1、讨论动态无功补偿装置在变电站中的应用【摘 要】从理论计算和实践中证明，动态无功补偿是降低电网损耗，提高配电效率的最有效手段之一，据有关统计显示，在 10kV 以下配电系统的无功消耗总量中，配电变压器约占 30%，低压用电设备约占65%，所以说，在配电系统中应用动态无功补偿装置是非常值得推广的一种节能措施。 【关键词】动态无功补偿；配电系统；效用 中图分类号： TM421 文献标识码： A 一、无功补偿装置工作原理 电力系统的牵引负荷在实际应用中，具有波动性、不对称、非线性等特征，通过三相不平衡的基波电流和谐波电流进入系统，再推动电力系统电压波动。在电气化质量控制中，无功补偿的目标是降低电压变动
2、；抑制谐波，主要应用在 7、5、3 次谐波中。由于固定补偿造价便宜、经验成熟，更加经济可靠，所以在变电所中被广泛应用。 目前，我国很多牵引变电所已经在 27.5KV 的母线上，直接安装了TCR 动态无功补偿装置，它不仅能满足变电所负荷变化迅速、负荷率低等要求，还可以快速、平滑的进行无功自动调节。由于精度控制准确，拥有良好的可靠性，和固定补偿相比，拥有明显优势，所以能在解决电气系统无功补偿的同时，进一步提高电力单位经济效益。 该装置主要包括 FC（滤波器）和 TCR（晶闸管电抗器） 。其中，TCR主要由全数字控制、晶闸管阀和 27.5KV 的电抗器、相控保护系统以及故障自诊系统构成，进而为电力系
3、统提供更加稳定的无功功率，滤除谐波。TCR 晶闸管电抗器动态无功补偿装置通过晶闸管反并联导通角，调整电抗器补偿电流；在和固定电容器结合补偿的同时，控制无功变化，达到无功补偿自动实时的目标。 二、配电系统中的动态无功补偿装置简介 无功补偿分为动态和静态两种方式。所谓静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，而动态补偿则是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。动态补偿具有快速性和实时性两个特征所谓快速性，是指补偿的速度一定要快；所谓实时性是指用电负载需要多少无功，补偿装置就要补偿多少无功。需要指出的是，不是非得两个特性都具备才是动态补偿，有的负载虽然无功
4、变化快，但是无功量的改变是固定的，此时用速度快的无功补偿也可以办到，也就是说这个动态补偿强调的单单是迅速。 动态无功补偿装置根据改善和提高功率因数，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率功能强大，液晶字段显示，性能可靠稳定，抗干扰能力极强，能够提高电网的功率因数，改善配电网的供电质量和使用效率，进而降低网络损耗，有利于延长输电线路的使用寿命。 无功补偿的工作原理：动态无功补偿装置由高压开关柜（包括高压熔断器、隔离开关、电流互感器、继电保护、测量和指示部分等） 、并联电容器、串联电抗器、放电线圈（ 或者电压互感器） 、氧化锌避雷器、支柱绝缘子、框架等构成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无
5、功功率等，通过微机进行分析，然后计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。 无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 三、动态无功补偿装置在配电系统中应用的节能效益分析 由于成本的增加以及提高电力系统运行效率要求的日益迫切、远距离输电要求解决稳定性及电压控制问题、对供电质量的要求越来越高等方面的原因，配电系统中的动态无功补偿装置的研究显得越发重
6、要，这是因为动态无功补偿装置具有重要的节能作用，主要包括： （1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数 cos=0.8 增加到cos=0.95 时，装 1kvar 电容器可节省设备容量 0.52kw，反之，增加0.52kW 对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。 （2）降低线损，由公式 %=（1-cos/cos）100%得出其中cos 为补偿后的功率因数，cos 为补偿前的功率因数则：coscos，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量
7、、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。 （3）目前我国配电网中普遍存在着无功补偿不足、布置不合理的情况，存在着城乡电网与区域电网电容器容量倒置现象。10kV 电压等级以上的配电电网用户无功需求量很大，有效合理的使用无功补偿与谐波治理装置，对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅可以达到节能降耗的目的，还可以减少用电装置的损害及由谐波引起的事故。 此外，无功补偿还具有改善电压调整、提供静态和动态稳定、降低过电压、减少电压闪变、阻尼次同步震荡、减少电压和电流的不平衡等方面的作用。
8、四、配电系统中应用动态无功补偿装置存在的几个问题 随着人们对配电系统建设的重视和无功补偿技术的发展，动态无功补偿装置技术在配电系统中也开始普及。但是，在实践过程中也暴露出一些问题，必须引起重视。 （1）无功倒送问题。众所周知，无功倒送会增加线路和变压器损耗，加重线路负担，是电力系统所不允许的。虽然无功补偿设备的生产厂家都强调自己的设备不会造成无功倒送，然而实际情况并非如此。对于接触器控制的补偿柜，补偿量是三相同调的；对于晶闸管控制的补偿柜，虽然三相的补偿量可以分调，但是很多厂家为了节约资金，只选择一项做采样和无功分析，于是在三相负荷不对称的情况下，就可能造成无功倒送。至于采用固定电容器补偿方式
9、的用户，在负荷低谷时，也可能造成无功倒送。所以我们在选择补偿方式时，应充分考虑这一点。 （2）补偿方式问题。目前很多部门无功补偿只注意到补偿用户的功率因数，而不是立足于降低电力网的损耗，如为了提高某电力负荷的功率因数，增设 1 台补偿箱，这固然会对降损有所帮助。但是如果要实现有效的降损，必须通过计算无功潮流，确定各点的最优补偿量、补偿方式，才能使有限的资金发挥最大的效益。这是从电力系统角度考虑问题的方法。 （3）谐波问题。电容器具备一定的抗谐波能力，但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波有放大作用，因而使系统的谐波干扰更严重。另外，动态无功补偿
10、柜的控制环节，容易受谐波干扰影响，造成控制失灵。因而在有较大谐波干扰，又需补偿无功的地点，应考虑添加滤波装置。这一问题普遍被忽视，致使一些补偿设备莫名其妙地损坏。 （4）电压调节方式的补偿设备带来的问题。有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的，这有助于保证用户的电能质量，但对电力系统而言却并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，出现无功过补或欠补。 结语 随着社会生产规模的进一步扩大，电力用户对电能总量需求量不断增加外的同时，对供配电系统供电安全性、可靠性、经济性等也提出了更
11、高的要求。通过上文的论述我们知道，在配电系统内安装无功补偿装置可有效改善配网电压质量、提高线路运行的经济性。然而作为降低电网损耗，提高配电效率的有效手段之一，我国在动态无功补偿装置的配电系统应用中还存在很多的问题。因此，相关部门要不断加强对动态无功补偿装置的创新和应用。 参考文献 1 曹建设.谐振引起的牵引变电所无功动补投切故障分析J.电力自动化设备,2011,31(3):94-97,102. 2 杲秀芳.牵引变电所动态无功补偿方案设计研究J.电力学报,2009,24(5):367-369,379. 3 蒋涛,张言伟,陈晓红等.牵引变电所磁控电抗器式动态无功补偿装置应用研究J.中国铁路,2013,(2):74-76.
