隨著國家“重發(fā)電輕供電”現(xiàn)象的改善、配電網(wǎng)自動化的不斷發(fā)展,、智能電網(wǎng),、智能配電網(wǎng)的不斷完善，圍繞輸配電的電能質(zhì)量的問題越來越受到各方關(guān)注,，對配電網(wǎng)無功平衡提出了更高的要求,。使得無功補(bǔ)償技術(shù)" title="無功補(bǔ)償技術(shù)" target="_blank">無功補(bǔ)償技術(shù)由單一技術(shù)向包含無功補(bǔ)償、諧波濾波和有償補(bǔ)償?shù)碾娔苜|(zhì)量系統(tǒng)工程技術(shù)擴(kuò)展,、市場規(guī)模得以迅速壯大起來,，給無功補(bǔ)償技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。

　　有專家曾指出“當(dāng)下,，無功補(bǔ)償已經(jīng)成為現(xiàn)代配電網(wǎng)工程必不可少的重要組成部分,。預(yù)計(jì)未來產(chǎn)業(yè)規(guī)模將以200億元人民幣/年的速度進(jìn)行增長?！?/p>

　　無功電源如同有功電源一樣,，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量,、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運(yùn)行所不可缺少的部分,。無功功率和有功功率一樣也是輸配電網(wǎng)中不可缺少的組成部分，無功功率對供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行是十分重要的。功率因數(shù)過低,，電氣設(shè)備將得不到充分利用,、電力網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力也會下降、損耗增加,、系統(tǒng)電壓下降還會導(dǎo)致設(shè)備損壞,。可見,，解決好網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償問題,，對網(wǎng)絡(luò)降損節(jié)能有著極為重要的意義。

　　無功補(bǔ)償及我國的發(fā)展情況：

　　無功補(bǔ)償全稱無功功率補(bǔ)償,，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù),，降低供電變壓器及輸電線路的損耗，提高供電效率,，改善供電環(huán)境的作用,，所以無功補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。

　　無功功率同有功功率一樣必須保持平衡,，負(fù)載所需要的感性無功必須要由電網(wǎng)中裝設(shè)的無功電源(發(fā)電機(jī),、調(diào)相機(jī)、靜止無功補(bǔ)償器,、并聯(lián)電容器等)發(fā)出的容性無功來提供補(bǔ)償,。降低電力線路無功功率的有效途徑就是人工無功補(bǔ)償以提高線路功率因數(shù),，所謂無功補(bǔ)償,，是指在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)等設(shè)備,，以向感性負(fù)荷設(shè)備提供無功功率,，從而減少由輸電線路輸送的無功功率。在長距離輸電線路中選擇合適地點(diǎn)裝設(shè)無功動態(tài)補(bǔ)償裝置,，可以改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能,、提高輸電能力。

　　無功補(bǔ)償在我國的發(fā)展情況：

　　在現(xiàn)階段我國電力事業(yè)發(fā)展的大背景下,，越來越多的分布式電源接入,、微電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和投放市場、變頻電機(jī)的大量使用以及儲能等新型輔助服務(wù)的興起,，是的配電網(wǎng)的低頻振蕩和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題越發(fā)的凸顯出來,，同時(shí)也為無功補(bǔ)償技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的橫向拓展帶來嶄新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

　　無功補(bǔ)償技術(shù)的滯后,，將會對電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生不利影響,，甚者直接造成巨額經(jīng)濟(jì)損失,。

　　其實(shí)，無功補(bǔ)償原則我國電力管理部門早已充分認(rèn)識到無功補(bǔ)償?shù)闹匾?，因此提出了無功補(bǔ)償?shù)幕炯夹g(shù)原則,，以求達(dá)到良好效果①無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)分級就地平衡的原則進(jìn)行配置，全面規(guī)劃,、合理布局,、分級補(bǔ)償、就地平衡,。采用集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合,、以分散補(bǔ)償為主，高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償相結(jié)合,、以低壓補(bǔ)償為主,，靜態(tài)補(bǔ)償和動態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合，調(diào)壓和降損相結(jié)合,、以降損為主的基本原則,。②電力用戶無功補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到如下要求：IOOkVA及以上高壓供電的電力用戶，變壓器一次側(cè)功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上;其它電力用戶功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上,。③各電壓等級的變電站應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要合理配置適當(dāng)類型的無功補(bǔ)償裝置,，再根據(jù)算法計(jì)算結(jié)果確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘俊Ｋb設(shè)的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)以不引起系統(tǒng)諧波明顯放大為原則,。

　　無功補(bǔ)償對電網(wǎng)建設(shè)的影響

　　無功補(bǔ)償主要有以下幾方面的作用,。

　　(1)提高電網(wǎng)及負(fù)載的功率因數(shù)，設(shè)備設(shè)計(jì)容量將降低,，投資也從而減少,。

　　(2)穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)質(zhì)量,。特別在長距離輸電線路中安裝合適的無功補(bǔ)償裝置可提高系統(tǒng)的輸電能力及穩(wěn)定性,。

　　(3)減少負(fù)荷電流，降低線路電能損耗,。

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

　　(5)在三相負(fù)載不平衡的場合，可對三相視在功率起到平衡作用,。

　　(6)無功補(bǔ)償可以減少用戶電費(fèi)支出,，避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰，同時(shí)減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗,。

　　從電力系統(tǒng)的幾個(gè)環(huán)節(jié)來說,，無功補(bǔ)償同樣也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：

　　對發(fā)電的影響：無功功率會降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出,。

　　對輸配電的影響：電網(wǎng)內(nèi)無功功率的流動會造成線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),，增加無功功率就要降低變電設(shè)備的供電能力,。

　　對用電的影響：系統(tǒng)缺乏無功功率時(shí)就會使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮，電氣設(shè)備不能正常運(yùn)行,。

　　為了避免上述情況的發(fā)生,，就需要裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功補(bǔ)償。合理的選擇補(bǔ)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(dāng),，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動,，諧波增大等諸多因素,。

　　配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞剑?/p>

　　配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞接形宸N：變電站補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償,、隨機(jī)補(bǔ)償,、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償,。

　　變電站補(bǔ)償：

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

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

　　配電線路補(bǔ)償：

　　線路無功補(bǔ)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償,。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多;

　　控制方式應(yīng)從簡,，一般不采用分組投切控制;

　　補(bǔ)償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象;保護(hù)也要從簡,，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護(hù),。

　　線路補(bǔ)償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功，該種方式具有投資小、回收快,、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長線路,。缺點(diǎn)是存在適應(yīng)能力差,，重載情況下補(bǔ)償不足等問題。

　　在低壓三相四線制的城市居民和農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中：

　　由于用電戶多為單相負(fù)荷或單相和三相負(fù)荷混用,，并且負(fù)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存在的,，并且這種用電不平衡狀況無規(guī)律性,，也無法事先預(yù)知。導(dǎo)致了低壓供電系統(tǒng)三相負(fù)載的長期性不平衡,。對于三相不平衡電流,，電力部門除了盡量合理地分配負(fù)荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。

　　電網(wǎng)中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損,，還會增加變壓器的鐵損,，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\(yùn)行，最終會造成三相電壓的不平衡,。

　　調(diào)整不平衡電流無功補(bǔ)償裝置,，有效地解決了這個(gè)難題，該裝置具有在補(bǔ)償線路無功的同時(shí)調(diào)整不平衡有功電流的作用,。其理論結(jié)果可使三相功率因數(shù)均補(bǔ)償至1,，三相電流調(diào)整至平衡。實(shí)際應(yīng)用表明,，可使三相功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95以上,，使不平衡電流調(diào)整到變壓器額定電流的10%以內(nèi)。

　　隨機(jī)補(bǔ)償：

　　隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(jī)并接,，通過控制,、保護(hù)裝置與電動機(jī)同時(shí)投切的一種無功補(bǔ)償方式。

　　縣級配電網(wǎng)中有很大一部分的無功功率消耗在電動機(jī)上,，因此,，搞好電動機(jī)的無功補(bǔ)償，使其無功就地平衡,，既能減少配電線路的損耗,，同時(shí)還可以提高電動機(jī)的出力。

　　隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí),，無功補(bǔ)償裝置投入;用電設(shè)備停運(yùn)時(shí),，補(bǔ)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(hù)簡單,、事故率低的特點(diǎn),。

　　適用于補(bǔ)償電動機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)勵磁無功為主,，可較好的限制配電網(wǎng)無功峰荷,。年運(yùn)行小時(shí)數(shù)在1000h以上的電動機(jī)采用隨機(jī)補(bǔ)償較其他補(bǔ)償方式更經(jīng)濟(jì)。

　　隨器補(bǔ)償：

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

　　隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是接線簡單,，維護(hù)管理方便,，能有效地補(bǔ)償配電變壓器空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷,，使該部分無功就地平衡,，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網(wǎng)損,，提高用戶的功率因數(shù),，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性,，是目前無功補(bǔ)償最有效的手段之一,。

　　缺點(diǎn)是由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散,，因此補(bǔ)償工作的投資比較大,，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

　　跟蹤補(bǔ)償：

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

　　這種補(bǔ)償方式，部分相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔?，主要適用與100kVA及以上的專用配電變壓器用戶,。

　　跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)

　　是可較好地跟蹤無功負(fù)荷的變化,，運(yùn)行方式靈活,，補(bǔ)償效果好，但是費(fèi)用高,，且自動投切裝置較隨機(jī)或隨器補(bǔ)償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置復(fù)雜,，如有任一元件損壞,，則可導(dǎo)致電容器不能投切。其主要適于大容量大負(fù)荷的配變,。

　　配電網(wǎng)常見的無功補(bǔ)償設(shè)備

　　電力系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償裝置從最早的電容器開始發(fā)展到今天,，歷經(jīng)了電容器、同步調(diào)相機(jī),、靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC),、靜止同步補(bǔ)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用的無功功率補(bǔ)償設(shè)備,。它的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，易于安裝維護(hù),。并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率方式有三種：集中補(bǔ)償,，分組補(bǔ)償及就地補(bǔ)償。

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

　?。▓D片整理自網(wǎng)絡(luò)）

　　無功補(bǔ)償設(shè)備大致可分為三類：調(diào)相機(jī),、靜止無功補(bǔ)償裝置(Static Var Compensator， SVC),、靜止無功發(fā)生裝置(Static Var Generator,， SVG)。

　　調(diào)相機(jī)或稱同步調(diào)相機(jī),、同步補(bǔ)償機(jī)是較早出現(xiàn)的一類無功補(bǔ)償設(shè)備,。調(diào)相機(jī)實(shí)際是一臺空載運(yùn)行的同步電動機(jī)，利用同步電動機(jī)在不同勵磁電流下的發(fā)出或吸收無功電流的能力起到無功補(bǔ)償作用,。當(dāng)正常勵磁時(shí),，調(diào)相機(jī)的電樞電流接近于零;過勵磁時(shí)，調(diào)相機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出無功電流;欠勵磁時(shí),，調(diào)相機(jī)從電網(wǎng)中吸收無功電流,。因此，調(diào)相機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在過勵狀態(tài),，勵磁電流較大,，損耗也比較大，發(fā)熱比較嚴(yán)重,。為方便運(yùn)行起見,，調(diào)相機(jī)一般與發(fā)電廠中的同步發(fā)電機(jī)組或負(fù)荷端的異步電動機(jī)組安裝在一起,，容量較大的調(diào)相機(jī)還需要采用氫氣冷卻。以上缺點(diǎn)均大大限制了調(diào)相機(jī)的應(yīng)用范圍,，目前除在高壓直流輸電線路的終端作動態(tài)無功支持外,，已很少使用。

　　SVC是目前應(yīng)用最為廣泛的一類無功補(bǔ)償設(shè)備,。單就字面而言,，SVC中的“Static”即靜止，是相對于調(diào)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)而言,，因此除調(diào)相機(jī)和SVG之外,，凡是用電感或電容進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)难b置均可稱作SVC。按國際大電網(wǎng)會議的定義,，SVC可分為以下7類：機(jī)械投切電容器(MSC),、機(jī)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(zhuǎn)換器(SCC/LCC),。實(shí)際上以上7類仍未能涵蓋全部SVC設(shè)備，例如MCR(Magnetic Control Reactor)——磁閥式可控電抗器設(shè)備以及由以上兩類或幾類技術(shù)混合構(gòu)成的設(shè)備,。一般認(rèn)為應(yīng)慎重使用SVC這一名詞,，因?yàn)槠渌苤复姆秶^于寬泛。

　　在種類繁多的SVC設(shè)備中,，一般可按控制/投切設(shè)備的種類分為機(jī)械投切型及電力電子型兩大類,，通常所稱的SVC設(shè)備也是指這兩類。前者一般包括機(jī)械投切電容器(MSC),、機(jī)械投切電抗器(MSR)等,，共同特點(diǎn)是采用機(jī)械投切開關(guān)如接觸器、遙控?cái)嗦菲鞯茸鳛橥肚性O(shè)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(yīng)時(shí)間長,、一般只能分級投入不易實(shí)現(xiàn)動態(tài)無級補(bǔ)償?shù)?。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(yīng)速度快、控制精度較好、能實(shí)現(xiàn)過零投切,、具備動態(tài)補(bǔ)償能力等,，缺點(diǎn)則是電力電子器件易受諧波干擾,。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,，電力電子型SVC設(shè)備有逐漸取代機(jī)械投切型SVC設(shè)備的趨勢。

　　SVG(Static Var Generator)與SVC一樣,，也是一種“靜止”設(shè)備,，是近年出現(xiàn)的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。SVG以IGBT模塊構(gòu)成的電壓源型逆變器為核心,，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載電流波形,，并調(diào)節(jié)橋式整流電路交流側(cè)輸出電流達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載電流的幅值和相位的目的。通過以上調(diào)節(jié),，可以吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流,，實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償。SVG具有響應(yīng)速度快,、吸收無功連續(xù),、產(chǎn)生的高次諧波量小、調(diào)節(jié)范圍廣,、耗損與噪音小等突出優(yōu)點(diǎn),。 SVG的主要問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(guī)模容量,，目前一般在1kV以下電壓等級應(yīng)用較為廣泛,。

　　未來發(fā)展趨勢

　　隨著國家“重發(fā)電輕供電”現(xiàn)象的改善，圍繞輸配電的電能質(zhì)量的問題越來越受到各方關(guān)注,。特別是無功問題,，是電力部門和用戶共同關(guān)注的問題。合理選擇無功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量,，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率,，降低有功線損和減少發(fā)電費(fèi)用,。

　　隨著智能電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)的發(fā)展,，使得無功補(bǔ)償技術(shù)由單一技術(shù)向包含無功補(bǔ)償,、諧波濾波和有償補(bǔ)償?shù)碾娔苜|(zhì)量系統(tǒng)工程技術(shù)擴(kuò)展、市場規(guī)模得以迅速壯大起來,，給無功補(bǔ)償技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇,。

　　有專家曾指出“當(dāng)下，無功補(bǔ)償已經(jīng)成為現(xiàn)代配電網(wǎng)工程必不可少的重要組成部分,。預(yù)計(jì)未來產(chǎn)業(yè)規(guī)模將以200億元人民幣/年的速度進(jìn)行增長,?！?/p>

　　而我們應(yīng)該清楚，機(jī)遇往往是與困難并存的,，無功補(bǔ)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(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段國家和企業(yè)正著力推動的解決智能電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)建設(shè)所面臨的一系列問題,，一流配電網(wǎng)的建設(shè)必然是一場曠日持久的“戰(zhàn)場”,，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)將來所要面臨的問題之一,。

　　關(guān)于配電技術(shù)，還有很多東西需要進(jìn)一步探討,，中國的配電網(wǎng)建設(shè)也不是世界上建設(shè)的最好的國家,。但是，想要建設(shè)世界一流的配電網(wǎng),，便離不開每位電力人的努力,，為此，北極星電力網(wǎng)在2017年8月31日-9月1日,，將在北京召開：建設(shè)“安全可靠,、經(jīng)濟(jì)高效、綠色低碳,、友好互動”的世界一流城市配電網(wǎng)會議,，屆時(shí)將邀請來自于院士、國家電網(wǎng)公司,、南方電網(wǎng)公司,、全國各網(wǎng)省電力公司、電力科研院所,、知名專家,、學(xué)者及企業(yè)代表進(jìn)行主題演講；