電力調度無功補償技術研究

凌 飛

（內蒙古電力（集團）有限責任公司呼和浩特供電局，內蒙古 呼和浩特 010000）

1 無功補償概述

1.1 無功補償的概念和基本原理

無功補償技術指的是通過在電力調度過程中使用相關電網設備，使運輸過程中盡可能沒有運輸功率產生，并在一定程度上提升電網運輸在用戶的使用因數從而減少電能運輸中電量消耗，為人們的生產生活提供更加穩定的電壓質量。電力調度無功補償技術的關鍵在于電網在運輸過程中產生一定無功功率，采用無功技術在電力設備中產生相應的磁場。例如，電力運輸經過電壓器時由電變磁再變電的內容，保證變壓器在一次線圈中產生磁場、二次線圈中產生電壓的能力。提升變壓器中電與磁的感應效率，從而對整個電網的電力調度功率進行提升。

多數情況下，電網中電力調度的無功補償功率處于降低水平，即使用電設備可以獲得足夠功率，也無法保證其持續工作在額定功率下，從而使用電設備經常處于低電壓的工作狀態，影響電力的使用效益與設備的工作質量。一般電能從電廠產生經過電力調度運輸后，即使采用變壓器先升壓后降壓方式來降低運輸損耗，電力調度中的無功功率還是會下降很多，無法滿足用戶對穩定電壓的負載需求[1]。

1.2 無功補償的配量原則

近年來，雖然電力調度的無功補償技術在電力運輸中得到了廣泛應用，但是發電廠對無功補償技術的應用數量還屬于少數。因此，對于電力調度的無功補償技術應用終端還需要加強。無功補償技術作為發電企業的應用重點，對整個供電系統的功率因數、電能損耗及電壓質量都有重要作用，尤其在低電壓電網中，可以最大程度地降低電能損耗，并提升電網運輸的無功功率。目前，對于電力調度的無功補償技術的使用主要以就地補償和分級補償為主，根據電力調度的分度與用戶設備的特點，對無功補償設備的安裝進行區域化集中管理。例如，并聯電抗器、靜止補償器及同步調相機的無功補償設備安裝，可選擇電力調度相對集中區域；一些偏遠地區的電力調度采用并聯電容器進行就地配置。將電力調度的無功補償效率與補償設備的管理維護進行平衡發展，適度提升電力調度企業效益與輸電效率。

1.3 無功補償的意義

（1）改善電能運輸的質量。根據就地平衡與分級補償的分配原則，可以有效減少電網的功率波動對電能質量的影響。合理地將無功補償設備安排在電網運輸中，可以有效提升用戶使用終端的電壓穩定性。尤其在一些用電密集、位置偏遠的低電壓電網中，效率末端的電壓抗值相比于其他區域更大，如果用戶集體大量用電很容易出現短暫停電問題。結合這一特點在低壓端安裝相應的無功補償設備，可以有效對電網輸電起到較好的補償效果，從而提升用戶端的用電質量。

（2）降低電力調度過程中的電能損耗。假設電網輸送的有功功率為一個定值，根據有功功率的計算公式可知負載電流與功率因數之間的關系，即電網中的電路運輸有功功率的損耗會隨著電流的增加而增加。如果配置無功補償設備，通過提高電網運輸中的無功因數，并根據電網運輸中的負載電流與電能損耗成正比的關系，從而使電網運輸中電能損耗得到有效降低。

（3）開發發電廠和供電設備的發展空間。對于發電廠，使用無功補償設備可以有效降低發電過程中的無功負載，減少發電機的無用功浪費，提升發電機的潛能。對于供電企業，基于電網中電力調度容量一定，電網中的無功補償設備通過提升功率因數，使電網輸送功率得到增強，從而使得更多電能應用到電力調度。

（4）減少電費以及提升用電穩定性。對于用戶，在電力調度中應用無功補償技術最直接的就是電網功率因數的提升，使用電更加高效，即減少了用戶的電費支出，有包裝了穩定的電壓。

2 電力調度無功補償的主要技術

2.1 真空斷路器投切電容器

真空斷路器投切電容器設備主要應用于一些小型發電廠與供電企業。這種設備具有價格低廉、操作方便的特性，但是也最容易出現問題，在高電壓的電容器合閘過程中非常容易被擊穿，難以應用于高質量、頻繁操作的電力調度環境。

2.2 有源濾波器

有源濾波器主要應用于電力調度的使用終端，可以利用電子設備在工作過程中產生的電流有效抵消負載中的負序電流，從而滿足諧波電流與無功電流的抵消作用[2]。這種無功補償設備的調節速度快、補償高效，但是需要大范圍安裝使用。此外，有源濾波器價格較高，實際使用成本會增大，可應用于對電力調度與電壓質量要求較高的情況。

3 無功補償技術的應用與發展現狀

隨著未來信息化社會的不斷發展，人們對電能資源的調度需求只會有增不減。同時，電量是影響到城市、企業及技術發展的核心因素。因此，電力調度無功補償技術的發展是我國的重點內容。

3.1 并聯電容器

由于近年來人們對供電需求的不斷增加，電力調度過程中的電能損耗不斷增大，電力調度的無功補償技術也逐漸受到人們的重視。并聯電容器是目前比較常用的一種無功補償方法，由于具有攜帶方便、方便控制及管理高效的特點被廣泛使用，可在電力調度過程中使電能損耗效率達到最小。但是并聯電容器在電力調度中的使用還缺乏一定嚴謹性，電能補償效果不夠準確。

3.2 同步電機

同步電機主要應用于發電終端，主要分為通達發電機、同步電動機及同步調相機等，各有優點與方法。目前以同步調相機的研究應用為主，其他兩種方法涉及到對發電設備的改進，具有一定難度。同步調相機是最早應用于電力調度無功補償的，但是這種技術在補償設備的建造與安裝方面比較麻煩。因此，電力調度過程中，如果采用因地制宜的方法，同步調相機不是最好的無功補償技術。

3.3 其他常用的無功補償技術

（1）靜止無功補償器主要由電容器和電抗器組成，通過晶閥管對電力調度的組成部分進行投切控制，能夠快速平和地進行無功補償工作，無功補償過程會使用大容量的電抗器與電容器。因此，靜止無功補償器主要應用于直流端的電力調度。

（2）統一潮流補償器可應用于串聯和并聯的多功能無功補償設備，具有應用范圍廣、控制系統全面的特點，需要電力調度維持在一個高水平的狀態，同時進行無功功率的降低，實現電能運輸的高效。

4 電力調度無功補償技術應用措施

4.1 提升無功補償技術的配置方案

所有無功補償技術的目標都是提高電網運輸的功率因數，從而使系統的無功功率消耗降到最低。基于電能傳輸過程中消耗的無功功率一定，對無功補償設備進行配置時要遵循相關配置原則，即分級補償、就地平衡。根據電力調度的串并聯、傳輸距離及補償要求等內容，將電力調度區域內的無功補償裝置進行集中管理。將電力補償技術的配置要求與電力調度效益進行平衡發展。

4.2 提升調度人員的工作與管理水平

調度員不僅要注重對有功功率的調度，還要對無功補償技術下無功功率進行合理配置，隨時保持無功功率在電網運輸中的降低水平，降低無功功率在電網運輸、調度中的損耗，提升電力調度過程中有功功率的穩定性。應用無功補償技術的過程中，應該盡量避免長距離的電網調度傳輸。對無功補償技術的使用，采用分級補償與分層分區模式進行平衡管理，以及時發現無功補償設備的故障，提升無功補償設備故障檢測的效率。

4.3 加強電力調度過程中的等級劃分

電力調度需求與無功補償技術配置可以分成多個層級，每一層級的調度要求和經濟目標要盡可能地與企業調節能力保持一致。要對無功補償技術的運行方式進行編制，使電網中的無功功率滿足調度要求。尤其是對于電力調度的上下級切換，每個層級的切換調度都要有方面內容[3]。一方面是滿足下級調度對無功功率的需求，保證下級電能調度的質量；另一方面是滿足上級自身的無功補償，實現層級間電力調度的無功補償平衡。此外，需要關注輸送電壓與電網負荷的分布情況，隨時對有功功率和無功功率進行補償調整。

5 結 論

電力調度中應用無功補償技術可使電能運輸、電壓質量及用電電費得到改進，具有減少電力資源消耗、提升電力行業經濟效益的作用。因此，我國還需要不斷探索研究電力調度的無功補償技術，開展多種無功補償技術的應用研究，并提升電力調度人員對相關補償技術的應用了解。