配電網無功補償技術的探討

嚴 偉

山西省電力公司晉城供電分公司，山西晉城 048000

配電網無功補償技術的探討

嚴 偉

山西省電力公司晉城供電分公司，山西晉城 048000

隨著科技和經濟的發展，人們對于電力的可靠性和高質量都有了新的要求，而目前電網系統存在著無功分布不盡合理，甚至有的地區無功嚴重不足，電壓普遍較低的狀況，電力系統無功分布是否合理，直接關系到電能質量的優劣，甚至直接影響電網運行的安全性和經濟性。本文介紹了無功補償的特點和重要意義，并結合筆者自身實踐對無功補償的方式做了簡要探討。

電網；無功補償；技術

0 引言

目前，我國電力工業發展迅猛，電網快速擴張，電力負荷飛快增長，電壓等級越來越高，電網、發電廠以及單機容量也越來越大，電網覆蓋的地理面積在不斷擴大。但是，由于地理環境、燃料運輸、水資源及經濟發展規模等諸多因素的影響，致使電源分布不均衡，要保證系統的穩定和優良的電能質量，就必須解決遠距離輸電、電壓調節及無功補償等一系列問題。

電壓是電能質量的主要質量指標之一，直接影響著電網的穩定及電力設備安全運行、工農業安全生產、產品質量、線路損耗、用電單耗和人民生活用電。而無功功率是影響電壓質量的一個重要因素，可以說，電壓問題本質上就是無功問題，解決好無功補償問題意義重大。

1 無功補償的方式

1.1 變電站集中補償方式

針對輸電網的無功平衡，在變電站進行集中補償，補償裝置主要是并聯電容器，主要目的是改善輸電網的功率因數、提高終端變電所的電壓和補償主變的無功損耗。這砦補償裝置一般連接在變電站的二次電壓母線上，因此具有管理容易、維護方便等優點，但是這種方案對配電網的降損沒有作用。

1.2 低壓集中補償方式

目前，行業較普遍采用的另外一種無功補償方式是在配電變壓器380V側進行集中補償。通常采用自動補償控制器控制的低壓并聯電容器柜，容量在幾十至幾百不等，根據用戶負荷水平的波動投入相應數最的電容器進行跟蹤補償。主要目的是提高專用變用戶的功率因數，實現無功的就地平衡，對配電網和配電變的降損有一定作用，也有助于保證該用戶的電壓水平。這種補償方式的投資及維護均由專用變用戶承擔。目前，國內各廠家生產的自動補償裝置通常是根據功率因數來進行電容器的自動投切的，也有為了保證用戶電壓水平而以電壓為依據進行控制的。這種方案雖然有助于保證用戶的電能質量，但對電力系統并不可取。因為雖然線路電壓的波動主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統情況決定的。當線路電壓基準偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相去甚遠，出現無功過補償或欠補償。對配電系統來說，除了專用變壓器之外，還有許多公用變壓器。而面向廣大家庭用戶及其他小型用戶的公用變壓器。由于其通常安裝在戶外的桿架上，進行低壓無功集中補償則是不現實的，難于維護、控制和管理，且容易成為生產安全隱患。這樣，配電網的補償度就受到了限制。

1.3 配電線路補償方式

由于配電網中大量存在的公用變壓器沒有進行低壓補償，使得補償度受到限制。由此造成很大的無功缺口需要由變電站或發電廠來填，大量的無功沿線傳輸使得配電網網損仍然居高不下。因此，可以采用10kV戶外并聯電容器安裝在架空線路的桿塔上(或另行架桿)進行無功補償，以提高配電網功率因數，達到降損升壓的目的。由于桿上安裝的并聯電容器遠離變電站，存在保護不易配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環境和空間等客觀條件限制等工程問題，桿上無功優化補償必須結合實際情況要求來進行，補償點不能太多，控制方式應簡化，補償的容量不宜過大，接線宜簡單，保護方式也應當簡化。配電線路無功補償主要是針對10kV饋線上沿線的公用變所需無功進行補償。其有投資較小、回收快，補償效率較高，便于管理和維護，適合于功率因數較低且負荷較重的長配電線路。

1.4 用戶終端分散補償方式

目前，電力用戶的用電量大幅增長，企業、廠礦和小區等對無功需求都很大，直接對用戶末端進行無功補償，能極大降低電網的損耗和維持網絡的電壓水平。對于像企業和廠礦中的電動機這些容量較大，負荷平穩且經常使用的用電設備無功負荷宜單獨就地補償，而對于小區用戶終端，其用戶負荷小、波動大、地點分散、無人管理，因此應該開發職能免維、體積小、易安裝，造價低功能完善的新型低壓終端無功補償裝置。用戶終端分散補償可以降低線損率，減小電壓損失，改善電壓質量，進而改善用電設備啟動和運行條件，且能釋放系統能量，提高線路的供電能力。但由于低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側最大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負荷波動的不同時性，造成大量電容器在較輕載時的閑置，降低了設備的利用率。

2 結論

從實踐角度來講，無功補償的出發點往往放在用戶側，只注意補償用戶的功率因數，而忽略電力系統整體角度，要通過計算全網的無功潮流，確定配電網的補償方式、最優補償容量和補償地點，才能使有限的資金發揮最大的效益。另外，電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞，并且由于電容器對諧波的放大作用，將使系統的諧波干擾更嚴重。因而做無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又需要補償無功的地點，應考慮增加濾波裝置。此外，無功倒送會增加配電網的損耗，加重配電線路的負擔，是電力系統所不允許的。尤其是采用固定電容器補償方式的用戶，則可能在負荷低谷時造成無功倒送，應給予足夠重視。

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TM7

A

1674-6708（2010）28-0174-02

嚴偉，助理工程師，工作單位：山西省電力公司晉城供電分公司電能計量中心，主要從事電能計量工作