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摘要本文对配电网固定式无功补偿现状进行调查，对造成配电系统电能质量不稳定，配电网络损耗大的固定补偿方式进行了分析，提出在6KV配电系统应用无功自动补偿技术对配电网络进行无功补偿，改善了配电网络的电能质量，同时产生显著地经济效益和社会效益。
关键词现状分析无功自动补偿效果评价。
一、配电网现状
2009年，笔者所在的单位共管辖有1座变电站及8座6kV配电站。各配电站无功补偿方式均为固定电容器组进行补偿，电容器在功率因数变化时需人工频繁调节以达到系统要求，工作量大；电容器合闸时产生很大的合闸涌流，有时甚至激发谐振过电压，致使供配电系统电压质量低，供配电系统稳定性差。
随着冶化生产持续扩能以及工人村用电负荷的持续增加，供配电系统对电网的电压质量及稳定性要求日益提高，供配电系统静态无功补偿方式已逐渐不能适应电网需求，在高峰负荷期间，功率因数只能达到0.88左右，系统供配电损耗大幅增加；在负荷低谷期间，功率因数超过1.0造成系统过补，严重影响供配电系统安全运行，此时需值班人员对电容器组频繁进行人工调节，耗时长，工作量大。而且此种运行方式下，配电站全年平均功率因数始终在0.91左右，年平均供配电损耗率约1.2%，年平均供配电损失率约600万kWh，配电损耗资金约354万元。另外，根据供电部门的规定，对于功率因数完成较好的用电单位可以在固定电费上进行适当优惠奖励。依据以上情况，应用动态无功补偿技术对6KV配电站改造，着力减少电网供配电损耗，改善电压质量，提升供配电系统稳定性。
二、无功自动跟踪补偿技术应用
（一）DWZT型电压无功自动调节装置原理简介
DWZT型电压无功自动调节装置采用新的无功补偿理念，根据Q=2πfCU2通过电压调节器改变电容器端部输出电压，从而达到改变无功输出容量、调节系统功率因数、改善系统无功功率的目的。该装置在调节过程中无过电压、无电容器充放电、无涌流等不良现象，它可以实现实时调节，保证电容器运行在电容器额定电压以下，延长了电容器的使用寿命。整套电容器组固定接入，不采用传统的分组投切，其输出容量可从（100～25）%分9级输出，调节更细致，从而避免传统分组出现的过补或欠补情况。DWZT电压无功自动调节装置已广泛应用于35～220kV变电站，可以在6～66kV母线上进行无功调节，在保证电压合格的基础上，保证功率因数合格，有效降低线损。当串接电抗器后具有抑制谐波放大的功能。
（二）应用实例
以笔者所在的一配电站为例，配电站母线分为4段，总补偿容量为6400Kvar（考虑串联电抗器的消耗，每段补偿容量增加了100Kvar），无功补偿运行方式：四段母线无功补偿分段运行，每段补偿容量1600Kvar。
由于现场负荷变化表较大，为了实现动态调节电容器组的无功输出，可采用DWZT6.3～1600型无功调节装置。该装置可实现电容器组无功容量在400～1600kvar之间变化，分9档输出，最小级差为150kvar；装置可在1分钟内可实现1—9档的连续动作，每档动作时间小于5秒，这样即可满足补偿要求，每级极差又小，调节更细致，满足现场功率因数及电压的要求。
装置控制策略以功率因数为判据，自动适应配电站各种运行方式，进行综合控制，达到功率因数最高，母线电压合格。在总容量范围内实现无功功率适时、快速调节，电容器组部分串有电抗率为6%的空芯串联电抗器，可有效抑制5次及以上的谐波，整套装置不产生谐波；调节过程无需人工倒闸操作；运行过程中或自身发生故障时装置不会对系统电能质量、相关电力设备及周围环境造成不利影响。
方案一次原理图：（图1）
DWZT电压无功自动调节装置特点
（1）装置能根据系统电压无功参数，按照九位图及模糊控制原理保证母线电压在合格范围内，保证功率因数在设置范
围内，保证功率因数最佳，线损最小。（2）装置电容器固定接入，不采用投切电容方式调节无功，而是根据Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，满足系统无功出力要求。目前电容器调节容量为（100-25）%×额定容量输出。（3）电压调节器在调节过程中无过电压存在，可以保证电容器安全，延长其使用寿命。（4）采用电容器低电压合闸，有效降低电容器合闸涌流对系统及电容器本身的冲击。（5）调压过程电容器始终不脱离电网，无充放电现象，无调节延时，可实现适时调节。
微机控制器的特点和功能
（1）控制器的主要特点：①控制器应使用可靠的“软件电子狗”电路和容错技术，可以自动发现程序运行错误并瞬间自动复位计算机，彻底解决了“死机”问题；②微机控制器采用大屏幕液晶显示器，图形界面，中文显示和操作提示，菜单式选择，八按键操作，使用简单，操作人员无需培训；③应采用“傻瓜机”的设计风格，简单、实用的个性。自动运行时完全不需人为干预。
（2）控制功能：①主变分接开关在用户允许的情况下能实现自动调节，电压调节器能实现手动、自动调节，无功补偿装置可与上位机通讯，实现对电压调节器的远方遥控调节；②装置能够根据电力系统需要自动调节电容器的无功出力；③装置具备用户提供的闭锁信号接口，当闭锁信号动作时，能可靠闭锁装置不动作；④控制器能够根据采集的实时数据，按无功九区图的控制策略，得到分接头和无功补偿设备的最优配合，控制电压调节器和主变分接头的调整。
（3）现场参数设置功能。控制器具有供值班员使用的参数设置功能，所有设置的内容可保存十年以上而不丢失，不受停电和干扰信号的影响。 （4）显示功能：①可分别显示主变的高（低）压侧电压、电流、功率因数、有功功率，低压侧电压、无功功率；②显示主变和电压调节器的分接开关档位；③显示电容器无功出力；④显示调压和调节动作提示，显示相应的高压断路器的通断状态。
（5）事件顺序记录。当各类保护动作、升降动作或监视的状态发生变化时，控制器应自动记录事件发生的类型、相别及动作值，事件按顺序记录，可通过液晶进行查询，并以通讯方式远传。动作次数可永久保存。事件的清除靠液晶菜单中的“信号复归”完成。
（6）通信接口。微机控制器具有RS-232或RS-485通信接口和成熟的接口程序，可全面可靠地实现遥信，遥控。
（7）先进的保护和闭锁功能：①控制器具有CT断线检测及闭锁调节功能：三相电流中最小一相小于0.2A，最大一相电流大于0.5A即认为CT断线；发生CT断线将闭锁所调节功能（包括调主变分接头和电压调节器）。②控制器具有PT断线检测及闭锁调节功能：三个线电压中最小一相小于70V，即认为PT断线；发生PT断线将闭锁所调节功能（包括调主变分接头和电压调节器）。③电压调节器重瓦斯、有载调压重瓦斯作为开关量通过光耦输入至微机控制器，可传到中央信号屏，并根据用户要求直接接入电容器跳闸回路。④引入电容器开关和中（低）压侧开关信号作为调节器动作的闭锁条件。⑤独有硬件保护电路，微机内部出现任何电路故障均不会有误动作输出。⑥电容器故障跳闸时，报警并闭锁调节。
三、主要技术创新点
1、自动无功补偿装置工艺先进，结合该装置工作原理，根据系统电压无功参数，开发出按照九位图及模糊控制原理工作的无功自动补偿装置，保证辅修配母线电压在合格范围内，保证功率因数在设置范围内，保证功率因数最佳，改投切的滞后调节为实时调节，稳定系统电压，调节系统功率因数，有效降低电力系统损耗，提高供电系统运行的可靠性，创造经济效益、节约能源。
2、由于不采用投切方式，所以不存在电容器投切引起的充放电问题，调节可以随系统无功变化随时进行，不需要延时，可以实现适时调节，而且单套装置分9级调节，补偿更加精细，保证系统随时都工作在最佳状态，有效提高功率因数，降低线损。该产品能把变电站功率因数有效提高至0.95～0.98之间，减少发热损耗。
3、控制策略多样化，具体在不同的典型应用中采用不同的控制方法，多种控制策略可供选择。
4、通信完善，可和配电站进行实时通信。
四、效果评价
1、年创经济效益
2010年1月笔者所在的一配电站为例，自动无功补偿装置投入使用后，节约电能及经济效益如表2：
通过以上数据分析得出：每月节约电量7837 kWh左右。每年节约配电损耗资金约53605元。
目前，已在所在的配电站推广使用自动无功补偿技术，调试运行后，在提高供配电系统功率因数、减少供配电损耗、改善电能质量、节约能源、以及提高系统稳定性等方面效果显著。
据测算，各配电站在进行自动无功补偿改造后，年平均可节约配电损耗资金213.7万元。
五、结束语
由于固定式无功补偿装置，维护简单，先行投入的固定式无功补偿技术在一些配电网络还在应用，但随着对配电网络电能质量要求的提高，固定式无功补偿技术已经不能满足配电系统的技术和经济要求，无功自动补偿技术在变配电网络中应用的要求越来越迫切，且经济效益和社会效益显著。
参考文献：
[1]电力系统运行操作和计算[M].水利电力出版社，1977.
[2]电气设计规范[M].中国建筑工业出版社，1996.
（作者单位：大冶有色集团控股有限公司动力分公司）
关键词现状分析无功自动补偿效果评价。
一、配电网现状
2009年，笔者所在的单位共管辖有1座变电站及8座6kV配电站。各配电站无功补偿方式均为固定电容器组进行补偿，电容器在功率因数变化时需人工频繁调节以达到系统要求，工作量大；电容器合闸时产生很大的合闸涌流，有时甚至激发谐振过电压，致使供配电系统电压质量低，供配电系统稳定性差。
随着冶化生产持续扩能以及工人村用电负荷的持续增加，供配电系统对电网的电压质量及稳定性要求日益提高，供配电系统静态无功补偿方式已逐渐不能适应电网需求，在高峰负荷期间，功率因数只能达到0.88左右，系统供配电损耗大幅增加；在负荷低谷期间，功率因数超过1.0造成系统过补，严重影响供配电系统安全运行，此时需值班人员对电容器组频繁进行人工调节，耗时长，工作量大。而且此种运行方式下，配电站全年平均功率因数始终在0.91左右，年平均供配电损耗率约1.2%，年平均供配电损失率约600万kWh，配电损耗资金约354万元。另外，根据供电部门的规定，对于功率因数完成较好的用电单位可以在固定电费上进行适当优惠奖励。依据以上情况，应用动态无功补偿技术对6KV配电站改造，着力减少电网供配电损耗，改善电压质量，提升供配电系统稳定性。
二、无功自动跟踪补偿技术应用
（一）DWZT型电压无功自动调节装置原理简介
DWZT型电压无功自动调节装置采用新的无功补偿理念，根据Q=2πfCU2通过电压调节器改变电容器端部输出电压，从而达到改变无功输出容量、调节系统功率因数、改善系统无功功率的目的。该装置在调节过程中无过电压、无电容器充放电、无涌流等不良现象，它可以实现实时调节，保证电容器运行在电容器额定电压以下，延长了电容器的使用寿命。整套电容器组固定接入，不采用传统的分组投切，其输出容量可从（100～25）%分9级输出，调节更细致，从而避免传统分组出现的过补或欠补情况。DWZT电压无功自动调节装置已广泛应用于35～220kV变电站，可以在6～66kV母线上进行无功调节，在保证电压合格的基础上，保证功率因数合格，有效降低线损。当串接电抗器后具有抑制谐波放大的功能。
（二）应用实例
以笔者所在的一配电站为例，配电站母线分为4段，总补偿容量为6400Kvar（考虑串联电抗器的消耗，每段补偿容量增加了100Kvar），无功补偿运行方式：四段母线无功补偿分段运行，每段补偿容量1600Kvar。
由于现场负荷变化表较大，为了实现动态调节电容器组的无功输出，可采用DWZT6.3～1600型无功调节装置。该装置可实现电容器组无功容量在400～1600kvar之间变化，分9档输出，最小级差为150kvar；装置可在1分钟内可实现1—9档的连续动作，每档动作时间小于5秒，这样即可满足补偿要求，每级极差又小，调节更细致，满足现场功率因数及电压的要求。
装置控制策略以功率因数为判据，自动适应配电站各种运行方式，进行综合控制，达到功率因数最高，母线电压合格。在总容量范围内实现无功功率适时、快速调节，电容器组部分串有电抗率为6%的空芯串联电抗器，可有效抑制5次及以上的谐波，整套装置不产生谐波；调节过程无需人工倒闸操作；运行过程中或自身发生故障时装置不会对系统电能质量、相关电力设备及周围环境造成不利影响。
方案一次原理图：（图1）
DWZT电压无功自动调节装置特点
（1）装置能根据系统电压无功参数，按照九位图及模糊控制原理保证母线电压在合格范围内，保证功率因数在设置范
围内，保证功率因数最佳，线损最小。（2）装置电容器固定接入，不采用投切电容方式调节无功，而是根据Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，满足系统无功出力要求。目前电容器调节容量为（100-25）%×额定容量输出。（3）电压调节器在调节过程中无过电压存在，可以保证电容器安全，延长其使用寿命。（4）采用电容器低电压合闸，有效降低电容器合闸涌流对系统及电容器本身的冲击。（5）调压过程电容器始终不脱离电网，无充放电现象，无调节延时，可实现适时调节。
微机控制器的特点和功能
（1）控制器的主要特点：①控制器应使用可靠的“软件电子狗”电路和容错技术，可以自动发现程序运行错误并瞬间自动复位计算机，彻底解决了“死机”问题；②微机控制器采用大屏幕液晶显示器，图形界面，中文显示和操作提示，菜单式选择，八按键操作，使用简单，操作人员无需培训；③应采用“傻瓜机”的设计风格，简单、实用的个性。自动运行时完全不需人为干预。
（2）控制功能：①主变分接开关在用户允许的情况下能实现自动调节，电压调节器能实现手动、自动调节，无功补偿装置可与上位机通讯，实现对电压调节器的远方遥控调节；②装置能够根据电力系统需要自动调节电容器的无功出力；③装置具备用户提供的闭锁信号接口，当闭锁信号动作时，能可靠闭锁装置不动作；④控制器能够根据采集的实时数据，按无功九区图的控制策略，得到分接头和无功补偿设备的最优配合，控制电压调节器和主变分接头的调整。
（3）现场参数设置功能。控制器具有供值班员使用的参数设置功能，所有设置的内容可保存十年以上而不丢失，不受停电和干扰信号的影响。 （4）显示功能：①可分别显示主变的高（低）压侧电压、电流、功率因数、有功功率，低压侧电压、无功功率；②显示主变和电压调节器的分接开关档位；③显示电容器无功出力；④显示调压和调节动作提示，显示相应的高压断路器的通断状态。
（5）事件顺序记录。当各类保护动作、升降动作或监视的状态发生变化时，控制器应自动记录事件发生的类型、相别及动作值，事件按顺序记录，可通过液晶进行查询，并以通讯方式远传。动作次数可永久保存。事件的清除靠液晶菜单中的“信号复归”完成。
（6）通信接口。微机控制器具有RS-232或RS-485通信接口和成熟的接口程序，可全面可靠地实现遥信，遥控。
（7）先进的保护和闭锁功能：①控制器具有CT断线检测及闭锁调节功能：三相电流中最小一相小于0.2A，最大一相电流大于0.5A即认为CT断线；发生CT断线将闭锁所调节功能（包括调主变分接头和电压调节器）。②控制器具有PT断线检测及闭锁调节功能：三个线电压中最小一相小于70V，即认为PT断线；发生PT断线将闭锁所调节功能（包括调主变分接头和电压调节器）。③电压调节器重瓦斯、有载调压重瓦斯作为开关量通过光耦输入至微机控制器，可传到中央信号屏，并根据用户要求直接接入电容器跳闸回路。④引入电容器开关和中（低）压侧开关信号作为调节器动作的闭锁条件。⑤独有硬件保护电路，微机内部出现任何电路故障均不会有误动作输出。⑥电容器故障跳闸时，报警并闭锁调节。
三、主要技术创新点
1、自动无功补偿装置工艺先进，结合该装置工作原理，根据系统电压无功参数，开发出按照九位图及模糊控制原理工作的无功自动补偿装置，保证辅修配母线电压在合格范围内，保证功率因数在设置范围内，保证功率因数最佳，改投切的滞后调节为实时调节，稳定系统电压，调节系统功率因数，有效降低电力系统损耗，提高供电系统运行的可靠性，创造经济效益、节约能源。
2、由于不采用投切方式，所以不存在电容器投切引起的充放电问题，调节可以随系统无功变化随时进行，不需要延时，可以实现适时调节，而且单套装置分9级调节，补偿更加精细，保证系统随时都工作在最佳状态，有效提高功率因数，降低线损。该产品能把变电站功率因数有效提高至0.95～0.98之间，减少发热损耗。
3、控制策略多样化，具体在不同的典型应用中采用不同的控制方法，多种控制策略可供选择。
4、通信完善，可和配电站进行实时通信。
四、效果评价
1、年创经济效益
2010年1月笔者所在的一配电站为例，自动无功补偿装置投入使用后，节约电能及经济效益如表2：
通过以上数据分析得出：每月节约电量7837 kWh左右。每年节约配电损耗资金约53605元。
目前，已在所在的配电站推广使用自动无功补偿技术，调试运行后，在提高供配电系统功率因数、减少供配电损耗、改善电能质量、节约能源、以及提高系统稳定性等方面效果显著。
据测算，各配电站在进行自动无功补偿改造后，年平均可节约配电损耗资金213.7万元。
五、结束语
由于固定式无功补偿装置，维护简单，先行投入的固定式无功补偿技术在一些配电网络还在应用，但随着对配电网络电能质量要求的提高，固定式无功补偿技术已经不能满足配电系统的技术和经济要求，无功自动补偿技术在变配电网络中应用的要求越来越迫切，且经济效益和社会效益显著。
参考文献：
[1]电力系统运行操作和计算[M].水利电力出版社，1977.
[2]电气设计规范[M].中国建筑工业出版社，1996.
（作者单位：大冶有色集团控股有限公司动力分公司）