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摘要：电力系统中，由于感性负载和容性负载的存在，导致了元件之间磁场能和电场能的交换，甚至是电源与负载之间的远距离的能量交换，这部分能量就是无功。
关键词：电力系统；电能；无功补偿装置
一、项目研究的背景
电力系统中，由于感性负载和容性负载的存在，导致了元件之间磁场能和电场能的交换，甚至是电源与负载之间的远距离的能量交换，这部分能量就是我们通常所说的无功。系统在输送一定的有功功率的前提下，视在功率和总电流将受输送无功功率多少的影响，无功传输量较大时，不仅占用输配电设备的容量，导致线路和设备过载，同时还会引起电能损耗的增加和线路压降增大等多种危害和不利。
低压无功补偿装置在目前的投切方式运行中，易烧坏，致使整套补偿装置无法运行，可靠性低；且补偿方式为三相共补，补偿精度不高，三相负荷不平衡现象严重。
加装低压智能无功补偿装置后，就可以实现无功的就地平衡，对节能降损，提高电路末端电压水平，调整配变功率因素都有十分重要的作用；并且具有显著的经济效益和社会效益。是提高中低压电网运行和管理水平的重要技术措施，也是落实国家电网公司建设统一坚强智能电网的重要举措。
二、研究思路与实现目标
1、研究思路
本项目以投切方式和补偿方式为主要切入点，根据中低压配变实际运行状态，以实现无功补偿装置的自动投切，从而提高无功补偿精度。
2、装置组成：
装置主要由塑壳断路器、塑壳漏电断路器、配电综合测控仪、复合开关、避雷器、电流互感器、电压表和转换开关八部分组成。
3、实现的目标
（1）可靠性高、响应速度快
采用智能复合开关（可控硅和复合开关组合使用），完成一个投切
间隔仅需0.2S，在额定使用条件下，其机械电气综合寿命可达100万次。
（2）自动投切，补偿精度高
自动跟踪变化的无功，在三相功率因数相差不大的情况，采用综合补偿可使每相功率因数达到最佳补偿状态；在负荷三相功率因数严重不平衡情况下，采用分相单独补偿，补偿精度大大提高。
（3）提高线路末端电压
加装该装置后，线路末端电压得到了提高，电压质量得到了提升，居民日常生活满意度随之增高。
三、工作描述
本装置主要采用单片微机技术，采集测量线路或配电设备的电流、电压、有功、无功以及功率因数等，应用编码控制技术，控制复合开关或功率模块对自愈式电容器过零投切，实现无功功率自动补偿。根据实际情况可采用共补、分补，综合补偿等方式，大大提高了无功功率补偿精度。
1、三相共补
在三相负荷平衡的情况下，其电容器接线可以选三相电容组，也可以用单相电容接成三角形，装置自动投入后，从而提高变压器的功率因数。
2、综合补偿
在三相负荷功率因数相差不大的情况下，采用三相共补和分相补偿相结合，装置自动投入后，可使每相功率因数达到最佳补偿状态。
3、三相分补
在三相负荷功率因素严重不平衡的情况下，其电容器接线采用单相电容接成星形方式，装置自动投入后，可以进行分相单独补偿。
四、主要做法
项目研究及开发阶段成立提高配变无功补偿精度装置研发应用科研组。2014年1月开始进行项目调研，提出项目需求分析，于3月底形成技术方案。4-6月份，厂家进行装置研发，7月份中旬进行试点安装，投入试运行。
1、项目调研，需求分析
项目人员主要从以下几个方面，统计分析了目前综合配电箱无功补偿装置存在的问题
（1）设备运行人员去现场检查时发现，继电器动作频繁出现烧毁现象，导致整套无功补偿装置无法投入运行；
（2）当三相负荷严重不平衡时，存在负荷小的过补偿，负荷大的欠补偿现象；
（3）在负荷波动的台区，配变高峰时存在欠补偿，低峰时存在过补偿情况。
2、提出方案，研发装置
（1）采用一种新型投切方式即可控硅电路与交流接触器配合使用的智能复合开关，且可控硅设有多重保护电路使装置的可靠性得到了保障，运行寿命增长。
（2）根据配变实际运行情况，可采用共补、分补，综合补偿等方式实现无功功率自动补偿。
3、试点安装、监测运行
（1）在负荷波动较大、三相不平衡严重的杨家沟二台区进行试点安装；
（2）项目成员定期到试点台区，现场巡视复合开关运行情况；并且通过中低压在线监测系统实时监测配变的功率因素。
五、特色亮点
公司通过几个月来实时监测低压无功补偿装置运行情况，并且通过中低压在线监测系统实时监测配变的各种参数。加装该装置后，提高了功率因数，抬高了末端电压，改善了电能质量，降低了线损，带来了一定的经济效益和社会效益，主要效果如下：
（1）响应速度快、可靠性高
采用智能复合开关（可控硅和复合开关组合使用），完成一个投切间隔仅需0.2S，在额定使用条件下，其机械电气综合寿命可达100万次。在频繁动作的小容量组采用可控硅，由于容量小，结压降引起的热损耗不大，散热问题易于解决；在动作不频繁的大容量组采用复合开关投切，实现了无功耗、无噪音运行。经过几个月的现场巡视，开关无烧毁现象，补偿装置正常运行。
（2）自动投切，补偿精度高
自动跟踪变化的无功，在三相功率因数相差不大的情况，采用综合补偿可使每相功率因数达到最佳补偿状态；在负荷三相功率因数严重不平衡情况下，采用分相单独补偿，补偿精度大大提高，配变的功率因素得到改善。如在试点杨家沟二台区加装该装置后，其配变的功率因数由0.91调高到0.999。
（3）提高电压质量，提升供电服务水平
杨家沟二台区属平定负荷波动较大的台区，当负荷高峰时，部分用户电压偏低，特别是线路末端用户电压只有182V，由于电压偏低问题用户投诉不断。加装该无功补偿装置后，线路末端用户电压提高到201V，解决了电压低的问题，在最近几个月的用户投诉比例中，电压不稳定投诉几乎为零。试点安装无功补偿装置，不仅电能质量改善效果较为明显，而且供电服务水平进一步得到了提升。
六、具体案例
平定冠山供电所管理的杨家沟村二台区是平定县远近闻名的“豆腐村”，属负荷波动较大的典型台区。配电变压器为SBH15-M-160kVA，负荷高峰时，部分用户电压偏低，特别是线路末端用户电压只有182V，严重影响了居民的生活条件。该供电所运行人员巡视设备时，常发现配电柜内开关有烧毁现象，导致无功补偿装置不能正常投入运行。
该无功补偿装置试运行后，该供电所管理人员定期巡视装置的运行情况，发现柜内无开关烧毁现象，均正常工作；加装该装置后，线路末端用户电压由182V提高到201V，解决了线路末端电压低的问题；无功补偿装置的精度提高，使配变的功率因数得到了明显改善，由0.91提高到0.999。
七、实践效果
自动无功补偿装置运行一年可节约各项费用10605元。
成果经济效益计算过程如下：
通过计算公式每年节约各项费用10605元。
无功补偿装置试运行以来，解决了试点台区线路末端电压低的问题，提高了供电可靠性，降低了客服投诉率，居民生活满意度日益增加；
无功补偿精度的提高，不仅提高了配变的功率因素，增加了配变的传输功率，而且改善了电能质量，供电服务水平进一步得到了提升，树立了良好的国家电网品牌形象，带来了一定的经济效益和社会效益。
论文作者:李将
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：装置论文; 功率因数论文; 电压论文; 负荷论文; 功率论文; 精度论文; 线路论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;