中低壓配電系統(tǒng)無功補償優(yōu)化解析

田曉民

摘要 文章就中低壓配電系統(tǒng)中的無功補償優(yōu)化技術(shù)的一些實施方式和特點進行論述，對目前無功補償技術(shù)在中低壓系統(tǒng)中的應(yīng)用情況進行介紹，并根據(jù)情況提出對于優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用上應(yīng)該注意的一些基本問題，指出了實施無功補償優(yōu)化技術(shù)能夠提高電網(wǎng)的安全運行水平和經(jīng)濟運行水平，提高電網(wǎng)中的電壓質(zhì)量，達到配網(wǎng)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 無功補償；系統(tǒng)優(yōu)化；中低壓配電系統(tǒng)；優(yōu)化解析

中圖分類號：TM714 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0172-02

1 在中低壓配電系統(tǒng)中實施無功補償優(yōu)化的原因

現(xiàn)代社會經(jīng)濟快速發(fā)展，人民生活質(zhì)量不斷提高，電能的應(yīng)用也日益擴大，需求日益增長，客戶對供電的質(zhì)量和電的安全性提出了更高的要求。但是隨著用電負荷的不斷增加，電量的需求不斷增加，不但影響了電力系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且也改變了電源在電力系統(tǒng)中的分布，使得系統(tǒng)中的無功分布不合理，造成局部地區(qū)電壓水平偏低，無功分布不足的情況。而隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，在這樣的供電情況下，如果系統(tǒng)再額外受到較大的干擾，系統(tǒng)就有可能在電壓薄弱的地方崩潰，影響供電。而無功補償這時就能作為一個重要的手段，來提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，成為電網(wǎng)建設(shè)中的一個重要的組成部分。在中低壓配電系統(tǒng)中實施無功補償優(yōu)化主要用就是在優(yōu)化配電系統(tǒng)中的經(jīng)濟運行的同時進一步提高系統(tǒng)中的電壓質(zhì)量和系統(tǒng)的安全運行能力，節(jié)約能源，降低消耗，提高無功電壓自動化控制的水平。無功補償優(yōu)化技術(shù)對提高電網(wǎng)的安全運行水平、經(jīng)濟運行水平以及電網(wǎng)質(zhì)量都有非常重要的作用。

2 無功補償及其特點

1）無功補償就是指為了滿足電力網(wǎng)、負荷端電壓水平、經(jīng)濟運行的要求，在負荷端和電力網(wǎng)設(shè)置的無功電源，比如調(diào)相機、電容器等等。

2）用戶使用的低壓端的無功補償裝置經(jīng)常是按照用戶自己無功負荷的系數(shù)變化來自動的進行投切以補償電容器，進而達到對電壓的動態(tài)控制，不再需要將無功電能反送向高壓線路。當(dāng)然，如果在配電網(wǎng)里，每個用戶的低壓側(cè)都配置了足以使用的無功補償裝置，那么配電線路中的有功功率損失消耗就能達到最少，無功電流達到最小，達到理想中的效果。在線路中流動的電流，當(dāng)無功電流比較小的時候，線路的壓降就會減少，電壓的波動也會相應(yīng)的減少。在低壓配電系統(tǒng)中的無功補償裝置具有下面的一些優(yōu)點：①裝置安裝位置靈活方便。裝置的安裝對環(huán)境的要求并不高，相應(yīng)配套設(shè)備也不多，損壞時維修起來方便，安全性也比較好。②使用該裝置的投資少。因為電壓的等級比較低，所以投資也僅是同等容量高壓類補償裝置的一半甚至更少。③投切靈活。該裝置能夠根據(jù)線路中無功電流的變化來自動的對電容進行投入或者切除，達到平衡。④與高壓補償裝置高投入的投切成本來說，低壓裝置更適合普通用戶的使用。

3 低壓配電系統(tǒng)的無功補償優(yōu)化

1）對動態(tài)補償控制的優(yōu)化方案。目前大多說商戶和居民使用的是節(jié)能型的日光燈照明和空調(diào)等一系列感性的用電設(shè)備，使用的功率比較低。這時如果使用性能比較好的小型的動態(tài)無功補償裝置，并且將這些裝置安裝在用戶集中使用的供電箱中，就能夠構(gòu)成新的動態(tài)的補償優(yōu)化方案。采用這種新的改進措施以后，能夠有效地補償電路中的電流從變壓器到用戶所使用的集中配電箱的這一段電路中所造成的線路損失。

2）采取就地補償?shù)拇胧Ｔ谟脩羰褂玫亩丝诓捎玫蛪壕偷匮a償?shù)拇胧┦潜容^符合科學(xué)的一種無功補償方式，采用這種自動控制裝置能夠提高線路中電流的功率因數(shù)，進而達到動態(tài)管理和無功補償?shù)膬?yōu)化目的，減少電流在線路中的損耗。不然的話，即便在線路關(guān)口的功率因數(shù)非常高，線路的有功功率損耗也不會有效地降低。

3）動態(tài)補償新技術(shù)的應(yīng)用推廣。①采用自動化的控制器。在一些地區(qū)，低壓用電系統(tǒng)采用的是工業(yè)微電腦自動化控制器來自動的控制電容進行投切。這樣的控制器內(nèi)部設(shè)計有電壓保護，可以防止因為系統(tǒng)過電壓而引起的損壞電容器的情況，還能夠進行投切限制、投切時間的設(shè)定。對無功補償?shù)膶嶋H容量也能夠根據(jù)現(xiàn)場的需要臨時現(xiàn)場配置，在實際的使用中，我們能夠根據(jù)儀表的測量數(shù)值或者通過理論上的計算方式來確定應(yīng)該補償?shù)娜萘俊?yīng)用起來十分方便靈活，特別是適合低壓用戶隨機補償使用，能夠有效地提高用電設(shè)備的用電效率，大大降低電流在線路中的消耗。②采用智能低壓無功補償裝置。該裝置內(nèi)部具有經(jīng)過優(yōu)化的無功補償程序，它可以對功率因素和投切時間等參數(shù)進行設(shè)置，可以按照用戶需求進行動態(tài)無功補償，同時，可以將共補和分相分組補償集合。采用這種裝置，能夠解決電容器投入時出現(xiàn)的浪涌電流問題，不會產(chǎn)生諧波，能夠提高中低壓配電系統(tǒng)的可靠性。

4 中壓配電系統(tǒng)的無功補償優(yōu)化

1）中壓配電網(wǎng)中無功補償?shù)囊恍┨攸c。中壓配電網(wǎng)使用無功補償必須注意系統(tǒng)的相關(guān)特點，不能因為電網(wǎng)中的電壓補償容量小、等級低就忽視補償設(shè)備在系統(tǒng)中對系統(tǒng)側(cè)的一些影響。如果能夠設(shè)計一個比較完善的、合理的補償方案對需要降低損耗的線路進行配置，那么電網(wǎng)系統(tǒng)得到的收益就會比分散的單純的用戶行為的無功補償方式多得多。中壓配電系統(tǒng)線路的分散補償主要是根據(jù)每一條線路的負荷選取一個到三個位于配電線路末端中心的端點來進行補償。在每個點上安裝一臺大容量的電容器。這種補償最主要的是對配電線路的本身以及它所在的變壓器產(chǎn)生的無功損耗進行補償。它的作用主要是降低損耗，在此同時，又能夠提高電源線路的末端電壓。如果線路的電容器在固定安裝的時候不需要投切，那么容量就不宜選擇的過大，要防止線路在低谷負荷時輸送無功功率到變電站。

2）中壓配電系統(tǒng)的無功補償優(yōu)化。在中壓配電網(wǎng)中的無功補償系列裝置的調(diào)整和優(yōu)化應(yīng)該依照無功負荷的相關(guān)需求進行，這里主要包括下面的幾點：①增加母線的電容器。傳統(tǒng)的無功補償進行優(yōu)化的方法就是在母線上添加一組或者幾組線路電容器，然后再利用斷路器來進行電容器的投切操作。這種傳統(tǒng)的補償方法在進行斷路器投切時十分的麻煩，特別是斷路器進行頻繁操作時；不能快速對無功負荷進行跟蹤；當(dāng)電容器分組比較少的時候，就容易發(fā)生欠補或者是過補的現(xiàn)象，而電容器分組多的時候斷路器和保護等一些附屬的設(shè)備就要相應(yīng)的增加，進而也增大了電容器所占的面積。②使用電壓無功補償自動控制技術(shù)。VQC使用“井”字型的原理進行無功電壓控制時，測量的精度比較準(zhǔn)確，功能比較齊全，效果也很好。但是這種方法要求電容器的每段母線至少要分成兩組，不然就會失去意義；而且這種方法因為需要頻繁的對變壓器的分解開關(guān)以及電容器上的投切開關(guān)進行調(diào)整，所以降低了安全性與可靠性。

5 對目前社會上中低壓無功補償優(yōu)化的認識

中壓配電網(wǎng)中的無功補償應(yīng)該主要對配電變壓器的低壓側(cè)進行集中補償，輔助以中壓補償。低壓配網(wǎng)中應(yīng)該用靜止型的無功補償裝置這一類先進的無功補償手段進行補償。在中壓配電中變壓器單元的電容器組在裝設(shè)時應(yīng)該以電壓作為一個約束條件，并依照無功功率進行分組投切的系統(tǒng)控制裝置。而對于低壓電網(wǎng)的無功裝置的相關(guān)配置，在長期的運行和管理實踐中，已經(jīng)積累了一些成熟的經(jīng)驗，能夠達到最好的補償效果。

6 結(jié)束語

中低壓配電系統(tǒng)無功補償優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，而且能夠進一步完善電網(wǎng)系統(tǒng)，減少輸電過程中電網(wǎng)的無功輸送，提高系統(tǒng)節(jié)能降耗的效果，保障電網(wǎng)的安全運行水平和電壓質(zhì)量。提高用電效率，降低生產(chǎn)時投入的成本，增加經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]彭治桂.淺談農(nóng)村配電網(wǎng)的無功補償[J].硅谷，2011（13）.

[2]張彤薇.無功補償，用電節(jié)能新方案[J].中國技術(shù)市場報，2011.

[3]藺峰.10 kV線路的無功補償和諧波治理[D].天津大學(xué)，2010.endprint