關于各種無功補償方式的比較

周紅蘭 張玲

摘 要：隨著智能電網的快速發展，以及電網容量的不斷擴大，國家對電能質量的要求越來越高，電能質量對電氣設備的影響也越來越大。而無功補償作為改善和提高電能質量的重要手段之一也越來越受到電氣工作者的重視。本文從兩個方面對無功補償方式進行了比較，希望對該方面的研究有所幫助。

關鍵詞：無功補償裝置；補償方式；集中補償；就地補償

一、 根據無功補償裝置的不同進行比較

并聯電容器和電抗器的使用具有一定的局限性，只能夠在當電路中負載產生改變的速度不快以及不需要進行較多補償的情況，這樣執行的控件可以以無功變化的多少為基準，投切和控制電路。其投切開關一般用接觸器或者接觸器和可控硅并聯，由于受所用元器件固有特性的限制，當控制器檢測到無功變化需要投切一定容量的無功補償容量時，要延時一定的時間才進行投切。

SVC和SVG兩者皆可以實現動態調節，其一，在進行補償操作的過程中，反應及時且速度快，反應所需要的時間能夠控制在一個正弦波。其二，補償的兼容性好，無論是感性還是容性，都可以完成。大部分的SVC會發生較多的諧波干擾，所以SVC系統輸出必須增加濾波器。但是在SVG中，由于SVG 的基本拓撲結構采用6對開關管， 采用PWM控制技術，適合于數字信號處理器（ DSP） 控制， 其運算速度快， 處理能力強， 使得復雜的控制算法在一個開關周期內可以實現， 因此SVG的響應速度勝過SVC， 快速調節的典型值為幾個ms， 動態和靜態兩個方面都可以很好地兼顧。

二、 按照無功補償裝置安裝位置的不同比較

對于電網中的電流起到阻礙作用是由于控件存在電感性，簡單地說，要想實現有功功率的最大化，就必須保證電網兩側電壓相差一個單位相位，這個相位差在一定寬的范圍內即可實現，但是，如果要實現無功功率的最大化，就必須保證兩側電壓相差一個單位幅度，這個幅度的大小就有一定限制，而不能像相位差一樣可以擁有較大的調節范圍。為了避免通過輸送造成大量損耗，使得受電一側的得到功率過少，按照無功補償裝置安裝位置的不同，進行無功補償可以分為集中補償、就地補償兩種方式，前者還可以根據電壓大小細分為高壓集中補償和低壓集中補償。

（一）集中補償

這種補償的辦法具體是事先對于受電終端的用戶所需要的供電量進行調查確定其用量的大小，然后根據用量的多少在電網中某個位置統一安裝大容量的控件，從而實現預期用量的輸送。

（1）高壓集中補償

這種方式的使用會造成母線前后的差異，具體是將控件與6—10kV母線進行連接，所以這種安裝和連接的方式會造成對于位于母線之后的線路是無法實現功率補償的，只有位于6-10kv的母線之前的線路可以進行補償工作。但該種補償方式維護成本低且初期投資較少，工廠的生產活動的特點決定了需要較大的無功功率，所以在工廠或者一些大型企業，常常選擇這種方式進行補償。

圖1是接在變配電所6-10kV母線上的集中補償的并聯電容器組接線圖。這里的電容器組采用Δ聯接，裝在成套電容器柜內。Δ形接線的各邊，均接有高壓熔斷器保護，可以用來避免電容器造成的一部分電路被短接的現象。當切除控件時，線路中不會馬上斷電而是還會存在一部分電壓，這部分電壓超過了人體安全電壓的數值，這對人身時很危險的，因此必須裝設放電裝置。圖1中的電壓互感器TV一次繞組就是用來放電的。為了確保可靠放電，電容器組的放電回路不得裝設熔點器或開關。

按GB50053-1994規定，室內高壓電容器裝置宜設置在單獨房間內，當電容器組容量較小時，可設置在高壓配電室內，但與高壓配電裝置的距離不應小于1.5m。

（2）低壓集中補償

這種方式的使用會造成母線前后的補償差異，具體操作是將控件與低壓母線進行連接，所以這種安裝和連接的方式會造成位于母線之后的線路是無法實現功率補償的，只有位于低壓母線之前的線路可以進行補償工作。但是這種補償方式與高壓相比，可以降低視在功率，從而可選較小容量的主變壓器，因此比較經濟，尤其當部分地區的電費標準是實行梯度收費，把電費分為兩個方面進行收取，其一是一個月的電度費用，其二是針對變壓器征收的基本費用，這個時候，若是可以使用較小容量的變壓器，那么就可以降低電費成本，實現更高的經濟效益。

低壓電容器柜的安裝位置通常會選擇與低壓配電屏并列裝設；只在電容器柜較多時才需考慮單設一房間。

圖2是低壓集中補償的電容器組接線圖。這種低壓電容器組，都采用Δ聯接，通常利用220V、15-25W的白熾燈的燈絲電阻來放電（也有專用的放電電阻來放電的）這些放電白熾燈同時也作為電容器組正常運行的指示燈。

（二）就地補償

單獨就地補償，又稱個別補償或分散補償，哪些儀器需要補償就將控件安裝在其旁邊，工作的范圍涉及到上個控件到該控件線路部分的全部無功功率，所以其補償效果最好，補償范圍最大，應予優先采用。但是因為在所需要的儀器旁邊就得相應設置一個控件，控件數量過多，會導致前期的成本較高，還需要注意的是，如果儀器停止運行時，控件也隨之停止，所以導致了使用的效率不高。基于這種方式的特點，適用于經常運轉、負荷平穩、且容量較大的儀器中，當然也適用于需要長期運行但是容量不大的儀器。對于供電系統中高壓側和低壓側基本無功功率的補償，仍適合用高壓集中補償和低壓集中補償的方式。

對于規模較大的工業企業用戶來說，采用跟蹤補償的方法比其他方法可以取得更好的效果，而且不需要提高補償度，根據實際的需要調節各控件在什么時間進行工作，這樣可以大大增加控件的使用時限，減少頻繁更換控件的成本花費。但是這種方法需要更多元件的配合使用，一起完成這個補償的過程，所以前期的費用也相應比較多。在進行無功補償前，需要對系統所需要補償的無功容量進行計算，以找出最佳的補償容量，這樣才能使得設備的成本較低并且利用率較高，做到經濟性和技術性的統一。