淺議低壓配電網線路的無功補償

王東升

摘 要：電能作為生活、生產中不可或缺的能源，從它誕生開始就已經被人們所廣泛熟知。而在當今這個生產力高度集中、科學高度發達的社會，配電網線路愈加復雜、功能也愈加的強大。為了更好地滿足市場需求，為了更充分地利用電能，如何實現用功功率的充分利用以及無功功率的補償是完成電能高效利用的必要階段。

關鍵詞：低壓配電網；線路；無功補償

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0121-01

無功補償的概念是隨著三相交流電路的應用而誕生的，它指的是通過合適的電力設備，在三相交流電路中，提高電力設備的功率因數從而充分地利用電能，滿足廣大用戶的用電需求。無功補償主要是補償電能容量，提高用電設備的功率因數，補償電能容量則是通過安裝各種類型的電容性設備，從而達到穩控電流，合適控制功率因數的作用。這樣，實現各種電流之間的相互轉換，使感性設備與容性設備之間共同工作，從而實現了交流電路的無用補償。

1 無功補償與功率因數

在純電阻負載的交流電路中，電壓與電流相同，即阻抗角為零度，功率因數為1，則p=s，Q=0這表明交流電源發出的電能全部作為有功功率被充分利用，而對其他感性負載或容性負載而言，其功率因數均小于1，電源發出的電能只有部分作為有功功率被利用，而有一部分要被作為無功功率，用于電網和負載之間來回交換。由于p=UnIncos&，故在額定電壓與額定電流的限制下，功率因數越低，有功功率越小，相應的無功功率就越大，電源發出的電能不能充分被利用。從而影響發電設備的利用率，增加輸電線路和發電機繞組的功率損耗。

2 有關無功補償的組成

無功補償就補償形式可分為就地補償、分散補償和集中補償三種形式，由于國家對全國要實行電網覆蓋，對用電設備則需要實地結合，有的總站需要使用到大型的用電機及其相關設備，有的小區域則使用小型的用電機及其相關設備。對于那些需要用到大型用電設備的地方，實現無功補償的方式則需要配備就地補償裝置，這樣是最簡便有效地方式，也是最節約成本的方式。就地補償，顧名思義，就是直接在該區域實現用電設備之間的連接，把無功補償所需要用到的各種電容性設備安裝連接到電力設備上，在加入一定的保護器件，這樣就能保證用電設備與電容性設備同工作同關閉，實現穩控電流，合理控制功率因數的作用，即無功補償的作用。

對于一些小型電廠以及一些偏遠地區，由于各電站之間相距很遠，各控制輸出端不在同一地點。那么實現三相交流電路的無功補償就不能依靠就地補償這種方式，于是就有了針對這種情況的另一種補償方式——分散補償。分散補償和就地補償雖然在作用上都是起著三相交流電路無功補償的作用，但操作方法卻與之截然不同。就地補償是因地制宜，根據設備的大小和功能，直接把補償設備連接到用電設備上。而分散補償則是在供電終端分散地裝設補償裝置，與用戶用電控制端相連，實現升高用戶用電電壓的作用。

要實現三相交變電流電路的無功補償，并沒有想象中的那么容易，有時候也需要綜合考慮各方面的用電因素，以及因地制宜的實際應用。所以，為了實現對無功容量的要求，需要綜合考慮到變電站當地的用電水平，以及電力技術水平。這樣就誕生了第三種三相交流電路的無功補償方——集中補償。集中補償是結合當地的變電站電能儲存狀況。舉個例子，一般35 kV容量的變電站往往只按總容量的8%～16%的量來確定建設補償裝置，110 kV容量的變電站則往往只按總容量的16%～21%來確定建設補償裝置。這樣因地制宜地建設無功補償裝置，既滿足了用電需求，又達到了節約電能的目的。三種無功補償方式的綜合比較見表1。

3 如何實現三相交流電路無功補償的控制

變電站在建設初期，電流負荷較小，對電力設備的補償要求也就相對較小，隨著投入使用的用戶越多，規模越大，以往的設備就不能滿足要求。現今，通過對電容設備的改進，實現了可調式電容性設備，它可以實現二進制調節方式，通過多個分接開關實現多檔自動操作，這樣可以在實際應用時，根據地點和時間段的實際需要不同，選擇合適的檔位進行操作。這樣，即能實現自動控制，達到更高的技術要求，更簡捷地操作水平。

而隨著時代的變遷，生產力和消費水平的提高，人們也越來越追求節能、智能、安全、便捷的用電方式。三線交流電路的無功補償設備也有了很大的改變，在短時間內電壓負荷變動頻繁的地方，實現了智能跟蹤的瞬時切換無功補償作用。傳統的電容性設備及時通過放電線圈實現電能交換也是需要一定的時間，而當固定補償最大容量的電容器的同時，在與之并聯可調節式的電抗器，這樣就可以達到瞬時切換無功補償的作業，從而使三相交流電路無功補償更加迅速與平穩。

4 低壓配電網線路中無功補償的意義

供電電路功率因數下降的根本原因是供電線路中接有大量的感性負載，它們從線路上取用了大量的感性無功功率。如工業生產中大量使用的異步電動機是感性負載，其功率因數約為0.8，輕載時更低；照明負荷中普遍應用的日光燈也是感性負載，功率因數只有0.4左右；冶金系統常用的高額、中頻及工頻感應爐，電焊變壓器等負載的功率因數都是較低的。按照供用電規則，高壓用電工業企業的平均功率因數應保持在0.95以上，而低壓用電戶單位的功率因數則為不低于0.9。提高功率因數的同時要保證感性負載具有所需要的無功功率，否則感性負載不能正常工作，也就失去了提高功率因數的意義。于是在低壓配電網線路中就需要進行無功補償方式來提高功率因數。

通過實現低壓配電網線路中的無功補償，可以把無功功率更有效地轉化為有功功率，從而大大地提高了有功功率的利用率，增強了用功功率的作用效果，也就達到了充分利用電能，使電力資源更好地服務大眾的作用。

無功補償增大了電力設備的功率因數，從而也減少了電力設備的設計容量，舉個例子，當電力設備的功率因數cosθ=0.85時，設備所需要的電能設計容量為100 kW，則當電力設備的功率因數增加到cosθ=0.95時，所需設計的電力設備容量為90 kW，從而大大節省了電力設備的建設容量。這也不是說必須減小容量，只是說在原來的基礎上降低了標準。

無功補償增大了電能利用率，降低了設備要求標準，從而也降低線損程度。即：如果補償前的功率因數為cosα，補償后的功率因數為cosβ根據線損計算公式：

ΔΡ%=（1-cosα/cosβ）×100%

可以得出：cosβ>cosα，從而提高了功率因數也降低了線損程度，提高了線纜的利用率，使電力企業經濟效應顯著提升。

5 結 語

低壓配電網線路是目前電網線路中使用最長最廣的線路，隨著時代的變遷，科學的發展，低壓配電網線路的技術和設備也愈加成熟。而無功補償技術也是其著重發展的技術，它在低壓配電網線路中起著至關重要的作用，是一個國家電力發展技術成熟的標志，實現低壓配電網電路的無功補償，可以起到節約資源且充分利用電能的作用，可以給廣大電力用戶樹立一個良好的企業形象，可以為廣大企業家帶來更高的收益是電網發展過程當中的一個重大突破。

參考文獻：

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