总是以相反的方向工作，当工作的电路中并联上着具有感性负载和容性负载的时候，能量就会在两种负载之间相互转换，即容性负载能够吸收感性负载释放的能量，反之亦然。在一个电路之中，在原有电磁元件的基础之上在有比例的添加若干电容性元件，就会实现感性电流与容性电流之间的抵消，这在一定程度上促进了电能做功的能力，其实质就是电容负载提高了系统的无功功率，这也就是无功补偿技术的基本技术原理。
二、电气自动化中无功补偿技术的意义
我国的机电专业发展已经实现了一体化的形式，电气自动化更是成为了电力系统的主要发展方向。由于发展的刺激，电气自动化的无功补偿技术的应用已经逐步深入到了电力系统的各个领域之中，成为了电气产业的重要支柱，有着远大的发展意义。
电气自动化的无功补偿技术能够处理低压电网和高压电网之间流动电压不稳的问题，在一定程度上实现了电气自动化系统的稳定性，保证了整个电网系统的安全，同时电网作业的工作质量也随着安全性的提高而提高。根据具体的作业条件，在电网系统上配置适当的电压调压器，通过无功补偿技术的应用使得电网输电能力得到提升，也增强了系统的抗干扰性。
电气自动化系统利用无功补偿技术不仅能够提高整个电网系统的功率因数，同时也能够提高负载的功率因数，这就能够最大化地降低电气设备所消耗的电容量，减少了经济损失。
三、电气自动化系统中无功补偿技术的应用
电能质量是整个电力系统的性能指标，而电压因素是衡量电能质量的重要标准，通过无功补偿技术可以控制整个电力系统的电压稳定性，正是由于这一优点的存在使得无功补偿技术广泛应用于电气自动化系统中。
下面列举几个电气自动化系统中的无功补偿应用。
无功补偿技术应用在真空断路器投切电容器中，这种技术一般不需要专有的放电装置，其放电过程是通过电压互感器的一次绕组放电。由于电压互感器工作在高压母线上，为了防止高压对电容器造成击穿，电容器组中会配有一些熔断器作为系统的保护电路。由于电容器组的合闸过程会生成冲击涌波，串联适当的电抗器可以实现对电力系统的无功功率进行补偿，有效提高了系统的电力功率因数。这中应用的最大优点是投资少经济效果好，其主要缺点就是合闸过程瞬间出现的涌流或者高压可能造成设备的损坏。
无功补偿技术应用在有源滤波器和无源滤波器中，无功补偿技术在有源滤波器中主要通过电流互感器完成对直流线路上电流的采集工作，将采集所得的信号进行谐波分离处理后，便得到了能够作为调制信号的谐波参考信号，根据技术原理完成信号处理就会生成谐波电流，并且能够产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来完成谐波电流抵消工作，实现了自动化系统中的动态跟踪补偿功能。无源滤波器主要是利用了感性元件和容性元件的组合原理，通过为谐波电流提供旁路通道，具有滤除某一次或者多次谐波的作用。有源滤波器的相对工作效果优于无源滤波器，在滤除多次及高次谐波的同时并不引起谐波振荡，其最大缺点是价位较高。这两种滤波器在电气自动化产业中具有很好的可控性和灵活性，其缺点是尚未得到深入的开发与推广，我国自动化设备的非线性因素不断增强和电力牵引负荷的不断复杂化对这种应用提出了更高的技术要求。
无功补偿技术应用在变电站和配电线路中，变电站主要是利用不同等级的配电线路完成电力的供应，其电力分配原则是“分级”、“平衡”。配电线路在整个电网中的数量较多，对其采用无功补偿技术能够降低配电线路的功率损耗。配电线路在作业过程中应该满足无功功率的平衡状态，为了避免影响变电站的无功输出，利用无功补偿技术能够实现系统负载输出端的无功损耗。
由于无功补偿技术产品的性价比问题，目前广泛应用于电气自动化系统中的仍然是静止补偿器。无功补偿在电气自动化系统中仍然需要向着智能化的方向发展与推广。大功率的电子元件的发展趋势势必提高未来功率器件的性能容量，通过有源滤波器进行谐波控制、应用交流输电系统进行无功补偿，在电气自动化领域有着广泛的发展
方向。
参考文献
[1]蓝天.电气自动化中无功补偿技术的应用 广东科技 2012
[2]王辉.试论电气自动化中的无功补偿技术 价值工程 2012
[3]吴时孔.略谈电气自动化中的无功补偿技术 科协论坛（下半月）2013
[4]马勇.电气自动化中的无功补偿技术 电源技术应用 2012
关键词：无功功率；补偿装置；技术降损
中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1009-0118（2013）01-0277-01
一、国内外研究动态
随着现代工业和电力企业的不断发展，电能传输的距离和容量日益增大，世界各国工业用户对电能质量的要求变得越来越高。可是，各大企业广泛采用异步电动机和变压器，使得系统功率因数变低，电压波动加大，因此无论从提高输电网的传输能力，降低损耗，提高系统稳定性，还是从提高供电质量的角度，都需要大量的无功补偿装置。
长期以来，在我国，由于电力用户功率因数低，又存在大批冲击性、波动性负载，导致大量无功功率在低压配电网内传输，使线损率增大。农电电网（我国将10kV及其以下电网划规农电网管理）的负荷多是小容量的异步电动机，配套又不尽合理，功率因数较低，因而影响了发电机的有功输出，使发电机效率低、成本高，降低了输电、变电设备的供电能力，增大了线路上的电压损失，使电压质量低劣，电能损失增加，据统计农电网损失约有60%是属于10kV及以下的配电网的，所以提高农电网的功率因数有很大的经济意义。
我国在总体线损率水平的下降得益于输电主网架结构的优化以及自动化水平的提高。特别是特高压电网的建设，解决了长距离输电，损失较高的问题，有力的支持了降损工作。但是，我国目前的配电网线损水平滞后于主网。主要原因是存在配网网架结构薄弱、设施老化、供电半径过长等问题。在配网线损管理中，由于电网结构不尽合理、经济运行水平不高、高损老旧设备较多，经济性矛盾日益突出。为此，我国仍需在技术上充分利用配电设备，通过优选变压器及电力线路经济运行方式和负载经济调配及变压器与供电线路运行位置的优化组合等技术措施，从而最大限度地降低变压器及供电线路的有功损耗和无功损耗；在管理上推进配电网线损的承包考核，落实线损责任；通过技术和管理两个方面继续推进配电网的降损工作。
目前电力低压系统电网谐波严重、造成电气设备、自控设备、仪器仪表设备工作不稳定，而需要补偿系统的无功功率，改善电网质量，因此，增加动态无功补偿装置容量，减少无功传输，是配电网的一项重要节电措施。
二、本文研究内容
（一）从各个角度阐述了无功功率补偿装置对于线损管理的重要性，认真分析了无功功率补偿装置和线损管理的现状。无功功率补偿装置和线损管理的现状是：无功补偿作为电网安全、经济运行的一个重要手段，一直受到高度的重视。它对提高系统电压水平，降低线路损耗，改善电厂功率因数，增强系统稳定起着十分重要的作用。无功补偿由于可以有效地提高电压，减少了线路上的无功流动，降损效果明显，尤其是在低压配电网络中，无功补偿装置的降损效果非常明显。线损率是指线损电量占供电量的百分数，它是供电局的一个重要考核指标，是国家对供用电部门考核的一项重要内容。在统计线损电量中，有一部分是电能在输、变、配过程中不可避免的，其数值由相应时段内运行参数和设备参数决定。如输电线路、变压器绕组、电容器的绝缘介质损耗等，这部份损耗电量习惯称“技术线损电量”。无功补偿主要降低电力系统中的技术线损部分。
（二）查阅了大量的相关资料，分析了我国电网的运行状况，从什么是电力系统一种重要的优选无功电源、并联电容器的优缺点和存在的隐患等方面分析了无功补偿的技术现状、并具体阐述了采用新型无功补偿技术设备的意义。
（三）研究分析了采用无功补偿设备的重要性和如何发挥供电系统中无功补偿设备的最佳补偿效益。根据系统无功损耗产生的原因、系统无功特性、分配及补偿原则的要求，对无功补偿中现存的问题提出一些看法，并探讨相应的改进措施。
（四）结合实践研究分析了自动无功率补偿装置的运行原理，并分析了采用三相分别采样和补偿，控制电路采用微机对电路实施模糊控制（Fuzzy Control）方案优化的优缺点，同时阐述了动态响应时间、补偿后功率因数、调节方式、保护功能等主要技术指标和控制方式，并联系实际分析了采用自动投切无功补偿箱的用途。
三、研究方案及难点
（一）研究方案
1、查找相关资料和文献，分析采用无功功率补偿装置对技术降损的影响。
2、研究分析采用无功补偿设备的重要性和如何发挥供电系统中无功补偿设备的最佳补偿效益。
3、根据系统无功损耗产生的原因、系统无功特性、分配及补偿原则的要求，对无功补偿中现存的问题提出看法，并探讨相应的改进措施。
4、结合实践研究分析了自动无功率补偿装置的运行原理，分析采用三相分别采样和补偿，控制电路采用微机对电路实施模糊控制（Fuzzy Control）方案优化的优缺点。
（二）特点
1、理论联系实际，通过无功功率补偿装置的现场运行情况，具体阐述安装无功功率补偿装置的合理性以及对线损率产生的作用和影响。
2、通过无功功率补偿装置的理论研究，结合唐山供电公司的配网运行情况，具体分析了采用无功功率补偿装置产生的经济效益。
（三）难点
1、无功功率补偿装置的约束较多，冲击负荷闪变、控制方式、补偿对象信号的检测方式、反应方式等问题会影响到无功功率补偿装置的正常运行，需要在选择是否采用无功功率补偿装置时全面考虑。
2、技术线损的方式多种多样，选择具体方式有一定的困难，需要详细的现场勘察和市场需求分析工作。
3、通过分析采用三相分别采样和补偿，控制电路采用微机对电路实施模糊控制（Fuzzy Control）方案优化的优缺点来具体选择补偿方式，如何有效地共享和利用现有的资源，避免重复的项目开发工作，一直是困扰在企业的技术降损的一个因素。
四、预期成果
该课题的研究目标是，运用无功功率补偿装置，建立最经济的、最有效的降损方式，充分利用供电企业配电网现有资源、现有设备，并结合复杂的现场情况，进行唐山供电公司全面技术降损，并以无功功率补偿为技术支撑，推行全新的降低线损模式，实现降损增效的目标。
参考文献：
关键词：无功补偿10kV配网自动化控制系统降损补偿
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）03-0000-00
从目前我国10 kV配电线路供电方式来看，广泛采用大树干、多分支的单向辐射型。导致了其负荷率低，配电变压器的平均负荷率低等问题。因此，在10 kV配电线路上采用自动投切的无功补偿装置进行分散补偿十分必要。但从应用实践来看，无功补偿在10 km配电线路的应用仍普遍存在一些不足之处。笔者结合工作实践，就无功补偿在10kV配电网中的应用与优化做以下探讨与分析：
1、配电网无功补偿的作用及方式
概括地说，无功补偿的工作原理是在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，通过这些设备提供感性电抗所消耗的无功功率，减少线路输送的无功功率，以实现降低电能损耗的目的。因此对提高电力系统运行的稳定性和保证其良好运转起着十分重要的作用。从经济效益来看，是一项投资少，收效快的降损节能的有效技术措施。从当前技术应用来看，配电网中常用的无功补偿方式主要有：(1)变电所集中补偿；(2)配电线路分散补偿；(3)负荷侧集中补偿；(4)用户负荷的就地补偿这四种方式。
2、10kV配电网无功优化自动化控制系统
随着社会科技水平的不断发展，对10kV配电网的无功补偿技术的研究也日趋成熟。现阶段我国变电站调度自动化（SCADA）系统应用已十分普遍，因此可以通过SCADA系统提供的有限的线路运行参数和补偿电容器运行现场的电压来自动控制电容器的投切，实现动态补偿。从目前普遍应用的无功优化自动化系统来看，其核心地位的是运行于调度中心上位机，起到补偿器综合协调远程投切控制的作用（无功优化自动化系统框架如图1示）。由于变电站每条馈线可能同时运行多台补偿器，这些补偿器之间相互独立，无信息交换，因此上位机无功优化自动化控制系统应根据线路运行状况，协调各补偿器的运行。
3、10 kV配电网中无功补偿的应用实践
3.1 补偿点及补偿容量的确定
10kV配电网线损总的有功损耗由两部分组成：①因有功电流的流动产生；②由无功电流的流动产生。通过在线路上安装补偿电容器，能够减小无功电流，从而减小无功电流的流动引起的有功损耗。因此，补偿节点及补偿容量的确定就是实现预期目标的关键步骤。目前较为成熟的一种做法是基于非节点的补偿算法，即利用遗传算法并行寻优的特点，求出最佳补偿位置及补偿容量。通过算例分析显示在不增加无功补偿设备费用的前提下，这种“非节点”补偿方式能进一步提高电压水平及降低线损。
3.2 补偿位置确定
10kV无功补偿装置位置的选取对是否能实现预期目的有重要影响，因此在选取安装地点时必须遵循无功就地平衡的原则，从而最大限度地减少主干线上的无功电流为目标。从现有研究和笔者的实践经验来看，1条线路安装1台无功补偿柜一般安装在线路负荷2/3处。通过合理配置无功补偿容量，选择电容器最佳装设地点，能改善电压质量，还能降低线路损耗。[1]
3.3 无功补偿技术要求
从应用实践来看，10kV配电网中，无功补偿技术参数与要求主要涉及以下几个方面：[2](1)泄漏比距：≥24mm/kV；(2)投切开关：高压真空接触器；(3)接线型式：单星型，中性点不接地；(4)电容器组带自放电电阻：电容器组的剩余电压在5分钟之内由工作电压降至50V以下，10分钟之内放电完毕；(5)线路用电流互感器：LZKW-10型开启式；(6)箱体：不锈钢；(7)铁构件：镀锌；(8)额定电压：10.5kV，最高工作电压：12kV；(9)所有连接：铜排或铜绞线（铜编织线），引出端子铜材；(10)电容器保护：过流、过流速断、过电压、欠电压、零序、电容器放电时间禁合，测量精度：电压电流±0.5%等方面。
3.4 管理与维护
无功补偿技术设备的管理与维护对保证实现预期的补偿效果有着直接的影响。因此，这要求我们在对10kV无功补偿装置安装后，进行现场在线动态管理，比如仔细查看装置是否按照设置方式和参数进行自动投切。同时还有必要从变电站检查补偿装置投、切时线路上功率因数和电流是否发生了变化，是否实现了预期目的，并通过相应的日常管理工作来加强维护与管理工作。
4、结语
从目前无功补偿技术来看，有一部分技术趋于稳定和成熟，在10kV配电网应用中取得了良好的效果，但仍存在较大的改进空间。因此，这要求我们广大电力工作者具备与时俱进的精神，积极探索配电网无功补偿技术措施与方案，将技术应用于实践当中时，需要具体问题具体分析，使无功补偿技术更加完善，更加成熟，从而有效地实现电网降损节能的目的。
参考文献
[1]刘建强.配电网四种无功补偿技术方案比较[J].电工技术杂志,2003(3):31-34.
【关键词】电力系统；静止无功补偿；发展趋势；探讨
0 引言
电力系统的各节点无功功率平衡决定了该节点的电压水平，由于当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备；如扎钢机、电弧炉、电气化铁道等。同时用户中又有大量的对系统电压稳定性有较高要求的精密设备：如计算机，医用设备等。因此迫切需要对系统的无功功率进行补偿。传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等，由于并联电容器阻抗固定不能动态的跟踪负荷无功功率的变化；而调相机和同步发电机等补偿设备又属于旋转设备，其损耗、噪声都很大，而且还不适用于太大或太小的无功补偿。所以这些设备已经越来越不适应电力系统发展的需要。现今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管的无功补偿设备，主要有以下三大类型，一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置；第二类是晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器，这两种装置统称为SVC；第三类是采用自换相交流技术的静止无功补偿装置――高级静止无功发生器（ASVG）。 以下对此三类静止无功补偿技术逐一介绍，主要对SVC和ASVG这两类补偿技术作详细介绍，并指出今后静止无功补偿技术的发展趋势。
1 具有饱和电抗器的无功补偿装置
饱和电抗器分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种，相应的无功补偿装置也就分为两种。具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。这类装置组成的静止无功补偿装置属于第一批静止补偿器。早在1967年，这种装置就在英国制成，后来美国通用电气公司（GE）也制成了这样的静止无功补偿装置[1]，但是由于这种装置中的饱和电抗器造价高，约为一般电抗器的4倍，并且电抗器的硅钢片长期处于饱和状态，铁心损耗大，比并联电抗器大2～3倍，另外这种装置还有振动和噪声，而且调整时间长，动态补偿速度慢，由于具有这些缺点，所以饱和电抗器的静止无功补偿器目前应用的比较少，一般只在超高压输电线路才有使用.
2 晶闸管控制电抗器
两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，其三相多接成三角形，这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接电感性负载，在工程实际中，可以将降压变压器设计成具有很大漏抗的电抗变压器，用可控硅控制电抗变压器，这样就不需要单独接入一个变压器，也可以不装设断路器。电抗变压器的一次绕组直接与高压线路连接，二次绕组经过较小的电抗器与可控硅阀连接。如果在电抗变压器的第三绕组选择适当的装置回路，例如加装滤波器，可以进一步降低无功补偿产生的谐波。瑞士勃郎・鲍威利公司已经制造出次种补偿器用于高压输电系统的无功补偿[2]。
由于单独的TCR只能吸收无功功率，而不能发出无功功率，为了解决次问题，可以将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿器。根据投切电容器的元件不同，又可分为TCR与固定电容器配合使用的静止无功补偿器（TCR+FC）和TCR与断路器投切电容器配合使用的静止无功补偿器（TCR+MSC）。这种具有TCR型的补偿器反应速度快，灵活性大，目前在输电系统和工业企业中应用最为广泛。由于固定电容器的TCR+FC型补偿装置在补偿范围从感性范围延伸到容性范围时要求电抗器的容量大于电容器的容量，另外当补偿器工作在吸收较小的无功电流时，其电抗器和电容器都已吸收了很大的无功电流，只是相互抵消而已。TSC+MSC型补偿器通过采用分组投切电容器，在某种程度上克服了这种缺点，但应尽量避免断路器频繁的投入与切除，减小断路器的工况。
3 晶闸管投切电容器
为了解决电容器组频繁投切的问题，TSC装置应运而生。两个反并联的晶闸管只是将电容器并入电网或从电网中断开，串联的小电抗器用于抑制电容器投入电网运行时可能产生的冲击电流。TSC用于三相电网中可以是三角形连接，也可以是星形连接。一般对称网络采用星形连接，负荷不对称网络采用三角形连接。不论是星形还是三角形连接都采用电容器分组投切。为了对无功电流能尽量做到无级调节，总是希望电容器级数越多越好，但考虑到系统的复杂性及经济性，一般用K-1个电容值为C的电容和电容值为C/2的电容组成2K级的电容组数[4]。经过多年的分析与试验研究，其最佳投切时间是晶闸管两端的电压为零的时刻，即电容器两端电压等于电源电压的时刻[5]。此时投切电容器，电路的冲击电流为零。这种补偿装置为了保证更好的投切电容器，必须对电容器预先充电，充电结束之后再投入电容器。我国平顶山至武汉凤凰山500KV变电站引用进口的无功补偿设备就是TSC+TCR型[6]。
4 新型静止无功发生器
随着电力电子技术的进一步发展，特别是L.Gyugyi提出利用变流器进行无功补偿的理论以来，逐步出现了应用交流技术进行动态无功补偿的静止补偿器。它是通过将自换相桥式电路直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上。ASVG根据直流侧采用电容和电感两种不同的储能元件，可以分为电压型和电流型两种，无论是电压型，还是电流型的ASVG其动态补偿的机理是相同的。当逆变器脉宽恒定时，调节逆变器输出电压及系统电压之间的夹角δ，就可以调节无功功率及逆变器直流侧电容电压uc，同时调节夹角δ和逆变器脉宽，既可以保持Uc恒定的情况下，发出或吸收所需的无功功率[7]。
ASVG通过采用桥式电路的多重化技术，多电平技术或PWM技术进行处理，以消除较低次的谐波，并使较高的谐波限制在一定范围龋挥捎ASVG不需储能元件来达到与系统交换无功的目的，实际上它使用直流电容来维护稳定的直流电源电压，和SVC使用的交流电容相比，直流电容量相对较小，成本较低；正是由于这些优点，ASVG在改善系统电压质量，提高稳定性方面具有SVC无法比拟的优点，这也显示出ASVG是今后静止无功补偿技术发展的方向。
【参考文献】
[1]A.C.MATHEB.超高压输电线路用的静止无功补偿器[C].湖北：湖北电力技术，1982.
[2]W.Herbst.高压系统的可控静止无功补偿[C].湖北电力技术，1982.
[3]田广青.江门变电站静止补偿器简介[J].广东电力，1988，（4）.
[4]米勒.电力系统无功功率控制[J].水利电力出版社，1990.
[5]王庆林.无功功率快速自动补偿装置设计探讨[J].电力电容器，1993（2）.
