高壓無功補償淺談山東新科特電氣有限公司高壓無功補償淺談1主要內容一、無功補償原理、意義及補償容量的確定二、高壓無功補償的方式與裝置主要內容2一、無功補償原理及意義1、無功補償的原理當電網電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時，電阻性電氣設備如白熾燈、電熱器等從電網上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。電感性電氣設備如電動機和變壓器等由于在運行時需要建立磁場，此時所消耗的能量不能轉化為有功功率，故被稱為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。在選擇變配電設備時所根據的是視在功率S，即有功功率和無功功率的矢量和：

無功功率為:有功功率與視在功率的比值為功率因數:一、無功補償原理及意義1、無功補償的原理無功功率為:有功功3無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網損耗增加，系統電壓下降。故需對其進行就近和就地補償。并聯電容器可補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率QC等于感性無功功率QL時，電網只傳輸有功功率P。根據國家有關規定，高壓用戶的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶的功率因數應達到0.85以上。無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網損耗增加，系統電壓下降。4無功電流有功電流LOAD補償前無功電流有功電流LOAD補償前5無功電流有功電流LOAD補償后無功電流有功電流LOAD補償后62、無功補償的意義1）減少電能損耗2）提高電壓質量3）增加設備輸電能力4）提高電力系統穩定性3、無功補償容量的確定如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數為：

在實際工程中首先應根據負荷情況和供電部門的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后再計算電容器的安裝容量：2、無功補償的意義7式中:Qc一電容器的安裝容量，kvarP一系統的有功功率，kWtan￠1--補償前的功率因數角,cos￠1--補償前的功率因數tan￠2--補償后的功率因數角,cos￠2--補償后的功率因數采用查表法也可確定電容器的安裝容量。式中:8二、高壓無功補償的方式與裝置Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償Ⅱ、10kV（6kV）線路的無功補償Ⅲ、變電所10kV（6kV）母線的無功補償二、高壓無功補償的方式與裝置Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功9Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償（也稱“隨機補償”、“隨器補償”）補償原理補償容量的確定TWB型無功就地補償裝置Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償10補償原理1）電動機空載無功功率補償就是當單臺電動機在7.5kW及以上時，以電動機的空載無功功率為基數，乘以適當補償系數進行電容量的配置，實行就地補償。這種補償方式是將電容器安裝在電動機旁，電容器與電動機直接采用一套控制和保護裝置或接在控制刀閘的下樁頭和電動機一起投切。2）變壓器為完成電能的變壓和傳輸，必須從電網中吸收無功功率用來建立主磁通，這是必不可少的。輸配電網絡中成千上萬臺配變消耗著大量無功功率。變壓器空載無功功率補償就是隨變壓器配置一定數量的電容器，用電容器發出的無功功率來供給變壓器完成主磁通的建立，而不從電網吸收無功功率來建立主磁通。補償原理11補償容量的確定1）利用電動機空載電流計算補償容量①按下式計算補償電容器容量Qc

式中:K—為補償系數,一般取K=0.9，Ue—為額定電壓（kV）②實測空載電流,代入⑴式中得Qc2）變壓器隨器補償容量確定的原則：補償容量不超過配變空載無功功率即空載運行時不發生倒送。過補償會造成變壓器空載時無功功率倒送和產生電磁諧振，尤其在電源缺相運行時，可能發生鐵磁諧振過電壓，造成燒毀設備事故。Qc=KⅠ0%×Se/100Ⅰ0%—變壓器空載電流百分值Se—配變容量（kV）K－補償系數，一般取0.90補償容量的確定12TWB型無功就地補償裝置TWB型無功就地補償裝置13Ⅱ、10kV（6kV）線路的無功補償線路補償的原理線路補償容量的確定線路電容器安裝地點及具體容量采用線路電容器補償的優點線路自動補償裝置簡介Ⅱ、10kV（6kV）線路的無功補償14線路補償的原理

由于用戶端隨機、隨器、隨荷補償的不完全或未進行補償，線路上仍有大量的無功負荷在傳輸。采用在10kV（6kV）線路上并聯高壓電容器實現就近補償，以降低線路傳輸電流，降低線路損耗，這就是線路無功補償。線路補償容量的確定線路補償電容器裝置一般安裝在室外電線桿上，設有自動投切裝置，所以只能進行固定補償。為此選定的電容器容量必須為線路流動的最小無功負荷，否則會發生無功倒送。所以要進行線路無功補償就必須實測低谷時期無功負荷，然后確定無功補償容量。線路補償的原理15無功負荷沿線路均勻分布根據理論計算，從降低線損的角度看，以下補償容量和安裝位置為最佳值：電容器安裝組數離線路首端安裝距離電容器安裝容量線損電量下降百分比第一組第二組第三組12/3L2/3Q88.922/5L4/5L4/5Q96.032/7L4/7L9/7L6/7Q98.0由表可知：配電線路上電容器的安裝組數越多，降損效果越大，但這給運行維護帶來不便，相應的增加了工程投資，而且隨安裝組數增加，對應于增加單位補償容量所得到的無功線損下降率減少，因此，一般對于均勻分布負荷的配電線路，以安裝一組補償電容器為宜，最多兩組就足夠了。

無功負荷沿線路非均勻分布在一個供電區內，各條線路的負荷往往是不均勻的，不能機械套用以上公式和經驗數據，而應具體計算具體確定補償方案。在此不做詳細介紹。無功負荷沿線路均勻分布電容器安裝離線路首端安裝距離電容器安裝16線路用柱上式高壓無功自動補償裝置柱上式高壓無功自動補償裝置（以下簡稱裝置）適用于10千伏或6千伏配電線路中，通過對電容器的自動跟蹤投切，實現對線路電壓和無功的綜合控制，能有效的提高線路的功率因數、降低線路損耗、改善供電線路電壓質量。本裝置可根據用戶技術要求設定參數，裝置自行判斷、分析，通過時間、電壓、時間電壓、功率因數和電壓無功五種控制方式，實現高壓并聯電容組的自動投切。同時本裝置還具備完善的保護功能，具有電容器過流速斷保護、過流保護、過電壓保護、欠電壓保護、電容器延時保護、機構故障保護、缺相保護、拒動保護和日動作次數限制等功能，還具有有線和無線通訊功能。本裝置選用電容器投切專用真空接觸器作為電容器的投切開關。將接觸器、控制電源變壓器等放置在不銹鋼箱體內，自動控制裝置放在小控制箱內，并與高壓并聯電容器及跌落式熔斷器、避雷器等安裝在一根線桿上，結構緊湊，安裝調試方便。

采用線路電容器補償的特點線路電容器補償裝置結構簡單、造價低，容量選擇適當，補償效果也較好，缺點是運行環境惡劣、維護困難。

線路用柱上式高壓無功自動補償裝置采用線路電容器補償的特點17Ⅲ、變電所10kV（6kV）母線的無功補償（也稱“變電站集中補償”）補償原理變電所電容器容量的確定變電所電容器自動投切裝置TVQC型高壓無功自動補償裝置簡介Ⅲ、變電所10kV（6kV）母線的無功補償18

補償原理一般用戶端補償和線路補償很難全部補償掉用戶所需無功功率。特別是我國特定的經濟狀況，許多地區用戶補償和線路補償由于經濟條件所限，補償裝置很少，所以有大量無功功率要由上一級電網經過主變壓器流入配電網絡。變電所10kV（6kV）母線無功補償指在變電所10kV（6kV）母線上并聯電容器組，用其發出的無功功率滿足變電所下級10kV（6kV）配電網絡的需要。補償原理19變電所電容器容量的確定1、一般新上變電所電容器補償容量按主變容量的10-30%配置。2、按實際無功負荷進行配置，一般取正常無功負荷偏低一點進行配置。具體確定方法參見以下說明。只裝設一組電容器一組電容器容量應按以下原則進行配置：取一ＱC讓下圖（b）中陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補償效果越佳。24小時無功負何變化及補償容量確定圖注：圖(a)表示的是連續24小時實際無功負荷的變化情況。圖(b)是將24小時無功負荷按從小到大的順序排列的無功負荷圖，便于問題的分析。變電所電容器容量的確定注：圖(a)表示的是連續20裝設多組電容器一般按最大無功負荷配置電容器總容量，然后分成幾組，每組容量為Qc/N，再確定每組由幾個電容器并聯而成，每組通過一個接觸器并網運行。圖中所示電容器組數越多，補償效果越好。QC1、QC2取值應使下圖陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補償效果越佳。24小時無功負何變化及補償容量確定圖裝設多組電容器21變電所電容器自動投切裝置近年來，隨著計算機應用技術的普及和電力科技水平的提高，一些電力部門和科研院所相繼開發和研制了用于10千伏母線補償電容器的自動投切裝置，即把變電所主變分接頭的調節與電容器投切進行綜合考慮，既保證電壓合格率，又保證電容器最大投入。電壓無功九域圖控制原理

在保證電壓質量合格的前提下，確保電容器最大投入，即電容器盡可能作為無功補償之用，盡可能不作調壓之用，分接頭作為調壓之用。這是變電所電容器投切和主變分接頭調整綜合自動控制裝置動作的基本原則。以下用傳統的電壓無功控制九域圖進行具體說明：變電所電容器自動投切裝置電壓無功九域圖控制原理22U+---代表電壓上限，一般取10.7kVU----代表電壓下限，一般取9.3kVQ+---代表正向無功負荷值Q----代表反向（倒送）無功值九域圖動作說明表

U+---代表電壓上限，一般取10.7kV九域圖動作說明23電壓無功九域圖控制存在的問題傳統的九區圖法存在的主要問題是：控制策略是基于固定的電壓無功上下限而未考慮無功調節對電壓的影響及其相互協調關系；用于運算分析的信息有分散性、隨機性的特點,這造成了控制決策的盲目和不確定性,實際表現為設備頻繁調節。例如:當系統電壓正常而無功不正常，同時又無足夠的電容器組投切，而一天內變壓器分接頭動作次數之和未達其限定值時，采用傳統的九區圖控制將導致變壓器分接頭頻繁動作。因此基于九區圖表現的問題引入了基于模糊理論的電壓無功控制策略，即考慮采用無功模糊邊界的調節方式。將電壓狀態引入無功調節判據,把原先固定的電壓上下限邊界以內及原有的3區和6區增加受無功影響及相互影響的模糊區域，這就形成了電壓無功的十二區模糊控制策略。電壓無功九域圖控制存在的問題24電壓無功十二區圖控制原理

TVQC系列裝置采用比傳統的九區圖更為優化的十二區圖模糊算法。其中電壓上、下限是根據電壓合格范圍確定的，無功上、下限是根據每組電容器容量及理想功率因數確定的。考慮到投切一組電容器時引起的電壓、無功的變化值，分接頭調節一擋引起的電壓、無功的變化值，從而使電壓及無功的邊界也隨之靈活的改變。這種方法充分考慮了電壓無功動態平衡,減少了設備的動作次數,保證了電容器和分接頭動作合理、有效。例如,當電壓較高(未越限)而無功不是太缺(根據舊邊界,無功越下限)時,按照模糊新Q邊界,可以不投電容器,避免了因投電容器引起電壓進一步升高,越上限,從而導致不必要的分接頭調節的情況。控制策略圖如下：電壓無功十二區圖控制原理25邊界量說明：UU——分接頭調節一檔引起的電壓最大變化量UQ——投切一組電容器引起的電壓最大變化量UH——電壓上限Q——無功需求量UL——電壓下限值QL——無功需求量下限值QH——無功需求量上限值

邊界量說明：UU——分接頭調節一檔引起的電壓最大變化26控制方案如下（調壓時采用升壓升檔，降壓降檔）：分區編號第一方案第二方案1切除電容器變壓器降壓2變壓器降壓切除電容器3切除電容器無4切除電容器變壓器升壓5變壓器升壓切除電容器6變壓器升壓無7變壓器降壓無8變壓器降壓投入電容器9投入電容器變壓器降壓10投入電容器無11變壓器升壓投入電容器12投入電容器變壓器升壓0理想區域，不動作控制方案如下（調壓時采用升壓升檔，降壓降檔）：分區編號第一方27高壓無功自動補償裝置簡介

TVQC系列電壓無功綜合自動補償成套裝置（簡稱無功補償成套裝置），適用于35～220kV變電站6kV、10kV或35kV的電網中。裝置根據母線電壓的高低和無功功率的需求狀況，通過對變壓器有載調壓分接頭的自動調節和并聯電容器組的自動跟蹤投切，來實現對變電站電壓和無功的綜合控制，保證供電電壓質量和功率因數達到期望要求，從而達到降低電能損耗，減少電壓波動，提高設備利用率的目的。高壓無功自動補償裝置簡介28裝置的保護在設備安全運行上如何及時發現電容器的早期故障，發現故障后盡快的把故障電容切掉，是保證高壓無功補償設備安全運行、避免爆炸事件發生的根本條件而電容器早期故障的發現，用常規的電流保護不容易解決，原因是單只高壓電力電容器內部是由多個小單元電容器串聯而成，額定電壓分配在每個單元電容器上，電容器損壞時，首先是內部一個單元電容發生擊穿損壞，這時電流增大很小，用常規的電流保護不會動作。

電容器組綜合保護裝置設計有故障和事故有兩種保護。故障保護能及時發現電容器的早期擊穿故障，避免由故障發展到事故狀態。事故保護能避免事故擴大向上一級蔓延。故障保護設計有三個保護層面，第一層電壓不平衡保護，第二層1段過流保護，第三層2段過流速斷保護。電容器內部某個小單元電容發生擊穿短路時，電流雖然變化很小但零序電壓變化卻很明顯，每組電容器的零序電壓是由并聯在每相電容器上的PT構成開口三角檢出的，不受任何外界及電源不平衡的影響，只有電容器組三相容量發生不平衡時才會出現，所以這種保護能準確及時的發現電容器的早期故障，盡快的把故障電容器切除掉，避免爆炸事件的發生。1段過流保護和2段過流保護過電流的整定值整定在額定電流的1.25-1.45倍，并與時間定值配合使故障保護更加可靠，保證設備安全運行，使電容器有故障發生時不會發生爆炸著火事故。裝置的保護29裝置功能

裝置可同時控制2段母線上的6組電容器組分別補償和2臺主變有載調壓。根據電壓、無功、理想功率因數自動投切電容器組和調節變壓器有載調壓分接頭，使功率因數和電壓達到期望要求。通過遠動、自動選擇方式，可選擇四種工作方式：調壓遠動、補償自動；調壓自動、補償遠動；調壓遠動、補償遠動；調壓自動、補償自動。裝置接入母線進線總開關和母聯開關的輔助接點信號后，通過設置可識別變電站的各種運行方式。（1）自適應：裝置自動識別變電站的各種運行方式；（2）并列運行：手動設定兩臺主變同時運行；（3）Ⅰ#主變帶本段：手動設定對Ⅰ主變帶本段運行；（4）Ⅰ#主變帶全站：手動設定對Ⅰ主變帶全站運行；（5）Ⅱ#主變帶本段：手動設定對Ⅱ主變帶本段運行；（6）Ⅱ#主變帶全站：手動設定對Ⅱ主變帶全站運行；（7）分列運行：手動設定，兩臺主變同時運行。裝置功能30自動識別并顯示調壓開關檔位信息，具有拒動、滑檔、調檔反向報警閉鎖等保護功能；可實時顯示主變低壓側電壓、電流、功率因數及電容器投切狀態等。根據補償容量靈活分組，最多可分6組，等容循環投切，先投先切，保證同一電容器組在小于放電時間內不再次投入。針對負荷變化較大的場合（負荷存在驟變），專門設計了過補速切功能，適用于鋼廠等廠礦企業。具有完善的保護功能：1）過壓、失壓閉鎖保護功能；2）拒動閉鎖保護功能；3）每組電容均具有開口三角電壓保護及1段過流保護和2段電流速斷保護；4）故障閉鎖保護功能，能自動將故障組隔離，不影響其它電容組的投切。具有RS485、RS232和RS422通訊接口，可以和變電站綜合自動化調度終端聯網，達到“四遙”功能，實現無人值守。裝置配置不同電抗率的電抗器，以限制合閘涌流和抑制高次諧波，改善網絡電壓波形。額定電抗率為0.1～1％的電抗器用于限制合閘涌流；額定電抗率為4.5～6％的電抗器用于抑制5次及以上諧波；額定電抗率為12～13％的電抗器用于抑制3次及以上諧波。無功補償原理配置實際講解課件31產品結構及特點標準型裝置裝置放置在電容室內，把每組的真空接觸器、避雷器、隔離開關、放電線圈、電抗器以及電容器集中放置在一個柜子內，每臺是獨立的一套單元，可以獨立的進行投切控制及保護。采用分體式柜體，方便運輸和安裝；運行更加安全可靠；每組電容器放在一個分體柜內，一旦出現故障，不會對其它部件造成影響；便于維修，可分組檢修，不影響其它設備的正常運行。產品結構及特點32戶外箱式裝置戶外型裝置把整套裝置裝在一個戶外箱體內（歐式箱變外形，外殼隔熱，強冷散熱），適用于：戶外變電站、箱式變電站、及無電容室的戶內變電站。戶外箱式裝置33無功補償原理配置實際講解課件34謝謝！山東新科特電氣有限公司謝謝！山東新科特電氣有限公司35高壓無功補償淺談山東新科特電氣有限公司高壓無功補償淺談36主要內容一、無功補償原理、意義及補償容量的確定二、高壓無功補償的方式與裝置主要內容37一、無功補償原理及意義1、無功補償的原理當電網電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時，電阻性電氣設備如白熾燈、電熱器等從電網上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。電感性電氣設備如電動機和變壓器等由于在運行時需要建立磁場，此時所消耗的能量不能轉化為有功功率，故被稱為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。在選擇變配電設備時所根據的是視在功率S，即有功功率和無功功率的矢量和：

無功功率為:有功功率與視在功率的比值為功率因數:一、無功補償原理及意義1、無功補償的原理無功功率為:有功功38無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網損耗增加，系統電壓下降。故需對其進行就近和就地補償。并聯電容器可補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率QC等于感性無功功率QL時，電網只傳輸有功功率P。根據國家有關規定，高壓用戶的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶的功率因數應達到0.85以上。無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網損耗增加，系統電壓下降。39無功電流有功電流LOAD補償前無功電流有功電流LOAD補償前40無功電流有功電流LOAD補償后無功電流有功電流LOAD補償后412、無功補償的意義1）減少電能損耗2）提高電壓質量3）增加設備輸電能力4）提高電力系統穩定性3、無功補償容量的確定如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數為：

在實際工程中首先應根據負荷情況和供電部門的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后再計算電容器的安裝容量：2、無功補償的意義42式中:Qc一電容器的安裝容量，kvarP一系統的有功功率，kWtan￠1--補償前的功率因數角,cos￠1--補償前的功率因數tan￠2--補償后的功率因數角,cos￠2--補償后的功率因數采用查表法也可確定電容器的安裝容量。式中:43二、高壓無功補償的方式與裝置Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償Ⅱ、10kV（6kV）線路的無功補償Ⅲ、變電所10kV（6kV）母線的無功補償二、高壓無功補償的方式與裝置Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功44Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償（也稱“隨機補償”、“隨器補償”）補償原理補償容量的確定TWB型無功就地補償裝置Ⅰ、異步電動機及變壓器的空載無功功率補償45補償原理1）電動機空載無功功率補償就是當單臺電動機在7.5kW及以上時，以電動機的空載無功功率為基數，乘以適當補償系數進行電容量的配置，實行就地補償。這種補償方式是將電容器安裝在電動機旁，電容器與電動機直接采用一套控制和保護裝置或接在控制刀閘的下樁頭和電動機一起投切。2）變壓器為完成電能的變壓和傳輸，必須從電網中吸收無功功率用來建立主磁通，這是必不可少的。輸配電網絡中成千上萬臺配變消耗著大量無功功率。變壓器空載無功功率補償就是隨變壓器配置一定數量的電容器，用電容器發出的無功功率來供給變壓器完成主磁通的建立，而不從電網吸收無功功率來建立主磁通。補償原理46補償容量的確定1）利用電動機空載電流計算補償容量①按下式計算補償電容器容量Qc

式中:K—為補償系數,一般取K=0.9，Ue—為額定電壓（kV）②實測空載電流,代入⑴式中得Qc2）變壓器隨器補償容量確定的原則：補償容量不超過配變空載無功功率即空載運行時不發生倒送。過補償會造成變壓器空載時無功功率倒送和產生電磁諧振，尤其在電源缺相運行時，可能發生鐵磁諧振過電壓，造成燒毀設備事故。Qc=KⅠ0%×Se/100Ⅰ0%—變壓器空載電流百分值Se—配變容量（kV）K－補償系數，一般取0.90補償容量的確定47TWB型無功就地補償裝置TWB型無功就地補償裝置48Ⅱ、10kV（6kV）線路的無功補償線路補償的原理線路補償容量的確定線路電容器安裝地點及具體容量采用線路電容器補償的優點線路自動補償裝置簡介Ⅱ、10kV（6kV）線路的無功補償49線路補償的原理

由于用戶端隨機、隨器、隨荷補償的不完全或未進行補償，線路上仍有大量的無功負荷在傳輸。采用在10kV（6kV）線路上并聯高壓電容器實現就近補償，以降低線路傳輸電流，降低線路損耗，這就是線路無功補償。線路補償容量的確定線路補償電容器裝置一般安裝在室外電線桿上，設有自動投切裝置，所以只能進行固定補償。為此選定的電容器容量必須為線路流動的最小無功負荷，否則會發生無功倒送。所以要進行線路無功補償就必須實測低谷時期無功負荷，然后確定無功補償容量。線路補償的原理50無功負荷沿線路均勻分布根據理論計算，從降低線損的角度看，以下補償容量和安裝位置為最佳值：電容器安裝組數離線路首端安裝距離電容器安裝容量線損電量下降百分比第一組第二組第三組12/3L2/3Q88.922/5L4/5L4/5Q96.032/7L4/7L9/7L6/7Q98.0由表可知：配電線路上電容器的安裝組數越多，降損效果越大，但這給運行維護帶來不便，相應的增加了工程投資，而且隨安裝組數增加，對應于增加單位補償容量所得到的無功線損下降率減少，因此，一般對于均勻分布負荷的配電線路，以安裝一組補償電容器為宜，最多兩組就足夠了。

無功負荷沿線路非均勻分布在一個供電區內，各條線路的負荷往往是不均勻的，不能機械套用以上公式和經驗數據，而應具體計算具體確定補償方案。在此不做詳細介紹。無功負荷沿線路均勻分布電容器安裝離線路首端安裝距離電容器安裝51線路用柱上式高壓無功自動補償裝置柱上式高壓無功自動補償裝置（以下簡稱裝置）適用于10千伏或6千伏配電線路中，通過對電容器的自動跟蹤投切，實現對線路電壓和無功的綜合控制，能有效的提高線路的功率因數、降低線路損耗、改善供電線路電壓質量。本裝置可根據用戶技術要求設定參數，裝置自行判斷、分析，通過時間、電壓、時間電壓、功率因數和電壓無功五種控制方式，實現高壓并聯電容組的自動投切。同時本裝置還具備完善的保護功能，具有電容器過流速斷保護、過流保護、過電壓保護、欠電壓保護、電容器延時保護、機構故障保護、缺相保護、拒動保護和日動作次數限制等功能，還具有有線和無線通訊功能。本裝置選用電容器投切專用真空接觸器作為電容器的投切開關。將接觸器、控制電源變壓器等放置在不銹鋼箱體內，自動控制裝置放在小控制箱內，并與高壓并聯電容器及跌落式熔斷器、避雷器等安裝在一根線桿上，結構緊湊，安裝調試方便。

采用線路電容器補償的特點線路電容器補償裝置結構簡單、造價低，容量選擇適當，補償效果也較好，缺點是運行環境惡劣、維護困難。

線路用柱上式高壓無功自動補償裝置采用線路電容器補償的特點52Ⅲ、變電所10kV（6kV）母線的無功補償（也稱“變電站集中補償”）補償原理變電所電容器容量的確定變電所電容器自動投切裝置TVQC型高壓無功自動補償裝置簡介Ⅲ、變電所10kV（6kV）母線的無功補償53

補償原理一般用戶端補償和線路補償很難全部補償掉用戶所需無功功率。特別是我國特定的經濟狀況，許多地區用戶補償和線路補償由于經濟條件所限，補償裝置很少，所以有大量無功功率要由上一級電網經過主變壓器流入配電網絡。變電所10kV（6kV）母線無功補償指在變電所10kV（6kV）母線上并聯電容器組，用其發出的無功功率滿足變電所下級10kV（6kV）配電網絡的需要。補償原理54變電所電容器容量的確定1、一般新上變電所電容器補償容量按主變容量的10-30%配置。2、按實際無功負荷進行配置，一般取正常無功負荷偏低一點進行配置。具體確定方法參見以下說明。只裝設一組電容器一組電容器容量應按以下原則進行配置：取一ＱC讓下圖（b）中陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補償效果越佳。24小時無功負何變化及補償容量確定圖注：圖(a)表示的是連續24小時實際無功負荷的變化情況。圖(b)是將24小時無功負荷按從小到大的順序排列的無功負荷圖，便于問題的分析。變電所電容器容量的確定注：圖(a)表示的是連續55裝設多組電容器一般按最大無功負荷配置電容器總容量，然后分成幾組，每組容量為Qc/N，再確定每組由幾個電容器并聯而成，每組通過一個接觸器并網運行。圖中所示電容器組數越多，補償效果越好。QC1、QC2取值應使下圖陰影部分面積盡可能小，一般陰影部分面積越小補償效果越佳。24小時無功負何變化及補償容量確定圖裝設多組電容器56變電所電容器自動投切裝置近年來，隨著計算機應用技術的普及和電力科技水平的提高，一些電力部門和科研院所相繼開發和研制了用于10千伏母線補償電容器的自動投切裝置，即把變電所主變分接頭的調節與電容器投切進行綜合考慮，既保證電壓合格率，又保證電容器最大投入。電壓無功九域圖控制原理

在保證電壓質量合格的前提下，確保電容器最大投入，即電容器盡可能作為無功補償之用，盡可能不作調壓之用，分接頭作為調壓之用。這是變電所電容器投切和主變分接頭調整綜合自動控制裝置動作的基本原則。以下用傳統的電壓無功控制九域圖進行具體說明：變電所電容器自動投切裝置電壓無功九域圖控制原理57U+---代表電壓上限，一般取10.7kVU----代表電壓下限，一般取9.3kVQ+---代表正向無功負荷值Q----代表反向（倒送）無功值九域圖動作說明表

U+---代表電壓上限，一般取10.7kV九域圖動作說明58電壓無功九域圖控制存在的問題傳統的九區圖法存在的主要問題是：控制策略是基于固定的電壓無功上下限而未考慮無功調節對電壓的影響及其相互協調關系；用于運算分析的信息有分散性、隨機性的特點,這造成了控制決策的盲目和不確定性,實際表現為設備頻繁調節。例如:當系統電壓正常而無功不正常，同時又無足夠的電容器組投切，而一天內變壓器分接頭動作次數之和未達其限定值時，采用傳統的九區圖控制將導致變壓器分接頭頻繁動作。因此基于九區圖表現的問題引入了基于模糊理論的電壓無功控制策略，即考慮采用無功模糊邊界的調節方式。將電壓狀態引入無功調節判據,把原先固定的電壓上下限邊界以內及原有的3區和6區增加受無功影響及相互影響的模糊區域，這就形成了電壓無功的十二區模糊控制策略。電壓無功九域圖控制存在的問題59電壓無功十二區圖控制原理

TVQC系列裝置采用比傳統的九區圖更為優化的十二區圖模糊算法。其中電壓上、下限是根據電壓合格范圍確定的，無功上、下限是根據每組電容器容量及理想功率因數確定的。考慮到投切一組電容器時引起的電壓、無功的變化值，分接頭調節一擋引起的電壓、無功的變化值，從而使電壓及無功的邊界也隨之靈活的改變。這種方法充分考慮了電壓無功動態平衡,減少了設備的動作次數,保證了電容器和分接頭動作合理、有效。例如,當電壓較高(未越限)而無功不是太缺(根據舊邊界,無功越下限)時,按照模糊新Q邊界,可以不投電容器,避免了因投電容器引起電壓進一步升高,越上限,從而導致不必要的分接頭調節的情況。控制策略圖如下：電壓無功十二區圖控制原理60邊界量說明：UU——分接頭調節一檔引起的電壓最大變化量UQ——投切一組電容器引起的電壓最大變化量UH——電壓上限Q——無功需求量UL——電壓下限值QL——無功需求量下限值QH——無功需求量上限值

邊界量說明：UU——分接頭調節一檔引起的電壓最大變化61控制方案如下（調壓時采用升壓升檔，降壓降檔）：分區編號第一方案第二方案1切除電容器變壓器降壓2變壓器降壓切除電容器3切除電容器無4切除電容器變壓器升壓5變壓器升壓切除電容器6變壓器升壓無7變壓器降壓無8變壓器降壓投入電容器9投入電容器變壓器降壓10投入電容器無11變壓器升壓投入電容器12投入電容器變壓器升壓0理想區域，不動作控制方案如下（調壓時采用升壓升檔，降壓降檔）：分區編號第一方62高壓無功自動補償裝置簡介

TVQC系列電壓無功綜合自動補償成套裝置（簡稱無功補償成套裝置），適用于35～220kV變電站6kV、10kV或35kV的電網中。裝置根據母線電壓的高低和無功功率的需求狀況，通過對變壓器有載調壓分接頭的自動調節和并聯電容器組的自動跟蹤投切，來實現對變電站電壓和無功的綜合控制，保證供電電壓質量和功率因數達到期望要求，從而達到降低電能損耗，減少電壓波動，提高設備利用率的目的。高壓無功自動補償裝置簡介63裝置的保護在設備安全運行上如何及時發現電容器的早期故障，發現故障后盡快的把故障電容切掉，是保證高壓無功補償設備安全運行、避免爆炸事件發生的根本條件而電容器早期故障的發現，用常規的電流保護不容易解決，原因是單只高壓電力電容器內部是由多個小單元電容器串聯而成，額定電壓分配在每個單元電容器上，電容器損壞時，首先是內部一個單元電容發生擊穿損壞，這時電流增大很小，用常規的電流保護不會動作。

電容器組綜合保護裝置設計有故障和事故有兩種保護。故障保護能及時發現電容器的早期擊穿故障，避免由故障發展到事故狀態。事故保護能避免事故擴大向上一級蔓延。故障保護設計有三個保護層面，第一層