淺談無功補(bǔ)償在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

周柏輝

（東莞市樟木頭供電公司，廣東 東莞 523000）

國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高促進(jìn)了人們對電力的需求，同時也對供電的可靠性和供電質(zhì)量的要求越來越高。如今，電力短缺制約著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加上配電網(wǎng)建設(shè)滯后，大量的無功功率在電網(wǎng)中流動形成線損，降低了電能的電壓質(zhì)量和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。無功補(bǔ)償是目前節(jié)能降耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量最經(jīng)濟(jì)、最有效的方式之一。無功補(bǔ)償，是指在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，從而提高供電效率，改善供電環(huán)境。無功補(bǔ)償在配電網(wǎng)中是不可或缺的。

1 無功補(bǔ)償?shù)脑砑耙饬x

在交流電路中，由電源供給負(fù)載率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率。無功補(bǔ)償?shù)牡览砭褪菍⑼浑娐分械碾姼须娏髋c電容電流方向互差180 ℃，可采用一定比例安裝特定的電容元件，實(shí)現(xiàn)通過電磁元件中的電路達(dá)到相互抵消電流，電流矢量與電壓矢量的夾角縮小，從而能顯著提高電能作功。采用無功補(bǔ)償方式具有重要的現(xiàn)實(shí)作用。

（1）依據(jù)用電設(shè)備的功率因數(shù)測算輸電線路的電能損失進(jìn)而進(jìn)行技術(shù)改造，能及時實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。

（2）用無功補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，達(dá)到降低能耗、改善電壓質(zhì)量，從而使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、減少損耗。

（3）依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況，動力配線的電力損耗約2%～3%左右，而使用電容增加功率因數(shù)后，能使總電流降低，進(jìn)而降低供電端與用電端的電力損失。

（4）改善供電品質(zhì)，提高功率因數(shù)，減少負(fù)載總電流及電壓降損。

（5）改善功率因數(shù)后線路總電流減少，降低機(jī)器設(shè)備和線路容量負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)降低溫度、延長設(shè)備壽命（溫度每降低10 ℃，壽命可延長1倍）。

（6）運(yùn)營能滿足電力系統(tǒng)對無功補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)測要求，消除因功率因數(shù)過低而產(chǎn)生的罰款。

（7）無功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量改善、降低損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力，能減少用戶電費(fèi)支出。

2 無功補(bǔ)償?shù)目傮w原則

電力網(wǎng)無功功率消耗的狀況得出，各級低壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置按照“分級補(bǔ)償，就地平衡”的原則能最大限度地減少傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率。

（1）網(wǎng)路總體平衡與節(jié)點(diǎn)局部平衡相結(jié)合，以局部為主。

（2）電力部門總體補(bǔ)償與用戶個體補(bǔ)償相結(jié)合，要盡可能地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償、就地平衡。

（3）高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主，并做到分散補(bǔ)償、相互補(bǔ)充。

（4）系統(tǒng)的降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，兼顧調(diào)壓。

（5）分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。集中補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)變壓器本身的無功損耗，并相應(yīng)減少變電所以上輸電線路的無功電力。分散補(bǔ)償能降低配電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗，實(shí)現(xiàn)變電所以下的配電線路向負(fù)荷端輸送的低線損。在中、低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補(bǔ)償為主。

3 無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/h2>

無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有以下幾種。

3.1 低壓就地?zé)o功補(bǔ)償

根據(jù)用電設(shè)備無功的產(chǎn)生量將單臺或多臺低壓電容器組并連用電設(shè)備，通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時投切。從源頭上轉(zhuǎn)化了無功能量，減少大量的線路損耗能量，提高配變利用率，降低了視在功率；無功補(bǔ)償與用電設(shè)備同進(jìn)同退；單個設(shè)備、占位小、安裝容易，真實(shí)有效地減少大量的視在功率，節(jié)電（節(jié)能）效果顯著，但是一次性投資金額較大，對自動補(bǔ)償控制器的響應(yīng)要求高，不易測量單機(jī)節(jié)電效果。

3.2 低壓集中、分組無功補(bǔ)償

將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷直接控制電容器的投切。低壓集中、分組補(bǔ)償，僅能補(bǔ)償無功能量對變壓器的“渦流效應(yīng)”引起的配變利用率過低，在一定程度上提高配變利用率；同時對無功能量起到阻隔作用，防止無功能量闖入上一級電網(wǎng)造成電壓的波動，降低網(wǎng)損。低壓集中無功補(bǔ)償，企業(yè)投資大而收益少，主要起到的是對低壓側(cè)無功的阻隔作用，對上游電網(wǎng)的貢獻(xiàn)大，社會效益大，而企業(yè)節(jié)約電費(fèi)的收益非常有限。

3.3 并聯(lián)電容器組

并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的 6～10 kV中壓母線上的中壓集中無功補(bǔ)償方式：當(dāng)用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又處于一定的高壓負(fù)荷時，能減少對電力系統(tǒng)無功消耗，起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，對無功能量起到阻隔作用，防止無功能量闖入上一級電網(wǎng)造成電壓的波動，降低網(wǎng)損，保護(hù)上游電網(wǎng)。同時便于運(yùn)行維護(hù)，社會效益巨大。

4 當(dāng)前配電網(wǎng)無功補(bǔ)償存在的問題分析

隨著人們對配網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，低壓側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。從靜態(tài)補(bǔ)償?shù)絼討B(tài)補(bǔ)償，從有觸點(diǎn)補(bǔ)償?shù)綗o觸點(diǎn)補(bǔ)償，都取得了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。但是，在實(shí)踐過程中也暴露出一些問題，必須引起重視。

4.1 補(bǔ)償方式問題

目前很多部門無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)還放在用戶側(cè)，即只注意補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)，而不是立足于降低電力網(wǎng)的損耗。如為提高某電力負(fù)荷的功率因數(shù)，增設(shè)1臺補(bǔ)償箱，這固然會對降損有所幫助。但是如果要實(shí)現(xiàn)有效的降損，必須通過計(jì)算無功潮流，確定各點(diǎn)的最優(yōu)補(bǔ)償量、補(bǔ)償方式，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。這是從電力系統(tǒng)角度考慮問題的方法。

4.2 諧波問題

電容器具備一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)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有放大作用，因而使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。另外，動態(tài)無功補(bǔ)償柜的控制環(huán)節(jié)，易受諧波干擾影響，造成控制失靈。

因而在有較大諧波干擾、又需補(bǔ)償無功的地點(diǎn)，應(yīng)考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視，致使一些補(bǔ)償設(shè)備莫名其妙地?fù)p壞。因而做無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)時必須考慮諧波治理。

4.3 無功倒送問題

無功倒送是電力系統(tǒng)所不允許的，因?yàn)樗鼤黾泳€路和變壓器損耗，加重線路負(fù)擔(dān)。無功補(bǔ)償設(shè)備的生產(chǎn)廠家，雖然都強(qiáng)調(diào)自己的設(shè)備不會造成無功倒送，但實(shí)際情況并非如此。對于接觸器控制的補(bǔ)償柜，補(bǔ)償量是三相同調(diào)的；對于晶閘管控制的補(bǔ)償柜，雖然三相的補(bǔ)償量可以分調(diào)，但是很多廠家為了節(jié)約資金，只選擇一相做采樣和無功分析。于是在三相負(fù)荷不對稱的情況下，就可能造成無功倒送。至于采用固定電容器無功補(bǔ)償用戶，在負(fù)荷低谷時，也可能造成無功倒送。選擇補(bǔ)償方式時，應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。

4.4 電壓調(diào)節(jié)方式的補(bǔ)償設(shè)備帶來的問題

有些無功補(bǔ)償設(shè)備是依據(jù)電壓來確定無功投切量的，這有助于保證用戶的電能質(zhì)量，但對電力系統(tǒng)而言并不可取。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(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時，無功的投切量可能與實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)，出現(xiàn)無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)。

綜上所述，10 kV配電網(wǎng)低壓側(cè)的無功補(bǔ)償工作應(yīng)更多地考慮系統(tǒng)的特點(diǎn)，不應(yīng)因電壓等級低、補(bǔ)償容量小而忽視補(bǔ)償設(shè)備對系統(tǒng)側(cè)的影響（包括網(wǎng)損）。如果需降損的線路能基于一個完善的補(bǔ)償方案進(jìn)行改造，則電力系統(tǒng)側(cè)的收益將比分散的純用戶行為的補(bǔ)償方式要大得多。

5 結(jié)束語

對配電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)、實(shí)現(xiàn)無功功率平衡，是一項(xiàng)建設(shè)性的降損技術(shù)措施。確定無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置和分布，需尋找技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案以提高配電變壓器出力，降低線損，提高電質(zhì)量。本文分析了3種配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式及配置原則，應(yīng)更多考慮系統(tǒng)的特點(diǎn)并有機(jī)結(jié)合起來靈活進(jìn)行無功補(bǔ)償，確保補(bǔ)償技術(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠，充分發(fā)揮補(bǔ)償電容器的補(bǔ)償效益，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

1 劉智德.農(nóng)村低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式淺析［J］.中國電力教育，2010（01）

2 王志.淺談 10kV 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償［J］.中國電力教育，2010（01）