電力配網系統的無功補償及其優化的研究認識實踐

呂國鵬

摘 要：無功補償就是充分利用無功補償裝置和設備獲取更多的所需無功功率，從而有效減少電網功率的損耗，提高功率因數，實現改善電網電壓環境的目的。在配電網運行過程中，輸電線路存在較大的功率損耗，造成了嚴重的浪費，為了提高經濟效益，必須學會合理運用無功補償來降低損耗，提高配網運行效率。本文對電力配網系統的無功補償及其優化進行研究分析。

關鍵詞：電力配網系統；無功補償；優化；研究

1 配網無功補償及治理技術現狀

1.1 電容補償

電容器因其可提供固定的無功功率，且價格低廉，安裝維護簡單，是目前配網中使用最為廣泛的無功補償設備。在配電網中電容補償常常與臺區的饋電、計量等配合使用，即戶外多功能綜合配電柜（JP 柜）。

并聯電容器雖然可以提高功率因數，降低損耗，增加系統容量。但因電容補償屬于有級調節，補償效果因補償步長、投切速度等差異性很大，導致配網臺區補償效果較差，無功補償現狀參差不齊，過補、欠補現象十分嚴重。隨著配電網用電負荷的日益增加，除無功補償外，三相不平衡問題、諧波問題等也已經越來越突出。而傳統的電容器補償技術在不平衡治理、諧波治理等靈越局限性越來越強、且效果差，實現難度大。

1.2 靜止無功發生器

電 力 電 子 技 術 的 快 速 發 展，靜 止 無 功 發 生 器（SVG，也 叫STATCOM）應運而生?；?IGBT 的自換相變流技術的 SVG 裝置，其作為完全可替代電容補償的補償裝置，具有補償效果好，響應速度快，可綜合治理多重電能質量問題等優點，目前在國外已取得普遍應用，在我國工業負荷中也已得到廣泛應用。但在城區或農村配電網中應用較少，多以示范工程、科研項目的形式處在推廣階段。

2配網中的無功補償

無功補償是對無功功率補償的簡稱，能夠有效提高電網的功率因數，降低供電變壓器和輸電線路的損耗、提高供電效率、改善供電環境，無功補償裝置在電力系統中是不可或缺的。從目前的情況看，我國配網中存在形式眾多的無功補償，它們有著各自的側重點和優缺點，在不同時段和區域有著相應的優勢。

2.1 變電站集中補償

變電站集中補償裝置包括并聯電容器、同步調相機和靜止補償器等，一般與變電站10 kV母線相連接，以實現對主變壓器空載無功消耗和輸電線路無功功率損耗的集中補償。變電站集中補償的優點在于管理簡單、維護方便，是當前電力系統中廣泛應用的無功補償方式，但基本不具備降損效果。

2.2 隨線補償

隨線補償是指在高壓配電線路上分散安裝相應的并聯電容器，對配電線路中的無功功率進行補償，能起到提高配網功率因數、降損和升壓的效果，適用于功率因數低、負荷重和公變多的長配單線路。其優勢主要體現在投資小、回收快和補償率高等方面，但隨線補償的保護裝置配置較難，維護和管理中存在很大的問題，且受到安裝環境等因素的限制，在配網中的應用較少。

2.3 低壓補償

低壓補償可分為低壓集中補償和低壓分散補償兩種。

2.3.1 低壓集中補償

低壓集中補償是指將無功補償自動投切裝置作為控制保護裝置，在低壓母線上并聯電容器組，以實現對變壓器和低壓配電線路無功損耗的補償。低壓集中補償在用戶專變和農村電網中應用廣泛，但在公用變壓器中，受管理和維護問題的制約，很容易形成安全隱患，難以有效利用。

2.3.2 低壓分散補償

低壓分散補償是指在無功負荷相比密集的低壓線路上安裝電容器，以對線路本身和用電設備消耗的無功功率進行補償。相比于上述補償方式，低壓分散補償在改善電壓質量、提升配網供電能力和節能降耗方面有著非常明顯的優勢，不過受低壓負荷分布分散性和隨機性特征的影響，補償位置和補償容量的選擇比較困難，且電容器在輕載時會閑置，影響了設備的利用率，在我國當前配網中幾乎沒有使用。

2.4 動態補償

動態無功補償是一種提升電壓穩定性的有效措施，同時，也是實現配網安全、穩定運行的客觀需求，在電力系統中發揮著越來越重要的作用。動態無功補償的功能主要體現在：可提升系統潮流可控性，提高配電線路的運行效率；可提升電力系統的靜態穩定性和暫態穩定性；可改善配網系統的靜態和動態品質；可改善配網功率因數、降低網損；可改善直流輸電系統的性能等。

3在配網中實現無功補償的措施

3.1 補償點的確立

為了實現配網的無功補償，首先應該對補償點進行有效的、合理的確定。這里還是主要針對于10kV配網來說。

在線路運行中，對無功補償進行計算的方法有很多，比如相對分析法、動態規劃法和有功均勻分布法、無功均勻分布法，其中最適合10kV配網的為無功均勻分布法，其具有實用性、簡便性、適用性等優點。對于整個線路來說，可以將補償點確定在三分之二處，但是其并不能對整個線路實現無功補償，也只能是就近補償，因此剩余的部分就落在了變電站上，在補償過程中，主要分為三段來進行，中間和末端由補償點來實現，而變電站就為前端提供損耗，盡量將無功補償發揮到最大，從而有效降低電壓、電能的損耗。在實際中對于補償點的確定，主要是依靠節點的位置，簡而言之，節點確定了，補償點也就確定了。

3.2 補償容量的確定

在對無功補償容量進行確定時，就會應用到功率因數值，主要是考慮補償前后的區別，功率因素值發生一點小小的變化，將會給補償容量造成很大的影響，比如由0.95變化到1，感覺只有0.05的差距，但其實會將補償電容增加數倍，因此，如果將功率因數值確定為1是非常不合理的，也不符合實際情況，尤其對于高壓補償來說，將會不斷擴大投資成本，雖然成本增加了，但是收益卻是不理想的，就失去了經濟效益。

3.3 無功補償設備的選擇

在選擇無功補償設備時，必須考慮到適用性及合理性，另外對于設備的性能特點也要多加注意，對于經濟條件比較好的供電單位，在選擇投切裝置時，要以自動化的為主。由于我省地理位置及經濟水平的限制，在對無功補償設備進行選擇時，必須考慮到環境因素，對電壓的承受能力要進行提前的勘察，盡量提高設備的耐用性，另一方面，在安裝電容器時，也要考慮到環境的溫度差距和抵抗電流的能力。

3.4 投切開關的選擇

為了電容器的良好運行，在選擇投切開關時，也要注重實用性與合理性，避免電流過大對電容器的沖擊，如果沖擊的次數過多，就會對電容器造成損壞，降低了電容器的有效使用時間，就會造成設備的浪費，增加電力運行的代價。在實際的工作中，為了解決此問題，智能化的復合開關就誕生了，其體積非常小，在處理線路故障時非常靈活，具有自動化功能，而且可靠性也比較高，對于惡劣、復雜的環境也能很好的適應，具有很好的耐用性，在選擇投切開關時值得推廣與應用。

4結束語

總而言之，在當前電網規模不斷擴大，社會對電力需求不斷增加的情況下，實現有效的電壓控制和合理的無功補償是非常必要的，直接關系著整個配電網的安全、穩定運行和電壓質量穩定，需要電力工作人員予以重視。

參考文獻

[1] 孟子 .探析低壓配電線路無功補償裝置諧波治理技術[J].科技傳播，2016（16）：241-242.

[2] 王彤.中壓配網無功補償優化方法研究[J].水電能源科學，2009，27（2）：205-207.