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摘要：高压无功自动补偿装置采用单片微机控制，可以根据现场实际情况自动完成对电容器组的投切控制和保护，起到很好的补偿效果。本文主要分析了高压无功自动补偿技术相关方面及其应用。
关键词：高壓；无功自动补偿；应用
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
近20年来，世界各地(包括美国、法国、意大利、英国、俄罗斯、日本等国)发生了多起由电压稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故，引起了各国的高度重视。持续了短短72小时的8.14美加大停电给美国造成了巨大的经济损失和社会影响，而我国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。随着大功率非线性负荷的不断增加，电网的无功冲击和谐波污染也呈不断上升趋势，这些都提醒我们，电网运行要有无功备用容量。
目前，我国大多数大型厂矿变电所(站)的负荷是感性负载，功率因数较低，因此都配置有补偿设备。采用并联电容器作补偿设备，方便、价廉，但由于其投切控制采用手动方式，在功率因数变化频繁的场合，容易造成过补偿或欠补偿，并且会引起电网电压的波动。它们本身也没有过电压保护，容易损坏。高压无功自动补偿装置采用单片微机控制，可以根据现场实际情况自动完成对电容器组的投切控制和保护，起到很好的补偿效果。
降损节能和提高电能质量是电力企业一直追求的目标，而电力系统电压无功管理是保证电力系统经济运行的重要手段，加强无功管理可以稳定系统电压、提高功率因数、降低线损，在不增加电源建设的前提下可增加供电容量，减少拉闸限电。目前，无功补偿的方式主要有高压集中补偿、低压集中补偿和低压分散补偿几种方式。对于负荷相对分散的工矿企业而言，高压集中补偿是最简便易行的方式，也是目前采用的最多的方式。
功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。无功功率对供用电产生一定的不良影响，主要表现在：①降低发电机有功输出。②降低输变电设备的供电能力。③造成线路电压损失增加和电能损耗的增大。④造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥，降低了设备的实际工作容量。
1传统的高压无功补偿设备状况
通过在线路杆塔上安装固定补偿电力电容器实现无功补偿，补偿点一般为1~2个，控制方式简单。该种方式具有投资小、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷大的长线路。缺点是适应能力差，高峰负荷时，部分线路功率因数偏低；低谷负荷时，出现过补偿，向电网倒送无功，增加电压损耗和电能损耗。此外，过补偿还会抬高变压器二次侧的电压，威胁到线路和设备的安全，也威胁到电力电容器自身安全。
2无功自动补偿装置工作原理
2.1自动控制器
自动控制器是装置二次元件的控制、监测和记录中心，它具有很强的抗干扰能力。
2.2并联电容器组
并联电容器组是装置的重要部分，放置在柜体的底部，或安装于箱体外部。通过软联接与开关器件的出口端相联。
2.3互感器
电压互感器是为自动控制和开关机构提供电源，且与电流互感器一起为自动控制提供测量信号，使控制器发出指令控制开关的投切。
2.4 投切电容判定依据
可根据电压、功率因数、时间、电压和时间及电压和功率因数等任意一个判定依据进行投切。
2.5 工作原理
无功补偿的基本原理就是在同一电路系统中，感性负荷与容性负荷并联运行，当电流增加时电感接收能量，而电容释放能量；当电流减少时电感释放能量，而电容接收能量，这样就减少了电源对线路无功功率的输送，提高了设备的供电能力，降低了线路功率损耗和电能损失。
并联电容器装置并联于系统中，当系统的功率因数(或电压)低于规定值时，安装于系统线路中的高压电流互感器及电压互感器检测的线路中的电流、电压信号，提供给自动控制器，经过对实时数据分析处理，由自动控制器根据需要接通操动机构电源，在操动机构的作用下，开关合闸，从而接通高压并联电容器，进行无功补偿，提高线路功率因数及电压，降低线路损耗；当线路参数超过设计规定值之后，自动控制器发出信号，在操动机构的作用下进行分闸，让高压并联电容器退出系统运行。户外跌落式熔断器对装置起短路保护作用，装置一旦发生短路故障，跌落式熔断器将立即熔断，防止设备故障对电网线路的影响。
3无功补偿原则
为提高电网系统的功率因数，降低能耗，改善电网供电电压质量，在电网中应用无功优化补偿技术，根据电网中无功负荷和无功分布情况，按照“总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主;分散补偿与集中补偿相结合，以分散补偿为主;降损与调压相结合，以降损为主;电力部门补偿与用户补偿相结合”的原则，合理选择无功补偿设备和确定补偿容量的分布，及时调配补偿容量，实行动态跟踪分析，最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高配电设备的效率，降低了电能损失。
4 装置要解决的问题
4.1 自动投切补偿装置易出现投切中的拍合现象
为消除这种现象采用以无功电流作为投切电容器组控制的依据，即根据电网电压及时计算出要投入电容器的无功电流，其与电网无功电流相比较，再给出投切信号。
4.2 过电压及欠电压保护
在电网过电压的情况下，电容器容易损坏，而且再投入电容器，电网电压将升高，对电网上的设备有损害，因此要求这时切除电容器。在电网欠电压情况下，亦要求切除电容器。这主要是为防止电网故障或其它原因引起母线电压突然大降低，这时电网母线上的其它负荷可能切除，避免再次上电时，大电容器组对电网电压的冲击。
4.3 电容器组容量大小可变
电网容量可能扩大或缩小，无功大小也就要变化，补偿容量也就得变，增加电容器组将增加投切开关，投资将增大。电容器组由多个电容组成，增大每组的容量，同样起到补偿效果。
4.4 采用循环投切方式
如果多组电容器组及其控制开关中的某一些被频繁使用，则势必造成这些电容器组和开关的提前损坏，增大了维修量和检修时间。采用循环投切控制方式能使它们得到均衡的使用。
5高压无功自动补偿装置特点及应用状况
高压无功自动补偿装置特点：控制参数以电压、功率因数、无功功率等综合判定，控制精度高；具有过压、欠压、过流保护，并能故障闭锁，保护补偿装置；能实时监测线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数。
高压无功自动补偿装置主要应用在10 kV架空线路上。该装置由电力电容器专用真空断路器与智能电脑控制器配套，按线路的无功需求量及功率因数大小自动投切电力电容器组，从而实现无功自动补偿，使电能质量和补偿容量达到最佳值。该设备还具有自动保护措施，保证断路器和电力电容器的安全运行。
6无功自动补偿管理系统
6.1远程数据采集功能
通过在线实时数据采集，系统采用GPRS通信方式，每台设备配置GPRS通信模块。
6.2远程控制功能
可远程实现对电容器组的投切控制，也可以远程修改无功补偿装置的运行方式等运行参数。
6.3线损分析功能
系统可以通过各装置的电度计量，在建立一定的数据模型的前提下自动计算出一条线路的实际线损情况。
6.4电力电容器投切条件
6.4.1电力电容器投条件
（1）UL≤U≤UH（UL为线路电压下限值，U为线路电压，UH为线路电压上限值）；（2）cosφ<1；（3）Q≤Qe（Q为电力电容器设置投电容容量，Qe为线路无功）；（4）延迟时间t≥Td1（Td1为投切延时）。
6.4.2电力电容器切条件
（1）ULO≥U或U≥UHO（ULO为线路电压保护装置下限值，UHO为线路电压保护装置上限值）；（2）cosφ＞-1；（3）Qe≥Qf（Qf为线路允许过补容量）；（4）延迟时间t≥Td1。
7结语
高压无功自动补偿技术是一种投资少、见效快、维护方便的节能措施，是现阶段提高电网功率因数和供电质量的重要手段之一。从生产运行情况来看，线路安装高压无功补偿装置后，功率因数得到较大幅度的提高，线路损耗明显下降，同时电网电压质量得到明显的提高，取得了良好的节电效果。
参考文献
[1]沈鸿，周建南.电气工程师手册.机械工业出版社，1994
[2]李碧蓉,蔡蜀青.低压电容无功补偿装置的控制方式[J].电工技术杂志,1995,(1)
[3]张莉,郭琮.含谐波供电系统无功补偿的方法分析[J].电力电容器,1996,(1)
关键词：高壓；无功自动补偿；应用
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
近20年来，世界各地(包括美国、法国、意大利、英国、俄罗斯、日本等国)发生了多起由电压稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故，引起了各国的高度重视。持续了短短72小时的8.14美加大停电给美国造成了巨大的经济损失和社会影响，而我国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。随着大功率非线性负荷的不断增加，电网的无功冲击和谐波污染也呈不断上升趋势，这些都提醒我们，电网运行要有无功备用容量。
目前，我国大多数大型厂矿变电所(站)的负荷是感性负载，功率因数较低，因此都配置有补偿设备。采用并联电容器作补偿设备，方便、价廉，但由于其投切控制采用手动方式，在功率因数变化频繁的场合，容易造成过补偿或欠补偿，并且会引起电网电压的波动。它们本身也没有过电压保护，容易损坏。高压无功自动补偿装置采用单片微机控制，可以根据现场实际情况自动完成对电容器组的投切控制和保护，起到很好的补偿效果。
降损节能和提高电能质量是电力企业一直追求的目标，而电力系统电压无功管理是保证电力系统经济运行的重要手段，加强无功管理可以稳定系统电压、提高功率因数、降低线损，在不增加电源建设的前提下可增加供电容量，减少拉闸限电。目前，无功补偿的方式主要有高压集中补偿、低压集中补偿和低压分散补偿几种方式。对于负荷相对分散的工矿企业而言，高压集中补偿是最简便易行的方式，也是目前采用的最多的方式。
功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。无功功率对供用电产生一定的不良影响，主要表现在：①降低发电机有功输出。②降低输变电设备的供电能力。③造成线路电压损失增加和电能损耗的增大。④造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥，降低了设备的实际工作容量。
1传统的高压无功补偿设备状况
通过在线路杆塔上安装固定补偿电力电容器实现无功补偿，补偿点一般为1~2个，控制方式简单。该种方式具有投资小、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷大的长线路。缺点是适应能力差，高峰负荷时，部分线路功率因数偏低；低谷负荷时，出现过补偿，向电网倒送无功，增加电压损耗和电能损耗。此外，过补偿还会抬高变压器二次侧的电压，威胁到线路和设备的安全，也威胁到电力电容器自身安全。
2无功自动补偿装置工作原理
2.1自动控制器
自动控制器是装置二次元件的控制、监测和记录中心，它具有很强的抗干扰能力。
2.2并联电容器组
并联电容器组是装置的重要部分，放置在柜体的底部，或安装于箱体外部。通过软联接与开关器件的出口端相联。
2.3互感器
电压互感器是为自动控制和开关机构提供电源，且与电流互感器一起为自动控制提供测量信号，使控制器发出指令控制开关的投切。
2.4 投切电容判定依据
可根据电压、功率因数、时间、电压和时间及电压和功率因数等任意一个判定依据进行投切。
2.5 工作原理
无功补偿的基本原理就是在同一电路系统中，感性负荷与容性负荷并联运行，当电流增加时电感接收能量，而电容释放能量；当电流减少时电感释放能量，而电容接收能量，这样就减少了电源对线路无功功率的输送，提高了设备的供电能力，降低了线路功率损耗和电能损失。
并联电容器装置并联于系统中，当系统的功率因数(或电压)低于规定值时，安装于系统线路中的高压电流互感器及电压互感器检测的线路中的电流、电压信号，提供给自动控制器，经过对实时数据分析处理，由自动控制器根据需要接通操动机构电源，在操动机构的作用下，开关合闸，从而接通高压并联电容器，进行无功补偿，提高线路功率因数及电压，降低线路损耗；当线路参数超过设计规定值之后，自动控制器发出信号，在操动机构的作用下进行分闸，让高压并联电容器退出系统运行。户外跌落式熔断器对装置起短路保护作用，装置一旦发生短路故障，跌落式熔断器将立即熔断，防止设备故障对电网线路的影响。
3无功补偿原则
为提高电网系统的功率因数，降低能耗，改善电网供电电压质量，在电网中应用无功优化补偿技术，根据电网中无功负荷和无功分布情况，按照“总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主;分散补偿与集中补偿相结合，以分散补偿为主;降损与调压相结合，以降损为主;电力部门补偿与用户补偿相结合”的原则，合理选择无功补偿设备和确定补偿容量的分布，及时调配补偿容量，实行动态跟踪分析，最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高配电设备的效率，降低了电能损失。
4 装置要解决的问题
4.1 自动投切补偿装置易出现投切中的拍合现象
为消除这种现象采用以无功电流作为投切电容器组控制的依据，即根据电网电压及时计算出要投入电容器的无功电流，其与电网无功电流相比较，再给出投切信号。
4.2 过电压及欠电压保护
在电网过电压的情况下，电容器容易损坏，而且再投入电容器，电网电压将升高，对电网上的设备有损害，因此要求这时切除电容器。在电网欠电压情况下，亦要求切除电容器。这主要是为防止电网故障或其它原因引起母线电压突然大降低，这时电网母线上的其它负荷可能切除，避免再次上电时，大电容器组对电网电压的冲击。
4.3 电容器组容量大小可变
电网容量可能扩大或缩小，无功大小也就要变化，补偿容量也就得变，增加电容器组将增加投切开关，投资将增大。电容器组由多个电容组成，增大每组的容量，同样起到补偿效果。
4.4 采用循环投切方式
如果多组电容器组及其控制开关中的某一些被频繁使用，则势必造成这些电容器组和开关的提前损坏，增大了维修量和检修时间。采用循环投切控制方式能使它们得到均衡的使用。
5高压无功自动补偿装置特点及应用状况
高压无功自动补偿装置特点：控制参数以电压、功率因数、无功功率等综合判定，控制精度高；具有过压、欠压、过流保护，并能故障闭锁，保护补偿装置；能实时监测线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数。
高压无功自动补偿装置主要应用在10 kV架空线路上。该装置由电力电容器专用真空断路器与智能电脑控制器配套，按线路的无功需求量及功率因数大小自动投切电力电容器组，从而实现无功自动补偿，使电能质量和补偿容量达到最佳值。该设备还具有自动保护措施，保证断路器和电力电容器的安全运行。
6无功自动补偿管理系统
6.1远程数据采集功能
通过在线实时数据采集，系统采用GPRS通信方式，每台设备配置GPRS通信模块。
6.2远程控制功能
可远程实现对电容器组的投切控制，也可以远程修改无功补偿装置的运行方式等运行参数。
6.3线损分析功能
系统可以通过各装置的电度计量，在建立一定的数据模型的前提下自动计算出一条线路的实际线损情况。
6.4电力电容器投切条件
6.4.1电力电容器投条件
（1）UL≤U≤UH（UL为线路电压下限值，U为线路电压，UH为线路电压上限值）；（2）cosφ<1；（3）Q≤Qe（Q为电力电容器设置投电容容量，Qe为线路无功）；（4）延迟时间t≥Td1（Td1为投切延时）。
6.4.2电力电容器切条件
（1）ULO≥U或U≥UHO（ULO为线路电压保护装置下限值，UHO为线路电压保护装置上限值）；（2）cosφ＞-1；（3）Qe≥Qf（Qf为线路允许过补容量）；（4）延迟时间t≥Td1。
7结语
高压无功自动补偿技术是一种投资少、见效快、维护方便的节能措施，是现阶段提高电网功率因数和供电质量的重要手段之一。从生产运行情况来看，线路安装高压无功补偿装置后，功率因数得到较大幅度的提高，线路损耗明显下降，同时电网电压质量得到明显的提高，取得了良好的节电效果。
参考文献
[1]沈鸿，周建南.电气工程师手册.机械工业出版社，1994
[2]李碧蓉,蔡蜀青.低压电容无功补偿装置的控制方式[J].电工技术杂志,1995,(1)
[3]张莉,郭琮.含谐波供电系统无功补偿的方法分析[J].电力电容器,1996,(1)