赵宏伟 张晓清 王步云 冯裕钊
摘要 本文深入分析了低压终端线路中的无功补偿问题。探讨了终端无功补偿设备与传统补偿设备的差异及应具的技术和特色，明确了该装置开发研究中应关注的主要问题及处理措施，指出开发专门终端无功补偿的必要性。
关键词 终端线路 无功补偿 配电网
1 引言
现代电网中，电动机等感性负荷占据相当大比重。它们在消耗有功功率的同时，也需要吸收大量无功功率。无功功率的出现不仅导致发电机出力下降，降低了输配电设备效率，而且还增大了网损，严重影响供电质量。目前，日本、美国等发达国家补偿度达到0．5以上，干网功率因数接近1．0，而我国仅为0．45。低压系统补偿中，主要采取变电所集中补偿方式，对大型用电设备则采取分散补偿［1，2，4，7］。
随着人民生活水平提高，低压用户，特别是住宅用户的用电量大幅增长。住宅设计推荐用电容量已达到40VA／m2以上。然而，由于厂矿单位、住宅小区、部队营区等配电线路更新改造速度相对滞后，导致线路末端电压远低于允许范围，洗衣机、空调等非照明负荷难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负载大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置，对无功功率需求很大，因而导致小区内部线路损耗显著增大。
解决这一问题，目前主要措施是增容，即扩大变压器和配电线路容量，从而提高供电能力。但是，增容一方面投资大，施工工程量大，周期长，另一方面由于末端无功仍需由低压侧集中补偿系统提供，输电线路利用效率仍然较低。因此，有效减小线路无功电流，不仅增大了有功输送能力，而且有利于降低变压器低压侧到末端负荷间的线路损耗，改善末端电压质量。研究开发线路终端用无功功率补偿装置具有明确的经济意义和社会效益。
2 基本分析
2．1 低压终端无功补偿
现有小区供电设计中，通常采用低压无功补偿柜进行集中补偿，即位于低压配电线路首端，如图1所示。相对于集中补偿，终端无功补偿位于低压配电线路末端的负载处，直接提供负载所需要的无功功率，进而减小低压配网的无功流量，降低线损和线路电压降。
《供电系统设计规范》（GB50052－95）指出，“容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿”。有资料表明，11
kW的异步电动机在一定条件下，进行单机无功补偿是经济合理的。按典型的8层2户型住宅单元计算，设备容量约为200 kW，计算容量达到40
kW以上，典型功率因数为0．7［3］。因此，单独设立无功补偿装置不仅满足设计规范，而且具有较高的投入产出比。
2．2 低压终端无功补偿优点
与集中补偿相比，低压终端无功补偿在运行效果和功能上，与分散补偿具有很多相似之处。可归纳为如下几个方面［4～6］：（1）线路电流可减少10％～15％，线损率可减少20％；（2）减小电压损失，改善售电电压质量，进而改善用电设备启动和运行条件；（3）释放系统容量，提高线路供电能力。在相同供电能力下，可节约线路投资。另外，还有助于减轻上级开关和接触器负荷，甚至降低其容量规格
2．3 低压终端无功补偿特殊性分析
研究发现，与低压集中补偿方式相比，终端无功补偿具有明显的特殊性。首先，线路末端负荷波动幅度大，基荷所占比重较小。在不同季节，工作日和节假日以及一天的不同时段，负荷幅值有很大变化；其次，负荷容量较小，地点分散，补偿的经济功率因数与集中补偿不同；第三，终端补偿一般没有预留安装位置，没有专人管理，并且通常需要分相控制。终端补偿与就地补偿和分散补偿也存在明显不同。就地补偿和分散补偿多应用于大容量单机负荷。补偿设备一般随设备的运行而投入，随设备的停运而切除，其检测、分析与控制相对简单。因此，传统集中补偿、就地补偿和分散补偿设备难以满足终端补偿需要，开发新型终端补偿装置具有重要意义。
基于以上分析，终端无功补偿装置应具有以下特点：（1）控制保护功能齐全完善，智能化程度高，免维护或少维护；（2）体积小，重量轻，适于墙内嵌入暗装或墙上挂装；（3）造价低， 
