高壓配電網無功補償探討和應用分析

賈 婷

西山煤電（集團）公司—馬蘭礦，山西太原 030205

當前時期，我國人民的各項生產及生活活動對于電力的應用日益加大，推動電網運行穩定性的不斷提升，減少電力系統的電能損耗，已經成為新時代的社會焦點話題。而就高壓配電網來講，其運行中由于受到諸多因素的限制，比其他的電網更容易出現運行問題，也更加難以維修，這就需要更好的保護措施來輔助其運行，無功補償的方式便在這種需求下實現了其在高壓電網中的寬泛應用，并且在不斷深入的應用中為電網的穩健運行發揮了諸多積極的作用。本文便是從這種無功補償的角度入手，首先對其做了相關的理論探討，然后又具體地分析了其在高壓配電網中的幾點應用。

1 無功補償的相關理論問題探討

作為目前電網運行中極為關鍵的一部分，無功補償為電網在當前時期的穩定運行發揮了不可替代的作用，它是無功功率補償的簡稱，即對于電網運行中產生的無功功率的一種具體功率補償，通過合理的補償裝置的使用來補償這種無功的功率因數，可以使配電網自身運行環境得到有效的改善及優化，其運行中的各種損耗也能夠得到有效的控制。本文下面就從對這種無功補償做一下理論探討：

首先，對無功補償中的無功功率做一下分析。電網在具體的運行中，必定會產生有功的功率以及無功的功率這樣兩種功率，而有功的功率能夠將電能轉化為諸如熱能、光能、機械能等其他各種形式的能力，從而維持用電設備進行正常的運行；無功的功率則不需要消耗電能，而是利用電路內部存在的磁場以及電場來進行工作，為電氣設備的正常運行提供其所需要的電功率，這種電功率則是維護磁場的主要支撐。無功功率是電網運行中不可避免的一種產物，而且它也是多數電器（如變壓器、電機、輸電線、熒光燈、電抗器等）進行運行的基礎保障，它不是無用的，相反具有非常重要的存在價值。但是，這種功率的存在也確實具有某種不利的影響，必須進行無功補償。

其次，就無功功率所具有的不利影響來講，一方面，無功功率在滿足各電器運行對于磁場需求的過程中，通過不斷地傳輸無功的功率，必將導致這些變壓器、電機等對于電能的持續的損耗，從而導致系統運行得不到贏得的經濟效益。而且，無功功率的存在必定會占據有功功率的位置，使電器輸出的有功功率減少，電能轉化能力就會降低。同時，無功功率還會加大變壓器以及相關線路的電壓降，使電網中的電壓處于不穩定的狀態。另一方面，無功功率和有功功率共同組成視在功率，這種視在功率又與電流存在著正比例關系，無功功率在有功功率維持不變的狀態下增加，就會使視在功率加大，從而引發電流的加大，最終使得變壓器、發電機、導線等各設備不得不增加容量。

第三，就無功功率的補償而言，它主要就是為了避免無功功率影響電網正常運行而采取的一種補償措施。一方面，工作人員通過提升系統的負載功率因數、降低用電設備及線路的負荷與容量，能夠使各種設備在降低功率的消耗量的基礎上達到對于自身工作效率的提升。另一方面，減少無功功率能夠使電網的電壓值趨于穩定、電力損耗不斷降低、電能質量得以提高，最終使整個電力系統實現了對于各種干擾運行的因素的有效抵抗，提升系統運行的穩定性能。

2 高壓配電網對于無功補償的具體應用分析

無功補償在維持電網運行所需要的足夠無功功率之外，能夠通過將多余部分的無功功率去除，從而達到對于電網運行環境的優化，目前我國正在大力地推動無功補償在全面合理的規劃及布局基礎上的分散補償的實施，力求推動整個電網的就地平衡。本文下面就針對無功補償在高壓電網中的應用進行一下分析：

1）配電網的自動跟蹤補償

目前，高壓配電網的管理人員主要利用固定及可變阻抗型，這樣兩種自動補償的裝置來進行無功補償，其中固定阻抗型的補償裝置，比如分組電容器等，具有比較高的裝置性能，能夠達到對于系統電壓無功補償的自動控制需求的滿足，且較為經濟、操作簡單，目前受到了諸多高壓配電網管理人員的青睞。而可變阻抗型的自動補償裝置，如STATCOM以及SVC等，具有非常高的補償精度與極快的補償響應速度，但是它的造價比較高，除了電力系統外的一般電力用戶都不太使用這種補償裝置。再以濾波器這種無功補償的裝置來講，它通過允許有用的信號通過，而盡可能衰減無用信號，能夠達到對于有用功率的極大的提升。如下圖所示：

2）配電網的無功分散補償

當前時期，高壓配電網的應用在經濟發展的推動下逐漸增加，各種電力用戶對于無功功率的控制要求也逐漸加大，配電網管理人員在用戶的末端對電網實施無功補償，必定能夠達到補償工作的事半功倍，使補償工作實現最高的綜合性能以及最佳的經濟效益。利用這種無功分散補償的方式又成為分組補償，利用分散進行補償，主要是借助于將電容器組裝設在具有較低的功率因數的終端配電網高壓或者是低壓的母線位置等，從而使無功功率因數得以調整，最終達到對于功率因數的校正和調整。這種補償方式關鍵是用來對電壓進行調整，使電壓質量得以改善，避免電壓的損失，從而為系統運行提高其供電能力。但是，這種方式的應用需要以配電變壓器的低壓側所具備的最大無功需求作為基礎來調整容量，而不同變電器的低壓側又具有不同的負荷波動狀況，這就會導致某些大容量的電容器在低負荷狀態處于被閑置的狀況。

3）配電網的線路無功補償

工作人員在高壓配電網中實施的線路無功補償，主要是通過為配網線路所在的線路塔桿位置進行電容器的安裝，從而對配電網進行功率因數的調整，最終使補償工作順利實現，也可以有效地避免其他補償所產生的線損。但是，這種補償方式較難以確定具體的補償容量，經常會造成補償的過度或者是不足等問題，而電容器在電線桿上的過多安裝，也會造成潛在的危險因素。所以，做好無功補償容量的選擇是極其必要的，即通過在《電工手冊》查詢所負載功率的有關數據，如線路的功率因數如果要從0.7增高到0.95時，則每kW功率所需電容補償的量是0.691千乏（無功功率=Iusinφ，單位是乏或者千乏，其中IU 是容量，其單位為伏安或者是千伏安）。而且，在無功功率產生降低或是升高問題時，有功的功率不會變，但是在降低的情況下，其電流也要降低，這樣就會使線路的損耗降低，反過來，線路的損耗就要升高，且功率的因數降低。工作人員還可以采用簡單的辦法，如選擇變壓器功率的30%～40%的范圍進行補償，以350的變壓器為例，其補償容量可選擇為120Kvar。

3 結論

高壓配電網的穩健運行對于無功補償工作存在著極大的需求，配網管理人員一定要積極地針對電網的具體運行特點及無功狀態，來選用合理的無功補償方式對其進行無功補償。

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