無(wú)功補償對電網(wǎng)建設的影響

無(wú)功補償主要有以下幾方面的作用。

(1)提高電網(wǎng)及負載的功率因數，設備設計容量將降低，投資也從而減少。

(2)穩定電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)質(zhì)量。特別在長(cháng)距離輸電線(xiàn)路中安裝合適的無(wú)功補償裝置可提高系統的輸電能力及穩定性。

(3)減少負荷電流，降低線(xiàn)路電能損耗。

(4)無(wú)功補償挖掘發(fā)供電設備潛力。在設備容量不變的條件下，提高功率因數可以少送無(wú)功功率，就可以多送有功功率。

(5)在三相負載不平衡的場(chǎng)合，可對三相視在功率起到平衡作用。

(6)無(wú)功補償可以減少用戶(hù)電費支出，避免因功率因數低于規定值而受罰，同時(shí)減少用戶(hù)內部因傳輸和分配無(wú)功功率造成的有功功率損耗。

從電力系統的幾個(gè)環(huán)節來(lái)說(shuō)，無(wú)功補償同樣也發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用：

對發(fā)電的影響：無(wú)功功率會(huì )降低發(fā)電機有功功率的輸出。

對輸配電的影響：電網(wǎng)內無(wú)功功率的流動(dòng)會(huì )造成線(xiàn)路電壓損失增大和電能損耗的增加。

對變電的影響：視在功率一定時(shí)，增加無(wú)功功率就要降低變電設備的供電能力。

對用電的影響：系統缺乏無(wú)功功率時(shí)就會(huì )使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮，電氣設備不能正常運行。

為了避免上述情況的發(fā)生，就需要裝設無(wú)功補償裝置進(jìn)行無(wú)功補償。合理的選擇補償裝置，不僅可以最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，而且可以使電網(wǎng)質(zhì)量提高，反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

配電網(wǎng)無(wú)功補償的主要方式：

配電網(wǎng)無(wú)功補償的主要方式有五種：變電站補償、配電線(xiàn)路補償、隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

變電站補償：

針對電網(wǎng)的無(wú)功平衡，在變電站進(jìn)行集中補償，補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善電網(wǎng)的功率因數，提高系統終端變電所的母線(xiàn)電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線(xiàn)路的無(wú)功損耗。

這些補償裝置一般集中接在變電站10kV母線(xiàn)上，因此具有管理容易、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是這種補償方式對10kV配電網(wǎng)的降損不起作用。

配電線(xiàn)路補償：

線(xiàn)路無(wú)功補償即通過(guò)在線(xiàn)路桿塔上安裝電容器實(shí)現無(wú)功補償。線(xiàn)路補償點(diǎn)不宜過(guò)多;

控制方式應從簡(jiǎn)，一般不采用分組投切控制;

補償容量也不宜過(guò)大，避免出現過(guò)補償現象;保護也要從簡(jiǎn)，可采用熔斷器和避雷器作為過(guò)流和過(guò)壓保護。

線(xiàn)路補償方式主要提供線(xiàn)路和公用變壓器需要的無(wú)功，該種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數低、負荷重的長(cháng)線(xiàn)路。缺點(diǎn)是存在適應能力差，重載情況下補償不足等問(wèn)題。

在低壓三相四線(xiàn)制的城市居民和農網(wǎng)供電系統中：

由于用電戶(hù)多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時(shí)間的不同。所以，電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是客觀(guān)存在的，并且這種用電不平衡狀況無(wú)規律性，也無(wú)法事先預知。導致了低壓供電系統三相負載的長(cháng)期性不平衡。對于三相不平衡電流，電力部門(mén)除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒(méi)有什么行之有效的解決辦法。

電網(wǎng)中的不平衡電流會(huì )增加線(xiàn)路及變壓器的銅損，還會(huì )增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會(huì )影響變壓器的安全運行，最終會(huì )造成三相電壓的不平衡。

調整不平衡電流無(wú)功補償裝置，有效地解決了這個(gè)難題，該裝置具有在補償線(xiàn)路無(wú)功的同時(shí)調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實(shí)際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以?xún)取?

隨機補償：

隨機補償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機并接，通過(guò)控制、保護裝置與電動(dòng)機同時(shí)投切的一種無(wú)功補償方式。

縣級配電網(wǎng)中有很大一部分的無(wú)功功率消耗在電動(dòng)機上，因此，搞好電動(dòng)機的無(wú)功補償，使其無(wú)功就地平衡，既能減少配電線(xiàn)路的損耗，同時(shí)還可以提高電動(dòng)機的出力。

隨機補償的優(yōu)點(diǎn)是用電設備運行時(shí)，無(wú)功補償裝置投入;用電設備停運時(shí)，補償裝置退出。更具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡(jiǎn)單、事故率低的特點(diǎn)。

適用于補償電動(dòng)機的無(wú)功消耗，以補勵磁無(wú)功為主，可較好的限制配電網(wǎng)無(wú)功峰荷。年運行小時(shí)數在1000h以上的電動(dòng)機采用隨機補償較其他補償方式更經(jīng)濟。

隨器補償：

隨器補償是指將低壓電容器通過(guò)低壓熔斷器接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無(wú)功的補償方式。配電變壓器在輕載或空載時(shí)的無(wú)功負荷主要是變壓器的空載勵磁無(wú)功，配電變壓器空載無(wú)功是農網(wǎng)無(wú)功負荷的主要部分.

隨器補償的優(yōu)點(diǎn)是接線(xiàn)簡(jiǎn)單，維護管理方便，能有效地補償配電變壓器空載無(wú)功，限制農網(wǎng)無(wú)功基荷，使該部分無(wú)功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無(wú)功網(wǎng)損，提高用戶(hù)的功率因數，改善用戶(hù)的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無(wú)功補償最有效的手段之一。

缺點(diǎn)是由于配電變壓器的數量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補償工作的投資比較大，運行維護工作量大。

跟蹤補償：

是指以無(wú)功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在用戶(hù)配電變壓器低壓側的補償方式。

這種補償方式，部分相當于隨器補償的作用，主要適用與100kVA及以上的專(zhuān)用配電變壓器用戶(hù)。

跟蹤補償的優(yōu)點(diǎn)

是可較好地跟蹤無(wú)功負荷的變化，運行方式靈活，補償效果好，但是費用高，且自動(dòng)投切裝置較隨機或隨器補償的控制保護裝置復雜，如有任一元件損壞，則可導致電容器不能投切。其主要適于大容量大負荷的配變。

配電網(wǎng)常見(jiàn)的無(wú)功補償設備

電力系統中的無(wú)功補償裝置從最早的電容器開(kāi)始發(fā)展到今天，歷經(jīng)了電容器、同步調相機、靜止無(wú)功補償裝置(SVC)、靜止同步補償器(SVG)等幾個(gè)不同的階段。其中，并聯(lián)電容器是電網(wǎng)中用的最多的一種專(zhuān)用的無(wú)功功率補償設備。它的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，易于安裝維護。并聯(lián)電容器補償無(wú)功功率方式有三種：集中補償，分組補償及就地補償。

靜止同步補償器(SVG)是目前最先進(jìn)的補償裝置，已進(jìn)入實(shí)用化階段，隨著(zhù)IGBT等器件、高速CPU器件及光纖技術(shù)的發(fā)展，SVG系統的價(jià)格不斷下降并漸漸被行業(yè)接受，以成為靜止無(wú)功補償技術(shù)的發(fā)展方向,SVG系統將是今后柔性交流輸電系統的重要組成部分。

（圖片整理自網(wǎng)絡(luò )）

無(wú)功補償設備大致可分為三類(lèi)：調相機、靜止無(wú)功補償裝置(Static Var Compensator， SVC)、靜止無(wú)功發(fā)生裝置(Static Var Generator， SVG)。

調相機或稱(chēng)同步調相機、同步補償機是較早出現的一類(lèi)無(wú)功補償設備。調相機實(shí)際是一臺空載運行的同步電動(dòng)機，利用同步電動(dòng)機在不同勵磁電流下的發(fā)出或吸收無(wú)功電流的能力起到無(wú)功補償作用。當正常勵磁時(shí)，調相機的電樞電流接近于零;過(guò)勵磁時(shí)，調相機向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功電流;欠勵磁時(shí)，調相機從電網(wǎng)中吸收無(wú)功電流。因此，調相機經(jīng)常運行在過(guò)勵狀態(tài)，勵磁電流較大，損耗也比較大，發(fā)熱比較嚴重。為方便運行起見(jiàn)，調相機一般與發(fā)電廠(chǎng)中的同步發(fā)電機組或負荷端的異步電動(dòng)機組安裝在一起，容量較大的調相機還需要采用氫氣冷卻。以上缺點(diǎn)均大大限制了調相機的應用范圍，目前除在高壓直流輸電線(xiàn)路的終端作動(dòng)態(tài)無(wú)功支持外，已很少使用。

SVC是目前應用最為廣泛的一類(lèi)無(wú)功補償設備。單就字面而言，SVC中的“Static”即靜止，是相對于調相機的旋轉而言，因此除調相機和SVG之外，凡是用電感或電容進(jìn)行無(wú)功補償的裝置均可稱(chēng)作SVC。按國際大電網(wǎng)會(huì )議的定義，SVC可分為以下7類(lèi)：機械投切電容器(MSC)、機械投切電抗器(MSR)、自飽和電抗器(SR)、晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器(TSC)、晶閘管投切電抗器(TSR)、自換向或電網(wǎng)換向轉換器(SCC/LCC)。實(shí)際上以上7類(lèi)仍未能涵蓋全部SVC設備，例如MCR(Magnetic Control Reactor)——磁閥式可控電抗器設備以及由以上兩類(lèi)或幾類(lèi)技術(shù)混合構成的設備。一般認為應慎重使用SVC這一名詞，因為其所能指代的范圍過(guò)于寬泛。

在種類(lèi)繁多的SVC設備中，一般可按控制/投切設備的種類(lèi)分為機械投切型及電力電子型兩大類(lèi)，通常所稱(chēng)的SVC設備也是指這兩類(lèi)。前者一般包括機械投切電容器(MSC)、機械投切電抗器(MSR)等，共同特點(diǎn)是采用機械投切開(kāi)關(guān)如接觸器、遙控斷路器等作為投切設備，其優(yōu)點(diǎn)是魯棒性較好、不易受諧波干擾等，缺點(diǎn)則是響應時(shí)間長(cháng)、一般只能分級投入不易實(shí)現動(dòng)態(tài)無(wú)級補償等。后者一般包括晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器(TSC)、晶閘管投切電抗器(TSR)等，其優(yōu)點(diǎn)是響應速度快、控制精度較好、能實(shí)現過(guò)零投切、具備動(dòng)態(tài)補償能力等，缺點(diǎn)則是電力電子器件易受諧波干擾。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子型SVC設備有逐漸取代機械投切型SVC設備的趨勢。

SVG(Static Var Generator)與SVC一樣，也是一種“靜止”設備，是近年出現的新一代無(wú)功補償設備。SVG以IGBT模塊構成的電壓源型逆變器為核心，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測負載電流波形，并調節橋式整流電路交流側輸出電流達到調節負載電流的幅值和相位的目的。通過(guò)以上調節，可以吸收或者發(fā)出滿(mǎn)足要求的無(wú)功電流，實(shí)現動(dòng)態(tài)無(wú)功補償。SVG具有響應速度快、吸收無(wú)功連續、產(chǎn)生的高次諧波量小、調節范圍廣、耗損與噪音小等突出優(yōu)點(diǎn)。 SVG的主要問(wèn)題是電壓等級和容量受IGBT器件性能限制，較難做到較高電壓等級和較大規模容量，目前一般在1kV以下電壓等級應用較為廣泛。

未來(lái)發(fā)展趨勢

隨著(zhù)國家“重發(fā)電輕供電”現象的改善，圍繞輸配電的電能質(zhì)量的問(wèn)題越來(lái)越受到各方關(guān)注。特別是無(wú)功問(wèn)題，是電力部門(mén)和用戶(hù)共同關(guān)注的問(wèn)題。合理選擇無(wú)功補償方案和補償容量，能有效提高系統的電壓穩定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設備的利用率，降低有功線(xiàn)損和減少發(fā)電費用。

隨著(zhù)智能電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)的發(fā)展，使得無(wú)功補償技術(shù)由單一技術(shù)向包含無(wú)功補償、諧波濾波和有償補償的電能質(zhì)量系統工程技術(shù)擴展、市場(chǎng)規模得以迅速壯大起來(lái)，給無(wú)功補償技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)前所未有的機遇。

有專(zhuān)家曾指出“當下，無(wú)功補償已經(jīng)成為現代配電網(wǎng)工程必不可少的重要組成部分。預計未來(lái)產(chǎn)業(yè)規模將以200億元人民幣/年的速度進(jìn)行增長(cháng)?！?

而我們應該清楚，機遇往往是與困難并存的，無(wú)功補償技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨這技術(shù)提升和企業(yè)轉型的挑戰?，F階段國家和企業(yè)正著(zhù)力推動(dòng)的解決智能電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)建設所面臨的一系列問(wèn)題，一流配電網(wǎng)的建設必然是一場(chǎng)曠日持久的“戰場(chǎng)”，如何從中脫穎而出，成為主流企業(yè)、推出主流技術(shù)就成為了企業(yè)將來(lái)所要面臨的問(wèn)題之一。