配電網無功補償技術方案的探討

彭澎

(深圳供電局有限公司,廣東深圳 518001)

配電網無功補償技術方案的探討

彭澎

(深圳供電局有限公司,廣東深圳 518001)

由于無功補償對電網安全、優質、經濟運行具有重要作用,因此,無功補償是電力部門和用戶共同關注的問題。合理選擇無功補償方案和補償容量,能有效提高系統的電壓穩定性,保證電網的電壓質量,提高發輸電設備的利用率,降低有功網損和減少發電費用。本文主要從配電網無功補償的含義、原則及作用入手,并通過對配電網無功補償技術方案進行分析,提出了配電網無功補償建設應注意的問題和相關建議,希望所得的結果可以引起大家的重視和思考,并為相關領域提供參考。

配電網 無功補償 技術方案 問題

1 無功補償概述

1.1 無功補償的含義

電網的無功補償是一種實現就地平衡的有效補償措施，可以避免由發電機提供無功功率并經過線路傳送帶來的加大網絡損耗、降低電氣設備利用率低等問題，可以保證電壓穩定及供電質量，在遠距離的輸電途中提高系統輸電穩定、能力及平衡的有功和無功功率。

1.2 無功補償的原則

無功補償在實際操作中需要遵循一定的原則，即規劃要完整、布局要合理、補償要區分、平衡要及時。具體而言，第一，無功補償既要能滿足全部電網的平衡化使用，又要不使局部的分線、分網有所遺漏；第二，無功補償既要對變電站進行大型的集中補償，又要對其他的電網設配、線路設施進行分散性的補償，不能忽略細微之處；第三，針對較長的線路以及分支較繁瑣的線路要進行兼顧調節。這部分線路由于面對的情況比較多樣，在使用中容易造成損耗，所以對此的補償到位將會產生顯著的改善效果；第四，要將供電部門與零散用戶的無功補償結合起來，否則會造成空載時過度補償或者滿負荷時缺乏補償，會影響無功補償所應該起到的調節作用，所產生的結果也就不能更好地改善現狀。

1.3 無功功補償的作用

無功補償是電力系統安全經濟運行的一個正要組成部分。合理的選擇無功補償點，對電力系統無功電源合理配置，能夠有效地維持電壓水平并提高電力系統的運行的穩定性，還可以避免無功的遠距離傳輸，從而降低線損，信息系統能夠安全、經濟合理地運行。具體地說，無功補償的作用主要有以下幾點：

(1)提高系統的功率因數，提高設備利用率，降低設備所需要容量，減少線路及設備損耗，節約電能。

(2)提高并穩定受電端及電網的電壓，提高電能質量。在長距離線路中安裝合適的裝置，可以改變輸電線路的穩定性，提高輸電能力。

(3)三相負載不平衡的場所，通過適當的無功功率補償，可以對三相負載起到平衡作用。

(4)增加變壓器、發電機、供電線路等的備用量。

(5)減少配電變壓器的安裝容量、減少基本電費、節約電費。

2 配電網無功補償技術方案

配電網中常用的無功補償方式包括：變電站集中補償方式、低壓集中補償方式、桿上無功補償方式和用戶終端分散補償方式等。圖1表示了這幾種方式在配電網中的接線情況。

2.1 變電站集中補償

要平衡輸電網的無功功率，可在變電站進行集中補償，如圖1中的方式1。在這種方式下，補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡電網的無功功率，改善電網的功率因數，提高系統終端變電所的母線電壓。集中補償裝置一般連接在變電站的10kV母線上，因此具有管理容易、維護方便等優點，缺點是這種補償方式對10kV配電網的降損不起作用。

2.2 低壓集中補償

低壓集中補償方式主要應用在變壓器低壓側，是國內較普遍采用的另一種無功補償方式(如圖1中的方式2)。其中補償裝置通常采用微機控制的低壓并聯電容器柜，可根據用戶負荷水平的波動來投入適當數量的電容器，從而進行跟蹤補償。這種補償方式可改善專用變壓器用戶的功率因數，實現無功功率的就地平衡，對配電網和配電變的降損有一定作用，也有助于保證該用戶的電壓水平。然而其缺點在于當線路電壓基準偏高或偏低時，無功功率的投切量難以滿足實際需求量，就有可能出現無功功率補償過量或不足的情況。另外，面向用戶的公用變壓器通常安裝在戶外桿架上，在這些變壓器上安裝集中補償裝置則難以維護、控制和管理，容易產生安全隱患。因此，這種無功補償有一定的局限性。

2.3 桿上無功補償

為了降低線路網損，把戶外并聯電容器安裝在架空線路的桿塔上進行無功功率補償(如圖1中的方式3)，這樣就可以提高配電網的功率因素，降低線損，提升電壓。為了避免因桿上安裝并聯電抗器遠離變電站而引起的保護不易配置、控制成本高、維護難度大、安裝環境受限等問題，桿上無功補償必須做到“補償點宜少、控制方式從簡、不設分組投切、補償容量宜小、接線宜簡單及保護方式簡化”等。桿上無功補償具有投資小、補償效率分析與探討高、便于管理和維護等優點。在負荷波動的情況下，這種固定的補償方式適應能力較差。

2.4 用戶終端分散補償

目前，電力用戶的用電量大幅增長，企業、廠礦和小區等對無功需求都很大，直接對用戶末端進行無功補償(如圖1中的方式4)，能極大降低電網的損耗和維持網絡的電壓水平。對于像企業和廠礦中的電動機這些容量較大，負荷平穩且經常使用的用電設備無功負荷宜單獨就地補償，而對于小區用戶終端，其用戶負荷小、波動大、地點分散、無人管理，因此應該開發職能免維、體積小、易安裝，造價低功能完善的新型低壓終端無功補償裝置。用戶終端分散補償可以降低線損率，減小電壓損失，改善電壓質量，進而改善用電設備啟動和運行條件，且能釋放系統能量，提高線路的供電能力。但由于低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側最大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負荷波動的不同時性，造成大量電容器在較輕載時的閑置，降低了設備的利用率。

3 配電網無功補償建設應注意的問題

目前，配電網無功補償建設已經越來越被人們所重視，但是在實踐過程中，仍有諸多問題需引起重視。

3.1 供電無功管理要無縫覆蓋

供電部門的供用電管理工作不能對電費一收了之；也不能為了管理而管理，對用戶只實行“按功率因數增收或減收電費”的辦法，對無功管理只采取單純的獎懲措施。供電部門應擔負起節能環保的社會職責，對電力大宗用戶，特別是無功管理工作有潛力可挖掘的用戶，應督促和幫助用戶采取措施，提高功率因數 。組成以供用電管理部門牽頭的，以用電節能管理人員、設計人員、調度部門的負荷分析人員和運行人員等技術骨干為成員的技術專家組，采取“專家會診”的方式。深入用戶生產第一線，深入了解主要配電設備、大型用電設備的規格型號、現場布置、生產運行方式和特點，了解現有無功補償情況，了解結線方式、饋線規格型號和路徑等，掌握第一手資料。針對具體問題，制訂具體的、有效可行的技術方案和整改措施，切實解決用戶無功補償實際工作中的“疑難雜癥”問題，主動協助電力用戶做好無功補償工作。

3.2 配電無功管理要主動承接

配電網的用戶，領導一定要重視，領導上的重視是做好一切工作的保證。有條件的單位可以配備專職負荷管理人員，從而有利于無功負荷的管理。對無功負荷進行分析計算，相應的調整補償裝置的配置、補償運行方式；對上個月的無功負荷分析總結，提出改進措施；分析預測下個月的無功負荷，提前策劃應對。規模較小的配電用戶可以配備兼職負荷管理人員，并對其加強技術培訓。把無功考核量化到負荷管理人員的職責中，促進其主動作為，搞好無功管理工作。

3.3 電力電容器的安全管理

電力電容器的電壓特性不好、耐受過電壓能力差，運行中長期工頻過電壓應不大于其額定電壓的1.1倍。運行時，要注意配電網的電壓不能過高。

并聯電容器投入運行時對電網中的高次諧波產生影響，甚至能放大諧波電流。要避免大的諧波進入配電網絡。

并聯電容器合閘時會產生很大的合閘涌流，有時激發諧振過電壓。要采取控制合閘涌流的保護措施。

3.4 優化無功補償,防止無功倒送

在進行無功補償的過程中結合電力系統實際、精確計算全網無功潮流等，選取最佳補償地點和容量來選擇與使用最有效率的電網補償方式，從而更好的進行無功補償的優化。結合配電網的生產運行的特點，及時調整無功補償，防止在負荷低谷期間造成出現無功倒送等現象，導致電線路負擔過重，增加配電網的損耗。運行中注意檢查電容器自動投切裝置的運行狀態。

4 結語

綜上所述，在配電網管理中，應用無功補償技術能夠有效的提高功率因素，減少無功電流，從而提高電能疏松的效率。應用無功補償技術的方法有很多種，需要技術人員充分領會無功補償技術的要點，將技術措施應用在實踐中去，不斷發展和改進無功補償技術，才能保障配電網安全穩定的運行，獲得最大經濟效益。

[1]《城市供配電實用技術》.

[2]王全元.配電網無功補償經濟效益分析[J].電力技術探討,2013.

[3]嚴偉.配電網無功補償技術的探討[J].科技傳播,2010.