浅谈混合补偿在电力系统的应用(缪)

浅谈混合补偿在电力系统的应用

（缪正转1，施正钗2，厉丹艳3，周恩珍4）

摘要：在公用负荷区域，由于单相负荷变化的随机性，三相负载不平衡日趋严重，使得传统的三相共补方式难以对系统无功负荷进行有效地补偿。采用三相分补能有效的解决电力系统中三相负载严重不平衡时的无功补偿问题，但是三相分补设备投入远高于三相共补。因此我们可以采取混合补偿方式，就是在三相负载不平衡时采用三相共补与三相分补同时共存的补偿方式。

关键词： 负荷不平衡 三相共补 三相分补 混合补偿 1．引言

人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不是轻而易举的。尽管如此，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识却是一致的。在电力系统中，网络元件的阻抗主要是电感性的，粗略地说，为了输送无功功率合理的方法应该在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。我们知道有效对低压供配电系统进行无功补偿，可以大量减少线路中因输送无功电流而产生的电能损耗，并有效地改善末端电压，提高设备输送能力。因此，无功功率的补偿一直以来都是供配电系统中的一个重要环节。而随着我国国家经济的发展和人民生活水平的提高，单相负荷在低压供配电系统中大量增加，在公用负荷区域，特别是在市郊农网中，有好多的

公共配变存在着严重的三相负荷不平衡，一时又找不到有效彻底地解决这个问题。由此带来的无功补偿方式也必须跟着改变，否则不仅起不到应有的补偿效果，反而会带来更大的无功负荷不平衡。

2．无功补偿原理介绍

在低压供配电系统中无功功率补偿装置主要采用跟踪补偿的并联电容器无功补偿原理。跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制、保护装置，将低压电容器组补偿在0.4kV母线上的补偿方式。补偿电容器的固定连接组可起到相当于随器补偿的作用（随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。），补偿用户自身的无功基荷。而投切连接组则用于补偿无功峰荷部分，方式分为自动和手动两种。一般地，用户负荷有一定的波动性，故我们选用自动投切方式，采用无功补偿自动投切装置。此种装置可较好地跟踪无功负荷变化，运行方式灵活，运行维护工作量小。

在实际电力系统中大部分负载为异步电动机，包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R与电感L串联的电路，其功率因数为

cosRRXL2

式中 XLL 。

将R、L电路并联再接入电容C之后，电路如图1所示。该电路的电流方程为

 CRL

的相位差由图1中相量图（b）可知，并联电容后电压U与电流的相位滞后变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流于电压U，这种情况称为欠补偿。若电容C的容量过大，使得供电电的相位超前于电压U流，这种情况称为过补偿，如相量图（c）。

C2 R  S CRL URL C L (b)相量图（欠补偿）

C 1U (a)电路

21(c)相量图（过补偿）

URL图1 并联电容补偿无功功率的电路和相量图

为提高无功补偿的经济效益，减少无功功率的流动，我们尽量选

择就地就近分组补偿，如果补偿的电容电流C等于电感电流RL，功

率因数将等于1，这时无功功率全部由电容器供给，而电网只有传输有功功率，这种状态称为最佳补偿状态。

3．现有的三相共补问题分析

长期以来，低压供配电系统中无功功率补偿装置采用三相共补的方式，均为在用户变压器低压侧安装低压三相电力电容器组，在测得采样相（多为A相）的功率因数后，便依据此值投切三相电容器组对三相负载的无功功率作集中补偿。接线方案如图1所示：

这种补偿方式在以三相负荷为主的低压供配电系统中表现优异，很好的解决了无功补偿的问题，但在如前所述的以单相负荷为主的低压供配电系统中，则越来越表现出其先天不足的缺憾。

由于三相相间无功负荷不平衡，且这种不平衡无法通过调配三相负载等手段来消除，所以若是采用低压三相电力电容器组按采样相值对三相进行集中无功补偿，则补偿后三相功率因数仍不一致。采样相补偿效果好，而另外两相则会经常出现欠补偿或是过补偿。欠补偿使得安装的电力电容器组不能完全发挥作用，线路中仍然流过较大的无

功电流而增加电能损耗；而过补偿则将向电网输送无功电流，该相的电压会升高，容易造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏；这种情况下用传统的三相共补无功补偿方式，不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功负荷进行有效补偿，补偿过程中所产生的过补偿、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。 4．三相分补原理介绍

在三相负荷不平衡及单相供配电系统中采用三相分补的方式是解决上述问题的一种较好的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，接线方案如图2所示：

三相分补方式的投切开关分相进行工作，对其它相不产生相互影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。充分发挥电力电容器组对无功负荷的补偿作用，改善电能质量，减少系统中的电能损耗。 5．实际解决方案

虽然三相分补能有效解决三相负荷不平衡时的无功补偿问题，但是按照国内的通常价格，同容量的单相Y接线电容器的价格为三相Δ接线电容器价格的2倍以上。全部使用三相分补，补偿设备的投资会增加很大。

从经济的角度出发，采用电容器Δ－Y接线，即三相共补与三相分补相结合的混合补偿方式，也能在有效解决三相负荷不平衡时的无功补偿的前提下，大大降低了补偿设备的资金投入。其接线方案如图3所示：

其补偿原理是先对三相无功功率进行三相共补，然后根据各相负荷情况进行分相补偿。补偿后各相功率因数能达到规定要求，补偿效果明显，经济效益也明显。

6．结束语

采用混合补偿方式既有效的补偿了不平衡负载的功率因数，又解少了设备的投资，现有很多供电系统在试用中，相信将来一定会在电力系统中得到更广泛的应用。

参考文献：

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［4］徐先勇、王正风. 电力系统无功功率负荷的最佳补偿容量［J］. 华东电力，1999，27(6)：26-28 ［5］王正风、潘本琦、王凤霞. 企业无功功率的最佳补偿容量［J］. 电力电容器, 2001.3：18-20 ［6］王民权、李威震. 企业无功功率补偿点的合理选择［J］. 电工技术，2000.2：7 ［7］肖友强、蒲利春. 农网无功功率的最佳补偿［J］. 水电能源科学，2000，18(3)：42-44

作者介绍：

1.缪正转，温州电力局瓯海供电分局生技科，浙江 温州 325000， 2.施正钗，温州电力局变电工区生技科，浙江 温州 325000， 3.厉丹艳，温州电力局瓯海供电分局生技科，浙江 温州 325000， 4.周恩珍，温州市东屿发电厂电气分场，浙江 温州 325000，

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