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　　據統計，全國綜合輸、變、配電網以及終端用電設備的損耗每年近2000億kWh，而三峽電站26臺70萬kW發電機組全部運行時，年均發電量才850億kWh，全國一年損耗的電能相當于2.3個三峽電站的年發電量，所以，研究輸、變、配電節能技術意義重大。

　　通過近幾年的電網改造，整個輸、變、配電網的結構已趨于合理，輸電線路、變壓器的損耗已減小到一定的程度，無功電流造成電能損耗的已上升為電網損耗的主要原因之一。因此，進行合理的無功補償是降低電能損耗穩定電網電壓的一條切實可行的途徑。

　　國家電網公司2004年8月制定并下發了《國家電網公司電力系統無功補償配置技術原則》，內容指出：“35kV—220kV變電站的無功補償應有足夠的無功備用容量，在主變壓器最大負荷時其高壓側功率因數應不低于0.95，在低谷負荷時功率因數應不高于0.95。”要實現以上指標要求，變電站必須裝設自動跟蹤無功補償設備，而且要盡量的多分組才能實現較好的跟蹤效果。尤其是110kV、35kV變電站作為電網系統中的末端變電站，承擔著直接向負載提供電壓穩定無功平衡的高質量電能的任務，無功補償裝置顯得更為重要。目前大多數110kV、35kV變電站的無功補償因不能適應負荷的變化達不到理想的補償效果，主要原因是單組容量過大，組數較少，經常出現投入就過補償、切除就欠補償的現象，負荷高峰時有的變電站10kV母線功率因數低到0.7以下，使變電站及以下輸變電能力降的很低，損耗很大。例如，巢湖電網2008年底共配置無功補償容量592.9MVar，可投率98.7%。其中10kV無功補償容量148.9MVar，平均投運率為68.7%；35kV無功補償容量444MVar，平均投運率為17.3%。35kV電容器單組容量在5000kVar到10MVar，10kV電容器單組容量在1200kVar到5000kVar，由于單組容量過大造成電容器投入率偏低。因此，進行變電站無功補償電容器分組自動投切研究具有重要的意義。

三、采用分組自動無功補償的必要性

　　大多數變電站都是類似的負荷變化，每晝夜24小時負荷變化為兩個高峰循環，整組投切的電容器顯然無法跟蹤負載變化，只能根據負荷情況人工投切或者在AVC系統控制下投切，但是傳統斷路器作為電容器投切開關不能滿足頻繁操作的要求，每天幾次的頻繁動作很快就出現故障，使變電站長期處于無補償狀態。因此，變電站負荷的變化需要自動跟蹤補償。

　　當前投入運行的自動補償設備可按裝置阻抗特性分為兩大類：固定阻抗型和可變阻抗型。可變阻抗型，如SVC、STATCOM等技術先進、響應速度快、補償精度高，但因投資較大，用戶特別是電力系統外的一般企業用戶較少采用。固定阻抗型，如分組電容器自動補償裝置隨著自動控制技術的發展，裝置性能顯著提高，亦能夠較好地滿足系統電壓無功自動綜合控制的要求，并且簡單經濟，是目前變電站10kV無功自動補償的主要方式。

四、分組自動無功補償應用研究

　　使用分組電容器自動補償裝置，需要根據負荷變化率大小盡量多分組，自動跟蹤負荷的變化投切電容器組數來調整投入電容的容量，盡可能的使無功隨時平衡。很顯然分組的多少，投入電容器的容量變化梯度大小影響跟蹤效果。分組越多，容量變化梯度越小跟蹤效果越好，補償精度越高。電容器的分組有等容分組和比容分組兩種。

4.1、采用等容分組方式。把一定容量的電容器Q平均分成多組，每組的容量就是電容器的調整容量變化梯度，大小為Q/n，組數就是調整的級數。以等容分組5組為例，變化梯度為Q/5，調整級數共5級，連續投入和連續切除如圖1所示：

4.2、采用不等容分組方式。把一定容量的電容器按一定的比例分組，然后各比值容量組合，組合出多級等梯度可調變化容量。不等容分組分為等比分組和差比分組兩種。以差比分組3組為例，分組時比例通常為1:2:4，變化梯度為Q/7，調整級數共7級，連續投入和連續切除如圖2所示:投切有間斷。

圖二、不等容分組方式

4.3、等容分組和不等容分組的比較

　　上述可以看出等容分組和比容分組有以下區別：

4.3.1   等容分組的分組數就是電容器投切的級數；比容分組的分組數通過組合可以組合出較多的級數。

4.3.2等容分組投切電容器是連續遞增或連續遞減，對電網沖擊小；比容分組投切電容器是不連續的有間斷，對電網沖擊大，容易造成電壓波動。

4.3.3等容分組投切電容器可以循環投切（先投先切）開關和電容器均衡使用；比容分組投切電容器只能按組合規律投切，開關和電容器不能均衡使用。

4.3.4 兩種分組方式相比較，同樣條件下等容分組投切電容器次數少，比容分組投切電容器次數多開關動較頻繁。

4.3.5 比容分組雖然能用較少的分組獲得較多的投切級數，但開關和電容器的投切次數遠高于等容分組的裝置，而且投切電容器時電壓波動大。

4.4 分組自動無功補償實施案例

　　我們選擇典型的110kV柘皋變電站作為分組自動無功補償試點變電站。柘皋變電站是一座110kV無人值班變電站，在10kV母線安裝了兩組2400Kvar電容器，在市公司AVC系統控制下，實現電網的自動無功、電壓優化控制。經過比較，我們選擇了等容分組方式，將2400Kvar電容器組分成4組600Kvar的電容器組，在變電站的無功自動補償裝置，根據母線電壓和主變高壓側功率因數進行自動投切。分組無功補償的電流曲線如圖三。

圖三、分組無功補償的電流曲線

5、實施電容器分組自動無功補償的效益分析

　　柘皋變電站原功率因數平均在0.9左右，實現無功補償電容器的分組自動投切后，功率因數平均在0.98左右，線損比原來降低了約21％，年減少電量損耗25.1萬千瓦時，年產生經濟效益12.55萬元，經濟效益顯著。此外，實現無功的精密無功補償還提高了變電站的母線電壓合格率，使得主變有載調壓動作次數減少，延長了主變有載調壓裝置的使用壽命。

 

作者簡介：

　　劉利成（1959－），男，安徽宿州人，學士，高級工程師，從事電能計量管理工作，研究方向：電力系統自動化。

　　任 民（1975－），男，安徽巢湖人，助理工程師，從事電能計量管理工作，研究方向：電能計量。