關于無功補償技術的研究

孫立平

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展和進步，人民生活水平提升，對用電的質量和可靠性都提出了更高的要求，但是目前我國電網系統存在著很多不合理現象。本文主要研究電網系統無功補償不足的問題。

關鍵詞：電網系統；無功補償；裝置

當前，我國電力事業迅猛發展，電網不斷擴張，用電負荷飛速增長，電網容量愈來愈大，其所覆蓋的面積擴張。與此同時，電力系統用戶自動化水平逐漸提高，電氣設備對電力穩定性和安全性等方面質量的要求也逐步提高。然而，由于經濟發展、水能、資源等多方面外部因素的影響，全國各地存在電力不均衡現象，所以，要實現電網系統的穩定性以及能源的質量，必須解決產生負面影響的因素，保證人民生活、工業生產的順利進行。本文就影響當前電能質量不穩定的一大原因，即無功功率問題進行探討。

無功補償，即對電源進行無功補償，它是指為了達到經濟發展對電力系統和電壓水平的要求，在電力系統與負荷端設置電容器等無功電源。配置無功補償的原則基本概括為：本地平衡、等級補償和方便電壓調整。

一、配電網絡無功補償的合理配置原則

1.兼顧總體平衡和局部平衡，將局部平衡作為重點

首先，需要滿足局部電力網絡無功平衡，然后，還要保證變電所、10千瓦配電線路的無功平衡。在無功補償規劃時，要在總體平衡的前提下，研究各局部無功補償的方案，進行最佳組合優化，實現無功補償的最佳效益。如果，無功電源的容量、布局以及位置不合理，就會造成局部地區的無功電力不平衡，影響整個電力網絡的穩定性。局部地區無功補償不合理，可能會形成本地區與其它地區無功電力的長距離交換和輸送，這樣就增加了用電系統的電能損耗。

2.就地補償，兼顧電力單位補償和用戶個人補償

在整個電力網絡中，用戶消耗的無功功率在一半以上，另外的損失在配電網絡中。所以，要實現無功功率的就地補償，減少無功功率在線路傳輸中的損耗，就地補償主要靠電力部門和用戶兩方的共同努力。

3.兼顧分散補償和集中補償，將分散補償作為重點

集中補償是指變電所集中裝備容量較大的補償電容器，它主要對變壓器本身的損耗以及電力輸送過程中的無功電力進行補償，這樣可以降低供電網絡而不是配電網絡的無功損耗。分散補償是指對網絡中較為分散的負荷進行無功補償，如配電變壓器、用戶的家用電器等，它有效彌補了集中補償的不足，做到了無功功率在哪里產生，就在那里進行補償。

4.兼顧降損和調壓，將降損作為重點

在電力網絡中，兼顧降損和調壓，將降損作為重點。利用并聯電容器進行無功功率的補償，主要是為了實現無功電力的就地平衡，減少供電網絡中的無功損耗。與此同時，對電容器進行分組投切，適當調整電壓，輔助無功功率的補償。

二、配電網絡無功補償的方式

1.變電站集中補償

變電站集中補償，目的是改善輸電網絡的功率因數，將補償裝置連接在變電站10千瓦的母線上，補償的裝置有并聯電容器、靜止補償器等。采用變電站集中補償方式，易于管理，方便維護，成本較低。

2.低壓集中補償

低壓集中補償方式，是目前我國使用較為廣泛的無功功率補償方式，它是在配電變壓器V側進行集中的無功補償，補償裝置通常使用微機進行控制。

當前，我國所生產的自動無功補償裝置一般根據功率因數或者用戶所需的電壓水平進行電容器的自動投切。而線路電壓的浮動是引起無功損耗的主要原因，用電線路的電壓由整個系統決定，如果線路電壓出現偏高、偏低，電容器的自動投切可能與實際需要存在差距，產生無功補償過多或者過多。這種方式，雖然保證了用戶的用電穩定性，但是配電網絡不可取。

配電系統可以采用專用變壓器，家庭用戶使用公用變壓器，而且通常安置在戶外，這樣就很難實現無功功率的集中補償，而且集中補償會產生一定的安全隱患。

進行低壓集中補償，通常采用的方法是隨機補償、人工補償和跟蹤補償。

3.桿上無功補償

在配電網絡中，無法對大量公用網絡進行集中補償，這樣無功補償存在局限，就需要變電站或者發電廠對無功功率進行大量補償，配電網絡的無功損耗很高。針對這一特殊情況，可以將10千瓦戶外并聯電容器安置在電線桿上，進行配電線路的無功補償，提高功率因數，借此來降低損耗，提升線路電壓。

因為電線桿上安裝的并聯電容器與變電站距離較遠，集中管理有一定難度，維保成本高，同時受外部環境影響也很大。桿上無功補償須滿足幾個條件：

在配電網絡中，盡量選擇較少的補償點；考慮后期維保，盡量簡化對補償點的控制和維護投入；在電網中，所安裝的電容器的補償容量不宜過大；電容其安裝過程中，接線簡單，易于操作；電容器進行安裝后，防止其產生諧振現象。

4.用戶終端進行分散補償

當前，我國生產生活尤其是城鎮居民生活用電大幅度增加，工廠企業對無功需求提升，因此可以直接對用戶終端進行分散補償，最大限度降低電網無功損耗，維持線路的電壓穩定。

三、無功補償裝置的發展趨勢

在配電系統中，同步調相機、并聯電容器和靜止無功補償裝置是較為常見的無功功率控制裝置，這些裝置都是在不斷發展和改進的，以適應無功補償的現實需要。

早期的無功補償裝置是無源裝置，無源裝置采用機械開關，因其不具有連續性、反復性和快速性的特點，因此不能實現在較短時間內對電壓進行升降的功能，其安裝方法是將電容器或電抗器在系統母線上進行串聯或者并聯。這樣，這一舉措改變了用電網絡參數，改變了波阻抗以及系統母線等方面的輸入阻抗。隨著逐步發展，無功補償裝置體積變小，調節速度變快，范圍邊逛，更方便具體的操作。

靜止無功補償及時歷經了三代發展，第一代為無源補償的機械投切裝置，第二代是SVC，即晶閘管投切的無功補償的無源裝置，第三代則是ASVG，即基于電壓源換流器的同步補償器，是快速的動態無功補償裝置。

四、結語

配電系統的無功補償，對于整個電網的穩定性、安全性以及用戶所需電力質量要求，都有很好的作用。必須對用電網絡進行研究，對不同形式的局部電網進行分析，采用適用的無功補償方式，同時，對整個系統進行總體把控，最大限度減少無功功率的損耗。

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