淺談無功補償在配電系統中的幾點認識

田傳明

摘 要：配電系統中，無功功率平衡是保證電能質量的必要條件，無功功率平衡狀況決定了電力系統的運行電壓水平。在配電系統中，可以對主變、配電線路、配變、低壓線路及用電設備等主要配電設備以及其各環節的設備采取電容補償，以此來滿足電力系統的無功不足，進而達到提高電壓穩定性、維持電壓水平、降低電網損耗等目的。本文就無功補償的原理、補償裝置、補償方法以及無功補償的現實意義等方面進行了簡要介紹。

關鍵詞：配電系統 電能質量 無功補償

中圖分類號：TM642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0235-01

1 無功補償的原理

交流電通過純容性或者純感性負載，并不做功，該部分電功率仍會回輸到電源，該部分功率即為無功功率，實際電器負載一般不可能為純容性負載或者純感性負載，大部分是混合性負載，這樣當交流電流通過它們的時候，就有部分電能不做功，此時的功率因數就小于1，在這種情況下為了提高電能的利用率，就需要對電器負載進行無功補償。通常來講，我們把具有容性功率負荷的裝置和具有感性功率負荷（如電動機、變壓器等）的設備一同并聯接在一個電路中，使他們兩者的電流達到相互抵消，電路能量在兩種設備負荷之間達到相互交換，這時感性負荷自身所需要的無功功率就可從容性負荷設備輸出的無功功率當中得到全部補償，使得電路中電流的矢量與電壓矢量的夾角很小，從而提高電路效率，進而達到提高電能率的目的，這就是電路無功功率補償的原理。

2 無功補償的原則與方法

2.1 電力電容器應用于無功補償裝置的缺點

電力電容器只能進行有級調節，不能進行平滑調節；電壓特性不好，由于無功出力與電路電壓的平方成的正比，當電力系統中的電壓降低時，補償效果就會降低，而當電路電壓升高時，就會對用電的設備達到過補償，使其端電壓提高過分，超出規定的標準，就很容易損壞設備的絕緣件，發生設備故事，對短路穩定性差，切除后有殘余電荷，無功補償精度低，容易影響補償效果；設備安裝空間狹小，通風不良，電容器運行溫度若高于70度時，易發生膨脹爆炸；電路中電容器的使用壽命就會較短等等。

2.2 應用電力電容器當做補償裝置的基本方法

將電力電容器應用于補償裝置，主要采用的方式有串聯補償、并聯補償這么兩種方法：（1）串聯補償方式：串聯補償就是指將電容器件直接串聯在高電壓輸電線路中直接對電路進行補償，達到改善輸電線路的參數，降低電路電壓的損失，達到降低輸電線路損耗、提高其輸送電力的能力。高壓遠距離輸電線路上常采用這種串聯補償的方法，現在用電單位都很少采用。（2）并聯補償方式：并聯補償方式就是把電容器件直接和被補償扥電器設備并連到同一個電路上，以達到提高功率因數的目的。采用這種補償方法所用的電力電容器常被稱為并聯電容器，這種補償方法目前大部分企業都是采用這種設計。將電容器安裝在電路中進行無功功率補償，通常可采取分散補償、集中補償和個別補償等形式：集中補償方式就是把電容器件組集中安裝在用電設備變的一次或二次側的母線上，這種補償方法，安裝簡便，運行可靠，利用率較高，適用于負荷較為集中，離配電母線較近，補償容量較大的場所，變電站常采用集中補償方式。在變電站中進行無功補償，若母線采用單母線接線方式，并聯補償電容器一般分成容量均等的若干組分別接于變壓器的低壓側，并根據變壓器的實際負荷情況進行分組投切，若母線采取單母線分段接線方式，則將并聯補償電容器按組平均分到各段母線上，以取得最佳補償效果。進行對用電變電站集中補償，主要的目的就是使輸電網的無功功率達到平衡，輸電網的功率因數達到改善，使系統終端的變電所的母線電壓得到提高，使變電站主變壓器以及高壓輸電線路的無功損耗得到補償。分散式補償就是在車間配電室或變電所各分路的出線上安裝電容器件組，這種方式可以與負荷部分的變化同時投入或切除。這種補償方法效果也較好。比如對變電所的配出線路進行分散補償，線路補償主要是提供線路和公用變壓器需用的無功，關鍵在于選擇補償地點和補償容量，主要有以下兩種情況：若該配出線路負荷均勻分布，那么根據該線路的線路總長、線路總電阻、平均無功負荷、平均電壓，以及在線路上裝設的電容器總容量和單組容量，本著將線路無功線損降低到最小的原則制定出該線路上的最有補償方案，確定裝設電容器組的最佳位置和最優補償容量；若該配出線路負荷分布不均時，根據該線路的實際負載情況，依據線路長度、電阻值等進行優化補償簡化計算，根據現實負載情況，制定最優補償方案將無功線損補償到最小。通常為運行維護方便，補償電容器組的數目一般不宜超過3組。個別補償方式就是指補償是針對單臺的用電設備采用就近補償的方式進行補償，其方法就是直接把電容器件和單臺用電設施共同的接在一個電氣回路中，使用一臺開關同時控制，使得電容器和電器負載實現同時投運或切除。

3 無功補償的價值

對用電企業而言，在有功功率一定的情況下，功率因數越高，在滿足用電需要的前提下，供電線路和變壓器的容量可以相應的變小。根據國家供用電規則規定：電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到以下標準：高壓供電的工業用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為 0.9以上；100KVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；低壓供電的農業用電，功率因數為0.80以上。在一定的電壓下向負載輸送一定的有功功率時，負載的功率因數越低，通過輸電線的電流越大，導線電阻的能量損耗越大。因此，提高負荷的功率因數，可使輸電線的電流變小，系統的線路電壓損失也就越小，有利于系統電壓的穩定，減少了線路的壓降損耗，進而減少發電機送出的無功功率和通過線路、變壓器傳輸的無功功率，增加電網中有功功率的輸送比例，進一步改善電壓質量、提高線路和變壓器的輸送能力。

4 結語

在電力電路中，通過安裝電力電容器等作為補償裝置來提高配電系統的功率因數，對電網的降損、節能、安全可靠運行和提高電能質量有著極為重要的意義。

參考文獻

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