淺析電力系統無功補償方式的實施措施

黃薪蓉 夏暉

【摘要】電網無功平衡是保證電壓穩定的基本條件，由于電力系統中無功功率的發、供、用呈現強烈的分散性，無功功率只有在分層、分區、分散合理平衡的基礎上，才能實現電網電壓的合理分布和維持電網的穩定運行。無功補償就是無功功率人工補償，以提高供電系統功率因數。電力系統和電網中的無功補償裝置對于降低成本、降低線損以及提高效益等方面起著至關重要的作用。本文介紹了無功補償的具體措施及實施中應注意的問題。

【關鍵詞】無功補償；補償方式

一、無功功率的現狀、產生原因的分析

目前，我國電力體制改革已經展開。投入市場競爭的一些政策和方針已經陸續實施。這些必將成為電力企業提高經濟效益，追求利潤最大的動力。廠網分開后，無功的費用支出，明確包含在供電企業的成本里。提高功率因數，降低無功功率的含量對供電企業的經濟效益有現實意義。而欲討論無功功率的補償及在電力系統中的應用，必先分析其產生的具體原因及危害。由于三相交流電力系統中存在大量的感性負載，如電動機、電焊變壓器、電弧爐等，而這些負載要消耗大量的無功功率，使供電電網向負載輸出的有功功率減少，功率因數降低。而在此過程中，無論供電系統及電力系統都將增加額外的線損，對線路和設備的要求也無形增加，甚至縮短設備線路的壽命，降低供電能力和供電質量，增加了電能浪費，因而，無功功率的補償勢在必行。

二、無功功率補償在供電系統及電力系統中的具體措施

供電企業首先要健全無功負荷管理體系，分級分層次地進行管理。要建立各相應的規章制度，并嚴格按制度開展工作。要開展無功負荷管理工作，在管理好有功負荷的同時，也要管理好無功負荷。在三相交流電力系統中，用作并聯補償的電力電容大都接成“△”形接法，其在工廠供電系統中的補償方式大致分為：高壓集中補償、低壓集中補償及單獨就地補償。其區分方式是依據電容器組的安裝位置劃分，高壓集中補償將高壓電容器組安裝在變電所的高壓母線上，主要用來補償高壓母線前的線路上的無功功率；低壓集中補償方式將低壓電容器組安裝在變電所的低壓母線上，主要用來補償低壓母線前、變電所主變壓器和高壓配電線路及電力系統的無功功率，而其應用范圍也相對高壓集中補償較廣，在工廠及普通中小型用戶應用最為廣泛；就地補償即單獨補償，是對單個設備進行并聯電容無功補償，雖然其補償范圍最大、效果最好，但是投資成本會隨之增加。而在系統補償裝置的選擇時，常常要綜合使用多種補償方式，最終達到最為經濟合理的補償目標。

（1）固定容量的電容器補償裝置：以往變電站的電容器均按固定容量配，其容量為變壓器所需補償的無功與負荷的和，達到規定的功率因數所需的補償容量是一個隨負荷變化的量，而實際的補償容量卻是一個固定的量，不能調節，這樣在負荷變化較大，選擇在低值補償時，由于無功補償量不足，在重負荷時為欠補償狀態，影響電壓質量，電壓降增大，線路損耗增加，效果不明顯，選擇在高值補償時，則在輕負荷時會出現過補償、無功倒送等問題。

（2）可自動調節容量的電容器補償裝置：可自動調節的電容器補償裝置以電力系統無功功率平衡為目標，在高峰、平峰、低谷不同時段，采取了高峰時段投入備用無功量，無備用無功量時降低主變壓器電壓，減少負荷的無功需求；低谷時段退出全部無功補償量仍處于過補償狀態時；促進系統的無功平衡，同時也使電源線路無功功率潮流減到最小值，取得最佳降損效果。常用的無功自動調節裝置從原理上可分為分組自動投切的無功補償裝置和調節電容器端電壓的自動無功補償裝置兩類。而工業用電中的電機等設備在其啟動、運行及調速中均會有無功功率的產生，必須對其進行功率補償。首先談起動過程，目前晶閘管交流調壓裝置已經基本取代了傳統的降壓啟動方式而得到了廣泛應用，雖然基于晶閘管調壓技術的軟起動器啟動過程平穩，但在啟動過程中卻會產生大量的諧波電流，對電機造成損壞，必須對其進行補償；而在動態運行過程中則需要動態無功補償裝置發揮作用。

三、無功功率補償過程中應注意的幾個問題

（1）不能過補，功率過補償因數的危害包括：電氣設備及線路的功率損耗增加和母線及線路的電壓過分升高。而防止過補，常采用將電氣設備與專用設備共同控制的方法，即將電容器與電動機采用同一個斷路器，電容器和電動機同時通斷，從而達到電容器與電力與電力負荷同時增減的目的。（2）在就地補償中，為了保證并聯電容器可靠安全運行，達到高效節能的目的，在技術上應注意防止產生自勵、過電壓、系統諧波、檢修觸電等問題。（3）因無功補償采用的電力電容器，容量較大，在電網停電時應先切除，送電后投入，以免給電網造成過大的電壓降落及損壞線路、設備等。另外，電力電容器帶電運行后，切除、檢修之前，必須進行人為放電，以增加安全可靠性。

四、結語

無功補償涉及到電網輸出母線、變電所、用戶母線及各種電氣設備，最常用的無功補償裝置為電容器，而在無功補償時又要同時考慮設備以及技術方面的各種問題，正確解決好投入成本與最佳方案之間的關系，實現系統最經濟合理的運行方案，創造更高的企業效益。

參考文獻

[1]羅安.電網諧波治理和無功補償技術及裝備[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]王梅義，吳競昌，蒙定中.大電網技術（第2版）[M].北京：中國電力出版社，1995.

[3]劉介才.工廠供電[M].北京：機械出版社，2012.

作者簡介：黃薪蓉（1970—），女，漢族，電氣實驗師，研究方向：電氣技術方面教學；夏暉（1971—），女，漢族，副教授，研究方向：電工電子技術方面教學。