浅谈输配电网无功补偿方案比较和补偿工程应注意的问题(完整版)实用资料

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1、浅谈输配电网无功补偿方案比较和补偿工程应注意的问题（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）浅谈输配电网无功补偿方案比较和补偿工程应注意的问题由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。我国配电网的规模巨大，因此配电网无功补偿对降损节能，改善电压质量意义重大。本文结合当前人们关注的电网无功补偿问题，重点分析、比较了配电网常用无功补偿方案特点，并通过对无功补偿应用技术的分析，提出了配电网无

2、功补偿工程应注意问题和相关建议。1、配电网无功补偿方案比较配电网无功补偿方案有变电站集中补偿、配电变低压补偿、配电线路固定补偿和用电设备分散补偿。四种方案示意图见图1所示。1.1、变电站集中补偿变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，但这种补偿方案对10kV配电网的降损不起作用。为实现变电站的电压/无功综合控制，通常采用并联电容器组和有载调压抽头协调调节。协调调节控制算

3、法国内学者进行过大量研究，九区图法是一种常用的有效方法。但大量的实际应用表明，投切过于频繁会影响电容器开关和分接头的使用寿命，增大运行维护工作量，通常在实际中要限制抽头调节和电容器组操作次数。采用电力电子开关控制成本比较高、开关自身功率损耗也很大，因此变电站高压电压/无功控制技术仍有待进一步改善和研究。鉴于变电站无功补偿对提高高压电网功率因数，维持变电所母线电压和平衡系统无功有重要作用，因此应根据负荷的增长安排、设计好变电站的无功补偿容量，运行中在保证电压合格和无功补偿效果最好的情况下，尽可能使电容器组投切开关的操作次数为最少。1.2、配电变低压补偿配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由

4、于用户的日负荷变化大，通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿，总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工程的投资较大，运行维护工作量大，也因此要求厂家要尽可能降低装置的成本，提高装置的可靠性。采用接触器投切电容器的冲击电流大，影响电容器和接触器的使用寿命；用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题，但明显缺点是装置存晶闸管功率损耗，需要安装风扇和散热器来通风与散热，而散热器会增大装置的体积，风扇则

5、影响装置的可靠性。为解决这些问题，有些厂家开发、研制了机电一体开关无功补偿装置，机电开关补偿装置典型接线如图2所示。装置采用固定补偿与分组补偿结合，以降低装置的生产成本；装置能实现分相补偿，以满足三相不平衡系统的需要。机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点，又具有接触器无功率损耗的优点。几千台装置的现场运行、试验表明，机电开关补偿装置体积小、可靠性高，能满足户外环境、长期工作需要。低压补偿装置安装地点分散、数量大，运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题；另外，配电系统负荷情况复杂，系统可能存在谐波、三相不平衡，以及防止出现过补偿等问题，这些工程中应注意的问题后面详细介绍。1.3、配电线路固定补偿

6、大量配电变压器要消耗无功，很多公用变压器没有安装低压补偿装置，造成的很大无功缺额需要变电站或发电厂承担，大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下，这种情况下可考虑配电线路无功补偿。线路补偿既通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。由于线路补偿远离变电站，因此存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题。因此，线路补偿的补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护。线路补偿主要提供线路和公用变压器需要的无功，工程问题关键是选择补偿地点和补偿容量，线路补偿具有投资小、回收

7、快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。线路补偿一般采用固定补偿，因此存在适应能力差，重载情况下补偿度不足等问题。自动投切线路补偿仍是需研究的课题。1.4、用电设备随机补偿在10kV以下电网的无功消耗总量中，变压器消耗占30左右，低压用电设备消耗占65以上。由此可见，在低压用电设备上实施无功补偿十分必要。从理论计算和实践中证明，低压设备无功补偿的经济效果最佳，综合性能最强，是值得推广的一种节能措施。感应电动机是消耗无功最多的低压用电设备，故对于油田抽油机、矿山提升机、港口卸船机等厂矿企业的较大容量电动机，应该实施就地无功补偿，即随机补偿。与前三种补偿方式相比，随机补偿更能体

8、现以下优点：1）线损率可减少20%；2）改善电压质量，减小电压损失，进而改善用电设备启动和运行条件；3）释放系统能量，提高线路供电能力。由于随机补偿的投资大，确定补偿容量需要进行计算，以及管理体制、重视不够和应用不方便等原因，目前随机补偿的应用情况和效果都不理想。因此，对随机补偿需加强宣传力度，增强节能意识，同时应针对不同用电设备的特点和需要，开发研制体积小、造价低、易安装、免维护的智能型用电设备无功补偿装置。根据以上常用无功补偿方案的分析、讨论，可归纳、整理出四种补偿方案的特点和基本性能如表1所示。简介： 无功补偿对电网的安全、优质、经济运行具有重要作用。配电网规模巨大，负荷情况复杂，使用环

9、境条件差，合理选择无功补偿方案和补偿技术意义重大，补偿工程也有很多问题值得认真分析和思考。本文重点分析、比较了配电网常用无功补偿方案的特点，并结合无功补偿产品开发和无功补偿工程建设的实践，提出了无功补偿工程应注意问题和建议。关键字：配电网 无功补偿 补偿方案 无功优化1 引言由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。我国配电网的规模巨大，因此配电网无功补偿对降损节能，改善电压质量意义重大。本文结合当前人们关注的

10、电网无功补偿问题，重点分析、比较了配电网常用无功补偿方案特点，并通过对无功补偿应用技术的分析，提出了配电网无功补偿工程应注意问题和相关建议。2 配电网无功补偿方案比较配电网无功补偿方案有变电站集中补偿、配电变低压补偿、配电线路固定补偿和用电设备分散补偿。四种方案示意图见图1所示。2.1变电站集中补偿变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，但这种补偿方案对10kV配电网的

11、降损不起作用。图 1 配电网常见无功补偿方式示意图为实现变电站的电压/无功综合控制，通常采用并联电容器组和有载调压抽头协调调节。协调调节控制算法国内学者进行过大量研究，九区图法是一种常用的有效方法1。但大量的实际应用表明，投切过于频繁会影响电容器开关和分接头的使用寿命，增大运行维护工作量，通常在实际中要限制抽头调节和电容器组操作次数。采用电力电子开关控制成本比较高、开关自身功率损耗也很大，因此变电站高压电压/无功控制技术仍有待进一步改善和研究。鉴于变电站无功补偿对提高高压电网功率因数，维持变电所母线电压和平衡系统无功有重要作用，因此应根据负荷的增长安排、设计好变电站的无功补偿容量，运行中在保证

12、电压合格和无功补偿效果最好的情况下，尽可能使电容器组投切开关的操作次数为最少。2.2 配电变低压补偿配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大，通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿，总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工程的投资较大，运行维护工作量大，也因此要求厂家要尽可能降低装置的成本，提高装置的可靠性。采用接触器投切电容器的冲击电流大，影响电容器和接触器的使用寿命；用晶闸管

13、投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题，但明显缺点是装置存晶闸管功率损耗，需要安装风扇和散热器来通风与散热，而散热器会增大装置的体积，风扇则影响装置的可靠性。图2 机电一体开关无功补偿装置接线图为解决这些问题，笔者组织开发、研制了机电一体开关无功补偿装置2，机电开关补偿装置典型接线如图2所示。装置采用固定补偿与分组补偿结合，以降低装置的生产成本；装置能实现分相补偿，以满足三相不平衡系统的需要。机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点，又具有接触器无功率损耗的优点。几千台装置的现场运行、试验表明，机电开关补偿装置体积小、可靠性高，能满足户外环境、长期工作需要。机电开关的原理与技术详见文献2。低

14、压补偿装置安装地点分散、数量大，运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题；另外，配电系统负荷情况复杂，系统可能存在谐波、三相不平衡，以及防止出现过补偿等问题，这些工程中应注意的问题后面详细介绍。2.3 配电线路固定补偿大量配电变压器要消耗无功，很多公用变压器没有安装低压补偿装置，造成的很大无功缺额需要变电站或发电厂承担，大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下，这种情况下可考虑配电线路无功补偿，文献34提出了配电线路无功补偿的必要性和方法。线路补偿既通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。由于线路补偿远离变电站，因此存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题。因此，线路补偿的

15、补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护。线路补偿主要提供线路和公用变压器需要的无功，工程问题关键是选择补偿地点和补偿容量，文献4给出了补偿地点和容量的实用优化算法。线路补偿具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。线路补偿一般采用固定补偿，因此存在适应能力差，重载情况下补偿度不足等问题。自动投切线路补偿仍是需研究的课题。2.4 用电设备随机补偿在10kV以下电网的无功消耗总量中，变压器消耗占30左右，低压用电设备消耗占65以上。由此可见，在低压用电

16、设备上实施无功补偿十分必要。从理论计算和实践中证明，低压设备无功补偿的经济效果最佳，综合性能最强，是值得推广的一种节能措施。感应电动机是消耗无功最多的低压用电设备，故对于油田抽油机、矿山提升机、港口卸船机等厂矿企业的较大容量电动机，应该实施就地无功补偿，即随机补偿。与前三种补偿方式相比，随机补偿更能体现以下优点5：1）线损率可减少20%；2）改善电压质量，减小电压损失，进而改善用电设备启动和运行条件；3）释放系统能量，提高线路供电能力。由于随机补偿的投资大，确定补偿容量需要进行计算，以及管理体制、重视不够和应用不方便等原因，目前随机补偿的应用情况和效果都不理想。因此，对随机补偿需加强宣传力度，

17、增强节能意识，同时应针对不同用电设备的特点和需要，开发研制体积小、造价低、易安装、免维护的智能型用电设备无功补偿装置。根据以上常用无功补偿方案的分析、讨论，我们可归纳、整理出四种补偿方案的特点和基本性能如表1所示。表1 四种无功补偿方法的特点比较补偿方式变电站集中补偿配电变低压补偿配电线路固定补偿用电设备随机补偿补偿对象变电站无功需求配电变无功需求配电线路无功基荷用电设备无功需求降损范围主变压器及输电网配电变及输配电网配电线路及输电网整个输配电系统网调压效果较好较好较好最好单位投资较大较大较小较大设备利用率较高较高很高较低维护方便性方便较方便方便不方便3 无功补偿的调压作用分析鉴于配变无功补偿

18、是供电企业和用户普遍关注的工作。现在开始，本文重点对配变无功补偿及工程问题进行分析和探讨。3.1 典型实例的计算图1为某市台江变电站10kV母线953线路简化接线。该线路自变电站端开始一段与956线为同杆双回线，其中956线较短些，接有18台配电变压器；而953线路较长，接有31台配电变压器，变压器总容量为9895kVA。953线路31台变压器容量为501000kVA大小不等，为计算和分析方便，对实际的31台变压器就近进行了等值处理。例如，节点8处是一个较大的用户，接有3台1000kVA的变压器；而节点3处1695kVA是6台变压器的总容量，其它节点情况与节点3相同。图1各段线路下数字为导线公

19、里长度，主干线路导线型号为LGJ120。根据图1各节点变压器的总容量，假设变压器在经济负载系数Kf=0.65（相当较大负荷情况）状态下工作，取功率因数为cos=0.85，可计算节点变压器和各段线路的有功负荷；再假设变电站母线电压分别为10.5kV和11.4kV，运用负荷矩法可分别计算不同情况下线路的各节点电压。依此方法计算的几种结果如表2所示。表2 不同情况线路节点电压的计算结果方案序号功率因数线路节点电压值（kV）2345678910.8510.510.0839.7819.4979.2979.1429.0639.08120.9510.510.1309.8429.5899.3959.2579.

20、1879.20330.8511.410.98310.69910.40010.18310.0279.9489.96640.9511.411.03310.74210.48910.29510.15710.08610.1033.2 计算结果分析表2中变电站母线电压10.5kV为负荷高峰期正常逆调压的要求电压；11.4kV是为保证和满足线路末端用户（节点8和节点9）母线电压在额定范围内，变电站母线应达到的电压，也是实际系统中经常需要的运行电压。计算结果为功率因数为0.85和0.95两种情况电压，目的在于分析配变无功补偿对电压的影响。按国标（GB 12325-90）电能质量供电电压允许偏差中的规定：10k

21、V及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%。因此，从表2计算结果可以看出：1）该线路依靠正常的分接头逆调压，功率因数cos=0.85时，节点6到节点9电压超标；功率因数cos=0.95时，节点7到节点9电压超标。因此，仅靠变压器分接头逆调压，不能满足线路末端用户的电压质量要求。2）表2中的cos值为各节点变压器的功率因数。因此在配变低压补偿无功功率，提高变压器功率因数，对该线路电压有调节作用，但只能部分地解决电压问题；但从调压和降损两方面考虑，无功补偿是应普遍采用的技术。3）变电站电压提高到11.4kV能满足末端用户电压要求，但变电站母线电压属严重超标。会造成变电站10kV电容器和部分低压电

22、容器的保护超过1.1UN的定值，使无功补偿装置退出运行（实际情况），这将使电网损耗明显增大。3.3 原因和解决措施造成图1系统电压问题的主要原因是导线截面小、供电半径大。例如，在线路4.5km范围内（5节点之前），电压不会超标。因此，对更换导线或插入新变电站是解决该线路电压问题的根本措施。但由于街区位置和条件限制，插入变电站改造需要的投资非常大，因此该线路必须寻求其它的解决办法。文献6提出的有载调压变压器是解决该线路电压问题的有效手段。但配电变的负荷波动大、变化频繁，机械式分接头难适应和满足电网的调压需要。文献6提出的晶闸管串联调压方法是一个很好的解决思路，希望这种变压器能尽快得到推广和应用。

23、但该方案需要更换的变压器数量多，工程改造投资会很大。 表3 采用TVR调压线路节点电压的计算结果方案序号功率因数线路节点电压值（kV）2345678950.8510.510.0839.7819.4979.7979.6429.5639.58160.8510.259.8339.5319.2579.5299.3749.2979.31370.9510.510.139.8429.5899.8959.7579.6879.70380.9510.259.8809.5929.3399.6469.5079.4379.453在图1节点6位置安装一台晶闸管电压调节器（TVR）7，是解决该线路电压问题的更有效措施。TV

24、R可使节电6电压在方案1和方案2基础上调高500V，有TVR调压的各节点电压计算结果如表3所示。TVR方案优点是一台设备解决全线路的电压问题，经济性是显而易见的。以上实例说明，低压无功补偿具有调节、改善10kV电网电压的作用；但不能解决像图1这种长线路存在的电压问题。4 无功补偿效益的简要分析配变低压无功补偿能有效降低配电变及以上输配电网的损耗。由于计算整个电网损耗涉及因素多，工作量大，下面仅以图1中节点4的1000kVA变压器为例，通过简单计算，说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益。设补偿前节点4变压器满载运行，视在功率S1000KVA，功率因数COS0.85，年用电时间为T3000小时，计

25、算：1）若将COS提高到0.95，计算需要的补偿电容器容量；2）补偿前需要支付的年费用；3）补偿装置单位投资为150元/kvar，补偿装置本身损耗为3，投资回收率为10/年，计算补偿后的年效益。根据已知条件，可计算补偿前P1SCOS110000.85850kWQ1Ssin110000.52678526.78kvar1）求需要安装的补偿电容器容量x因装置本身有功损耗为3，补偿后的电网无功Q2526.78x，要求COS为0.95，可求tg20.3287，于是有可求补偿容量x245.73246kvar2）补偿前需要支付的年费用基本电费：一般按最大负荷收取，设每KVA收取的费用为180元/年，故有FJ

26、1180100018万元电量电费：设每KWh为0.4元，故有FD10.48503000102万元补偿前年费用：FZ1FJ1+ FD118+102120万元3）补偿后需要支付的年费用和年效益补偿后的视在功率和基本电费：kVAFJ218085715.426万元电量电费：FD20.4(850+0.03246)3000102.88万元补偿装置折旧费：Ff150246100.369万元补偿后年费用：FZ2FJ2+ FD2+ Ff15.426+102.88+0.369118.675万元安装无功补偿可获得的年效益FFZ1FZ2120118.6751.325万元上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益；如

27、果计及降低输配电网损耗、功率因数调整电费，以及节约建设投资、改善电压质量等方面因素，其经济效益更加可观。5 产品选型及工程应注意的问题低压无功补偿安装地点分散、数量多，且配电网电压、负荷情况复杂；工程中相关问题考虑不周，不仅影响装置正常运行，也带来很多维护、管理等问题，工程问题必须引起重视。1）运行及产品可靠性问题与配电变压器相比，低压补偿装置的维护量无疑要高很多；控制系统越复杂、功能越多，维护工作量越大。有些单位从“长远”考虑，提出联网、监控等很多要求，无疑会增大投资和运行维护量，事实是很多没有联网的可能。低压补偿装置的可靠性在开关和电容器，电容器寿命与工作条件有关，因此装置的投切开关是关键

28、。大量工程实践表明，户外配变无功补偿因工作条件差，晶闸管或接触器补偿装置难满足可靠性要求2，机电一体开关是最佳选择。2）产品类型和功能选择问题对配电台变的补偿控制，有多种类型和不同功能的产品可供选择。城网台变多以无功补偿为主，很多要求有综合监测功能。农网不同场合要求不同，可考虑配电+补偿、补偿+计量，特殊用户可用配电+补偿+计量或补偿+综测。对监控功能的要求高，必然成本高、投资大。建议根据实际需要和使用场合，合理选择功能适用、价位合理的产品。实际工程上，不应出现一个变台安装有多个箱子的情况。3）控制量选取和控制方式问题很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量，这种方式有助于保证用户的电压质

29、量，但对电力系统无功补偿不可取。前面图1线路的电压分析表明，电网的电压水平是由系统情况决定的。若只按电压高或低控制，无功补偿量可能与实际需求相差很大，容易出现无功过补偿或欠补偿。从电网降低网损角度，取无功功率为控制量是最佳控制方式。4）补偿效果和补偿容量问题前面实例分析表明，配变低压补偿无功可提高配变功率因数，降低配变损耗，但只节点6配变装补偿，对10kV线路降损作用很小。因此，某条线路配变安装补偿数量少或补偿容量不足，影响全网（线路）降损和电压改善效果。前面计算方法确定补偿容量，对实际工程难以实现。配电网日负荷变化大，负荷性质不同，补偿容量要求也不同。大量工程实践表明，对动态补偿在配变容量2

30、0%-30%内。同时，对个别情况可能需要进行特殊处理。5）无功倒送和三相不平衡问题无功倒送会增加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送，应要求控制器检测、计算三相无功投切控制。固定补偿部分容量过大，容易出现无功倒送。一般动态补偿能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗。对三相不平衡较大的负荷，比如机关、学校等单相负荷多的用户，应考虑采用分相无功补偿装置。并不是所有厂家的控制器都具有分相控制功能，这是工程中必须考虑的问题。6）谐波影响和电容器保护问题谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵，谐波放大会使干扰更加严重。工程中应掌握用户负荷性质，必要

31、时应对补偿系统的谐波进行测试，存在谐波但不超标可选抗谐波无功补偿装置，而谐波超标则应治理谐波。电容器耐压标准为1.1UN，补偿控制器过压保护一般取1.2UN，超过必须跳闸，如图1线路首端节点配变的补偿装置可能发生跳闸。实际工程中，对电压较高电网的装置应予以关注。总之，由于配电网负荷、场合的复杂性，虽然装置容量小、电压低，却有很多值得认真分析和思考的问题。特别是台变补偿在户外，使用环境差，工程上应给予足够的重视。6 结语电网无功补偿是一项建设性的技术措施，对电网安全、优质、经济运行有重要作用。由于篇幅限制，本文重点对配电网的无功补偿技术进行了分析、探讨。分析计算结果和大量工程实践表明，虽然配变无

32、功补偿容量小、电压低，但工程中却有很多技术问题值得认真分析和思考；而无功补偿工程是供电企业和产品厂家双方的事情，都应充分重视解决工程中的问题。7 参考文献1赵登福，司哲，杨靖等，新型变电站电压无功综合控制装置的研制J，电网技术，2000；24（6）：14172刘连光，林峰，姚宝琪，机电一体开关低压无功补偿装置的开发和应用J，电力自动化设备，2003，23(9)：46483张勇军，任震，廖美英等，10kV长线路杆上无功优化补偿J，中国电力，2000；33（9）：50524张勇军，任震，李本河等，基于配网潮流计算的杆上无功补偿优化算法研究J，华南理工大学学报，2001；29（4）：22255曹光祖

33、，应系统地重视分散和终端无功补偿J，低压电器，1999（5）：27306朱国荣，李民族等，配电变压器的晶闸管串联调压方法J，变压器，2002；39（7）：22267刘连光，姚海燕，伦涛，晶闸管分级电压调节器和配电网调压技术J，电工技术，2004（4）：57_作者简介：刘连光（1954- ），男，教授、主要从事输配电自动化和电能质量监控方面的教学、科研工作。E-mail：llguang 刘宗岐（1963- ），男，副教授、主要从事电力系统分析与控制方面的教学、科研工作。北京电力高等专科学校学报No.5.2021学术研究成果无功补偿电容器中谐波问题的研究胡静1朱全林2徐健夫2（1、华北电力大学电力

34、系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北2、浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波保定0710031；315722）摘要：本文分析了电网中谐波的产生及其对无功补偿并联电容器的影响，探讨了在存在谐波影响下电力系统无功补偿方案在并联电容器上串联电抗器，并阐述了电抗器的参数选择问题。通过对无功补偿电容器串联电抗器的故障实例进行定性和定量分析，找出故障原因，拟定应对措施。结果表明，通过对串联电抗器参数的调整，明显改善了无功补偿装置运行的安全与稳定性。关键词：并联电容器；谐波；无功补偿；串联电抗器中图分类号：TM53文献标识码：A文章编号：1009-0118（2021）-05-0244-04电网无

35、功补偿是提高系统功率因数、保证电网安全和改善电能质量的重要手段。设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法之一，在国内外均得到广泛的应用1。然而随着电力电子技术的广泛应用，以及大量非线性负载的接入，电网中的谐波污染问题日益严重。这些谐波电流使无功补偿装置的安全运行受到严重威胁，补偿电容器的故障率越来越高。同时，如果无功补偿装置的参数匹配不当，将使谐波放大甚至发生谐振，严重影响设备安全和系统稳定。因此，避免电容器与系统发生并联或串联谐振，保证补偿电容器长期安全稳定运行，同时吸收一部分谐波，在一定程度上降低系统的谐波电压和谐波电流畸变率。一、谐波的产生及其影响在工业和民用建筑电气设备中，有许多非线

36、性负载，这些非线性负载能产生各次的高次谐波，被称为谐波电流源3。公用电网中的谐波源主要是各种电力电子装置（含家用电器、计算机等的电源部分）、变压器、发电机、电弧炉和荧光灯等。工业用电系统中，大多数为三相负载，其三相整流装置所产生的特征谐波主要是5次及5次以上的高次谐波，而在民用建筑电气设备中，多数为单相负载。这些单相整流装置产生的特征谐波主要是3次及3次以上的特征谐波。另外由于变压器磁化曲线的非线性，其励磁电流也含有高次谐波分量，其主要是3次谐波和5次谐波。谐波电流和谐波电压的出现对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通讯系统和公用电网以外的设备带来危害。谐波的危害有很多

37、方面，如谐波电流会使输电损耗变大，使电动机过热和运行不稳定，造成继电保护装置误动作等。这里我们主要讨论非线性负载所产生的高次谐波电流对无功补偿电容器的影响。各次谐波与正弦波的基波合成结果就是一个非正弦波，这就是通常所说的畸变波形。这些畸变波形对并联电容器的影响很大，当电容器的端电压为非正弦波时，会在电容器介质中产生附加的有功损耗，就产生了额外发热，使电容器温度升高。电压波形的畸变还会加速电容器介质的老化；另外，电容器在谐波频率下的容抗比在基波频率下小很多倍，2而电网中的变压器在谐波频率下的感抗比在基波频率下大很多倍，导致谐波电流大部分流入并联电容器，会造成电容器过负荷，甚至烧毁并联电容器。二、

38、谐波的放大现象在配电系统中常常会出现这种情况，当并联电容器投入运行时，会使并联电容器回路中流入的谐波电流大于非线性负载所产生的谐波电流，这就是所谓的谐波放大现象。现在我们用供电系统与并联电容器的简化电路来进行我们就无功补偿电容器的谐波问题进行研究，提出改善措施，分析，见图1。(简化电路的前提是：线性负载的阻抗比系统阻抗大很多，因此线性负载支路的分流很少，为了简化起见)图中，为谐波源的次在简化电路中忽略了线性负载支路。谐波电流；为进入电网的谐波电流；为进入电容器的谐波电流。如图所示，忽略系统的次谐波电阻，则/(1)=+/=(2)+/图1a系统图图1b次谐波电流等效电路本文系国家自然科学基金资助项

39、目（项目号：50677018）。作者简介：胡静（1984-），女，硕士研究生，研究方向：发点运行与控制；朱全林（1964-），男，高级工程师，值长；徐健夫（1985-），男，工程师。北京电力高等专科学校学报No.5.2021式中：次谐波电抗()，=工频短路电抗()；学术研究成果式中：串联电抗器的基波电抗()。当/0时，此时支路成感性，电流是在两个感性支路间分配，所以和均小于，这就有效防止了次谐波1并联电容器次谐波电抗()，=被放大。并联电容器基波电抗()。（二）串联电抗器的参数选择(2)可见和方向相反，且|=|+|。可见，由式(1)、由于并联了电容器，使得流过系统的电流和流过电容器的电流可能大

40、于谐波电流，这种现象称为谐波电流放大。仅当时，称系统谐波电流放大；当时，称电容谐波电流放大；当、同时大于时，称谐波电流严重放大。最为严重的是，当=时，并联电容器与系统对次谐波产生并联谐振4，此时，、均远大于。谐振点谐波次数为0=/0.5，若谐波源中含有次数接近0的谐波，虽不谐振，但也会导致该次谐波被放大。上述分析表明，当为提高系统功率因数而进行电容无功补偿时，如果电容补偿装置参数选择不当，就可能产生电容器谐波电流放大或谐振现象，致使电容器因长时间处于过负荷工作情况下而烧毁，或者工作在过电压的情况下而击穿。三、抑制方法（一）抑制并联电容器谐波电流的方法由前述分析可知，在有谐波源的系统中，单独使用

41、电容器进行无功补偿，会造成谐波电流通过并联电容器使其过载。为防止这种情况发生，一般采取以下三种方式抑制并联电容器谐波电流：1、减少使用或不使用产生谐波的电气设备；2、改变电网的参数；3、在并联电容器支路中串联一个电抗器。上述三种方法中只有第三种是切实可行的，也就是在并联电容器支路中串联电抗器，用来抑制流向并联电容器中的谐波电流。现在我们用图2来分析串联电抗器之后的情况。如图2所示，串接电抗器之后，和变为：(3)(4)图2a串联电抗器后的系统图图2b串联电抗器的次谐波电流等效电路1、串联电抗器的电抗率计算电抗率就是串联电抗器的感抗与并联电容器的容抗之比，用百分数表示。在无功补偿并联电容器回路中串

42、联一组电抗器，其感抗值的选择应使在可能产生的各次谐波下均使电容器回路中的总阻抗为感性，而不是容性，这就从根本上消除了产生谐波的可能。串联电抗器感抗的计算如下：=(5)式中：串联电抗器的工频感抗()；可能产生的最低次谐波次数；可靠系数(一般取1.21.5)；补偿并联电容器的工频容抗()。在并联电容器装置设计规范GB50227-95中，对于抑制次谐波的串联电抗器的电抗率都有推荐值5。例如，抑制5次谐波的串联电抗器推荐的电抗率为0.06，抑制3次谐波的串联电抗器推荐的电抗率为0.12。2、串抗器与电容器额定电压的匹配问题当无功补偿电容器支路串联电抗器之后，会使并联电容器的端电升高。根据并联电容器装置

43、设计规范中5.2.2.3条规定：电容器端子运行电压应计入接入串联电抗器引起的电容器运行电压升高，其端电压升高值按下式计算：(6)式中：电容器端子运行电压(kV)；电容器组每相串联段数；并联电容器装置母线电压(kV)；串抗的电抗率(%)，=/。按电力系统电压和无功电力技术导则规定，变电站母线电压有一定的允许范围。例如，变电站10kV母线电压合格范围应为1010.7kV。所以，串联电抗器的电抗率的选择还要与电容器的额定电压和母线电压的允许范围相匹配。除此之外，还要注意电抗率对谐振点谐波次数的影响，要使串抗器参数的选择避免使并联和串联谐振点及谐波电流严重放大区的谐波次数接近该系统主要谐波源的谐波次数

44、。四、实例分析（一）系统模型图3为辽宁营口港卸船机及其配电系统的系统示意图，卸船机使用大量的非线性生产设备，在使用过程中会产生大量谐波影响正常生产，尤其以5次、7次、11次谐波为主。如图3所示，两组(6台)无功补偿电容器分别并联于23#站的两组皮带机10kV母线上，每组中有三组容量不同的并联电容器，电容器均为星型接线，其参数如下：1、容量：150kVar(每相50kVar)，额定电压：11/kV；2、容量：300kVar(每相100kVar)，额定电压：11/kV；3、容量：450kVar(每相150kVar)，额定电压：11/kV。北京电力高等专科学校学报No.5.2021图3系统示意图（二

45、）问题分析及改善措施表1、2为上述系统中测量点4和5的测量数据。学术研究成果由表1和表2可以看出，该系统中的谐波以5次谐波为主。为抑制谐波电流，每组无功补偿电容器均串联了电抗器电抗率为5%），然而，在实际运行中发现，并联的无功补偿电容器经常无法投入而自动断开。现以仅投入一组容量最小的电容器为例对其原因进行分析。根据所给参数和等效电路图，计算出系统5次谐波电流和电容器5次谐波电流为：5=142.57925A，5=26.48075A，因此，流过电容器电流过大，超过熔断器的熔断电流使得熔断器烧断，所以无功补偿装置无法投入。针对这种情况，需要改变串联电抗器的参数来提高无功补偿并联电容器运行的安全与稳定

46、性。经过计算和分析发现，将电抗率从5%提高到8%是较为合适的。以投入一组容量最小的电容器为例，参数改变后，5=7.49956A，熔断电流=1.9=14.9587A，而实际流过熔断器的电流为基波与5次谐波的均方根，=10.8472A,小于熔断电流。同时，对单独投入另两组容量不同的电容器后的情况也分别进行了计算，结果表明，通过熔断器的电流均没有超过1.9倍额定电流。因为当六组并联电容器中只有一组投入时为最差运行方式，所以，电容器以其他运行方式运行时，均不会过流。同时，取10kV母线电压为10.5kV时（在合格范围内），得到电容器端子运行电压为=11.41/kV，而电容器额定电压为11/kV，因此，

47、串抗电抗率与电容器额定电压和母线电压允许范围均相匹配。此外，通过计算，发现并联谐振点谐波次数从原来的4.39变为3.50，串联谐振点从4.47变为3.54，谐波电流严重放大区间从4.315，4.431变为3.456，3.515。所以对于本例（主要考虑5次谐波电流），提高串抗的电抗率后，不但使熔断器不（北京电力高等专科学校学报No.5.2021学术研究成果联通、网通合并申报案法律评论何侃（南京大学法学院，江苏南京210093）摘要：联通、网通按照行政指令进行合并行为时，没有向商务部反垄断局进行经营者集中的申报，在社会上引发了极大的关注。商务部正式宣布，此次合并违反了反垄断法。本文即以此案情为基础

48、，从反垄断法相关规定入手，对此次案件进行法律分析与评论。关键词：联通网通合并；行政指令；经营者集中申报中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1009-0118（2021）-05-0247-02由于政府的行政干预，与国有企业的历史地位，我国很公布程序往往遵循不严。联通、网通合并重组案中的合并部分，就是此方面的典型代表。那么，联通、网通的合并交易到底需不需要向商务部反垄断局进行申报呢？二者的行为是否涉嫌规避反垄断法的相关规定？国企对反垄断法究竟是否享有当然豁免权？以下笔者即在对案情进行介绍的基础上，从主要争议观点入手，对这些问题一一予以讨论。一、案情之简介：联通、网通合并的反垄断申报情况继1

49、999年一分为四、2001年南北拆分之后，2021年5月24日，我国电信行业再次上演了六合三的格局演变。当日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会及财政部三部委联合下发的关于深化电信体制改革的通告提出，基于电信行业现状，为实现改革目标，鼓励中国电信收购中国联通CDMA网（包括资产和用户），中国联通与中国网通合并，中国卫通的基础电信业务并入中国电信，中国铁通并入中国移动。在收到三部委的通告后，2021年6月2日，中国联通发出合并重组公告，称其就中国网通合并相关事宜开展了一系列工作。同年10月8日，中国联通再次发布公告，称公司已收到证监会核发的有关批复文件，证监会对公司下属中国联通股份与中国网通集

50、团(香港)合并之重大资产重组事项审核无异议。2021年10月15日，中国网通与中国联通的上市公司正式合并,工信部副部长奚国华莅临现场。2021年1月6日，中国网通与中国联通的非上市公过流，而且远离了并联和串联谐振点以及谐波放大区，明显改善了无功补偿电容器运行的稳定和可靠性。五、结论现代电力系统中谐波污染问题已经越来越严重，而由谐波所引起的诸如变压器升温、电缆烧毁、通信干扰、UPS烧毁以及无功补偿电容器经常出现的烧毁或无法正常投切等故障，已经引起电力工作者的高度重视。由于电网都存在不同程度的谐波，因此无论何时进行无功补偿，都不能抛开谐波问题而孤立地讨论补偿，否则补偿系统将无安全性可言。同时，并联

51、无功补偿装置的参数选择也至关重要，应进行定量分析。只有参数选择得当，才能保证无功补偿装置起到应有作用的同时更加安全稳定地运行。司也进行了合并，两大集团正式合并为中国联合通信有限公二、案件之分析：联通网通的合并是否应当进行反垄断申报（一）违法论1、反垄断法第二十一条规定：经营者集中达到国务院规定申报标准的，经营者应当事先向国务院反垄断执法机构申报，未申报的不得实施集中。国务院关于经营者集中申报标准的规定第三条规定：经营者集中达到下列标准之一的，经营者应当事先向国务院商务主管部门申报，未申报的不得实施集中：参与集中的所有经营者上一会计年度在全球范围内的营业额合计超过100亿元人民币，并且其中至少两

52、个经营者上一会计年度在中国境内的营业额均超过4亿元人民币。2、在前款规定的前提下，联通和网通的营业额都已达到申报的标准。根据2021年9月24日发布的关于中国联通股份与中国网通集团（香港）合并之重大资产重组报告书（修订稿）显示，2007年，联通的营业收入约为1004.7亿元，网通的营业收入约为869.2亿元。3、反垄断法于2021年8月1日起正式实施，而中国联合通信股份、中国网络通讯集团公司这两家公司的合并正式确立交易议案，中国证监会审核通过其合并，乃至2021年10月15日两家上市公司的正式合并，2021年1月6日两家集团企业的合并完成，其发生的时间都是在反参考文献：1王兆安,杨君,刘进军等

53、.谐波抑制和无功功率补偿(第2版)M.北京:机械工业出版社,2006.2胡治国,张静,何银永.带谐波的无功补偿系统J.东北电力技术,2005,6.3吴磅.谐波电流对无功补偿并联电容器的影响J.电气工程应用,2005,2(8).4ZhenyuHuang,WilsunXu,V.R.DinavahiAPracticalHarmonicResonanceGuidelineforShuntCapacitorApplications.IEEETrans-actionsonPowerDelivery.2003,18.5范杰,夏雪松.无功补偿电容器串联电抗器的选择J.江苏电机工程,2005,24(5).多垄断

54、型国有企业在合并的过程中，对相关法律规定的审批、司。作者简介：何侃（1987-）,女，重庆人，土家族，南京大学法学院经济法A09级硕士研究生。无功补偿电容器中谐波问题的研究 作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：胡静， 朱全林， 徐健夫胡静(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,河北,保定,0710031)， 朱全林,徐健夫(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司,浙江,宁波,315722)北京电力高等专科学校学报(自然科学版)BEIJING ELECTRIC POWER COLLEGE2021,27(5)参考文献(5条)1.吴磅 谐波电流对无功补偿并联电容器的影响 2005(08)2.胡治国;张静;何银永 带谐波的无功补偿系统期刊论文-东北电力技术 2005(06)3.王兆安;杨君;刘进军 谐波抑制和无功功率补偿 20064.范杰;夏雪松 无功补偿电容器串联电抗器的选择期刊论文-江苏电机工程 2005(05)5.Zhenyu Huang;Wilsun Xu;V.R.Dinavahi A Practical Harmonic Resonance Guideline for Shunt Capacitor Applications2003(18)