配网中的无功补偿浅析

摘要：本文阐述了无功补偿的作用及获得途径，还介绍了功率因数型和无功电流型功率补偿控制器。 

关键词：无功功率补偿器　控制器 

1　无功补偿的作用及获得途径 

无功补偿的作用主要有： 

(1)提高电网及负载的功率因数，降低设备所需容量，减少不必要的损耗。 

(2)稳定电网电压，提高电网质量。而在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的稳定性及输电能力。 

(3)在三相负载不平衡的场合，可对三相视在功率起到平衡作用。 

提供无功功率的途径大致有以下几种： 

(1)同步发电机：调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率； 

(2)同步电动机：与同步发电机一样可提供无功； 

(3)同步调相机：当同步电机空载运行而仅向电网输送无功功率时，便被称为调相机。 

(4)静止无功补偿装置：早期为饱和电抗器型的，目前较先进的采用了自换相变流电路。 

(5)并联电容器：可提供超前的无功功率以补偿感性负荷，多装于降压变电所，还可就地补偿。 

在配网中，无论是工业负荷还是民用负荷，大多为感性，所有感性负荷都要消耗无功功率，所以往往采用电容器补偿的方式。尤其是在400V的低压配网中，由于并联电容器简单经济，再配以智能型的无功功率补偿控制器，使得补偿方式方便灵活，补偿容量更趋合理。 

2　无功功率补偿控制器 

无功功率补偿控制器，即无功补偿装置的指挥系统，它首先要对系统的电压、电流量进行采集，通过微机CPU的快速运算，得到系统的有功功率、无功功率、无功电流、功率因数等参数，经计算再根据参数设定值发出投切指令，控制电容器组的投切。同时，采样方式的选择、参数的设定、装置器件的保护等均通过控制器来实现。 

而通过所谓的智能型控制器除了最基本的无功补偿功能以及过压、过流、过热保护功能外，还具有以下一些功能： 

综合测试：可实时监测三相电压、电流、功率因数、无功功率、投切等情况。 

预置通信：装置上设有RS232通讯接口，可以扩展通讯功能。 

投切转换：具有手动与自动的转换功能，可方便的实现手动投切与自动投切之间的转换。 

断电保护：当变压器出现停电的情况时，本装置可以有效的保护数据。 

断电恢复：当变压器恢复送电时，本装置可自动地恢复到停电前的状态运行。 

数据纪录：至少可记录45天各相整点时刻的电压、电流、功率因数、无功功率、投切等情况，各天的电压峰谷值及出现时间、电流峰谷值及出现时间、有功功率峰谷值及出现时间、无功功率峰谷值及出现时间、每天电容器组的投切等情况等。 

红外抄录：装置设有红外传输口，用于现场通讯，通过掌上电脑，实现数据抄录。并通过配套分析软件进行分析，可计算电压合格率、三相电流不平衡率等。查询任意时段参数；绘制各相电压、电流、功率因数、无功功率、有功功率等曲线图；能打印分析曲线及统计报表。 

人机对话：控制器界面设计友好，投运前用户可以预先设置投入门限、切除门限、过压值、欠压值、延时时间及互感器变比等参数。 

目前常见的控制器按采样的方式可分为： 

(1)功率因数型控制器： 

功率因数用cosφ表示，它表示有功功率在线路中所占的比例。当cosφ=1时，线路中无需输送无功功率。提高功率因数以减少无功损耗是这类控制器的最终目标。这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都容易实现。这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现，又要兼顾补偿效果，这是一对矛盾，只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整得较好，也无法弥补这种方式本身的缺陷，尤其是在线路重负荷时。举例说明：设定投入门限：cosφ=0.95(滞后)此时线路重负荷，无功损耗已不大，再投入电容器组已无必要，当cosφ只要不小于0.95，控制器就不会再有补偿指令，也就不会有电容器组投入。 

(2)无功电流型控制器： 

无功电流型的控制器较完善的解决了功率因数的缺陷，能兼顾线路的稳定性及检测无功补偿效果，并能对无功补偿装置进行完善的保护及检测，这类控制器一般都具有以下功能： 

四象限操作、自动、手动切换、自动识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosφ、U、I、S、Q、P及频率。 

当线路在重负荷时，哪怕cosφ已达到0.99(滞后)，也还会再投入一组电容器，使补偿效果达到最佳的状态。