◎刘少荣

电力系统无功动态补偿的优越性

◎刘少荣

阐述了无功补偿的重要性，如何实现电力无功动态补偿的依据和方法，无功动态补偿和静态补偿的有缺点，动态及静态无功补偿的经济效益。

无功补偿作为电力系统中的一个重要技术，对提高电力资源的使用效率，为我国整个电力系统提供了重要的技术支持。如何提高无功补偿技术在电力系统中的效用，进而提高电网质量，减少网络损耗，是当前我国电力事业发展的重要问题。无功负荷在电力系统中广泛存在，无功负荷的产生原因很多，常见的主要在电力线路、电力变压器及用电设备在使用过程中产生。在电力系统的运行中，电荷运动产生的大量无功功率，大大的降低了系统的功率因数，进而成乘数的增大线路中电压损失和能量损失，严重的影响着资源的使用效率与电力企业的经济效益。无功补偿即无功功率补偿，主要目的是为了提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路损耗。无功分布是否合理还直接影响着电力系统的安全稳定，不合理的无功分布造成的无功不足将导致系统电压不稳，用电设备运转低效，严重的可以导致电压崩馈等事故。无功过剩更会造成供电环境的恶化，进而危害电力系统设备的正常、安全使用。综上，有效的无功配置能有效的提高电气使用，保证电力系统安全运行，从而提高电力系统运行的稳定性。我公司是35KV变电所，其装机容量是两台变压器，其中1台为3150KVA，另1台为2000KVA，无功消耗及电网情况也是相当不理想。

改造前电网的现状

我公司由35KV经过两台变压器变成6KV，其中一台3150KVA主要給中频熔炼炉供电，另1台2000KVA变压器给生产动力和生活供电，生产动力主要有铸造、铆焊、金加工、锻造、热处理等设备动力用电。在生产厂房处均安装了低压变压器、低压开关柜及低压就地动态无功补偿器。6KV高压側无功补偿是静态补偿，且补偿未根据实际无功需求直接购置安装了一套500KVar无功补偿器。该无功补偿器一直采用靠人工调节，要么全部投入，产生过补偿，要么全部退出，此时却出现欠补偿。不管是过补偿还是欠补偿，功率因数均达不到要求在0.83-0.85之间徘徊，整个小型电网的均处于不稳定状态。整个小型电网如图1

从图1中可以看出3150KVA变压器主要给中频炉供电，2000KVA变压器给生产动力和生活供电，开中频炉时谐波治理装置投入运行，其功率因数可以达到0.9以上符合国家电网要求。存在的问题主要在于2000KVA给生产动力和生活供电上，通过检测发现白天生产动力和生活用电的有功600KW左右，无功450KVar左右，功率因数0.8;晚上十点以后有功72KW、无功68KVar,功率因数0.76。将只有一个支路补偿电容500KVar投入运行时存在过补，否则欠补。

电网无功的危害

增加无功功率的有功损耗。供电线路中增加了无功功率的有功损耗，导致变送电设备、供电线路、用电设备发热程度加重。

降低输出端的电压压降。 增加了无功电流I，无功在供电线路上产生的电压降U，导致供电线路末端的输出端电压进一步降低。

降低用电设备的输出功率。 因供电线路末端的输出端电压进一步降低，致使用电设备的实际输出功率P大大降低。

降低变送电设备的输出容量。因变送电设备的负荷容量S中，增加了无功容量Q。致使变送电设备的有功输出容量降低。

降低供电系统稳定性、产生谐波分量。电网中的电流与电压的相位不同相，产生较为严重的谐波分量，导致供电网络电压不稳定和谐波干扰增大。

降低供电系统稳定性、产生谐波分量。功率因数过低导致供电局对用电部门进行罚款。

改进的方法

根据该小型电网的实际检测有功和无功负荷数据，节省投资，同时能达到电能质量综合治理的效果和达到经济效益的出发，将原有静态无功补偿装置撤出，配置高压动态无功补偿装置HYDMSC容量为350KVAR,分3个支路（100+100+150KVAR），柜内采用真空接触器（电容专用型）投切。装置可根据工频系统负荷的无功功率和电网电压的变化投切电容器。装置采用先进的自动控制器，根据电压优先原则，以所需无功大小自动投切电容器组。自动投切由装置内的控制器控制，控制原则：电压优先，电容器组逐级投切。装置有高可靠性的控制器按照模糊控制策略进行电压无功综合控制。具有手动、自动控制功能，自动与手动互锁，且自动与手动采用分体结构，自动控制部分能实现在线检修，方便安全可靠。具体控制操作如图2

该装置不仅可以补偿系统的无功，使功率因数平衡在0.94以上，

HYDMSC装置的保护采用专用的滤波电容器组的数字化保护，功能完善，具有过电压、欠电压、过电流保护功能等。且HYDMSC装置提高功率因数及滤除谐波，可以自动和手动投切支路，当2000KVA变压器负荷小，甚至是空载运行时，通过控制器判断，投入一个支路;当负荷大时，控制器根据判断，投入两到三个支路，满足无功补偿要求，提搞功率因数，稳定电压系统。其特点具有：a 控制装置按电压质量要求自动投切电容器，使母线电压始终处于规定范围。b 控制装置应能对电容器组自动进行优化控制，根据电压优先的原则，以所需无功大小自动投切电容器，使系统始终处于不过压、不过补、无功损耗最小的状态。c 控制装置应具备不同运行方式自动识别能力。d控制装置能实现循环投切的控制方式，能对电容器组先投先切。e 具有手动、自动控制功能，自动与手动互锁，在手动投切时，控制器自动闭锁退出控制。f具备电压优先控制原则即电压超高定值时，切除电容器组；电压超低定值时，在保证不过补条件下投电容器组；和无功补偿控制原则即无功欠补投电容器组；无功过补切电容器组，投电容器之前先探询是否投后电压超高限，再决定是否投电容（由软件模糊理论分析决定）。

改进达到的效果

空载运行时，系统有功功率260.9KW,无功功率9.6KVAR,功率因数0.999，投

入一个电容器支路100KVAR；小负荷运行时，系统有功功率382KW,无功功率19.4KVAR,功率因数0.998，投入两个电容器支路共100+100=200KVAR；大负荷运行时，系统有功功率538.7KW,无功功率64.5KVAR,功率因数0.992，投入三个电容器支路共100+100+150=350KVAR。

通过改进检测和运行一段时间后，达到了功率因数达到0.94以上；进一步降低噪音、减少发热，增加供电质量，减少由于人为判断而产生的安全事故；实现小型电网系统运行电压进一步平稳，满足设备平稳运行的需求；使系统电流减少，增加了变压器的有功出力，节约了能源，避免了每年20万元左右的罚款，不但节约了电费，同时因为功率因数的提高还可以获得电业局的奖励。

（作者单位：江西新钢机械制造有限公司）