無功補償技術在配電網中的應用

邢驥

摘要：在我國電力事業快速發展背景下，原有“重發電輕供電”現象得到改善，智能配電網、配電網自動化、微電網技術及大量分布式電源的接入，使得配電網低頻振蕩、諧波、經濟運行等問題不斷凸顯，相應無功補償技術也得到擴展，并迅速發展壯大?；诖耍恼聦ε潆娋W無功補償技術類型和作用進行闡述，深入探究無功補償技術在配電網中的實際應用，以提高電能質量。

關鍵詞：無功補償技術;配電網;實際應用

在配電網工程中，無功補償逐漸成為必不可少的組成部分，具有提高電網功率因數、供電效率，降低輸電線路損耗、改善供電環境的重要作用，然而我國部分區域配電網建設較為落后，存在無功補償設備不足、陳舊，無功分布不均衡等問題，輸電線路損耗嚴重，難以保障電能質量，亟需進行解決。

1 配電網無功補償技術類型和作用

無功補償，指無功率補償，其實質是提高電力系統功率因數，繼而減少輸電線路及供電變壓器損耗，提高電能利用效率的一種方式[1]，其具體原理見圖1。在這其中，無功補償器占據十分關鍵的作用，科學合理配置補償設備，利用補償設備對電力輸送過程中產生的無功率電氣設備進行補償，能有效提升配電效果，減低電網損害，但是，如果沒有依據實際電力系統相關參數，如電壓負荷值、目標功率、補償設備電容值、動靜類型等，以及不同電網負荷程度合理選擇補償設備，山西愛你就地補償、動態補償，不僅會提高電能損耗，還會對供電系統正常運行造成影響，難以滿足用戶正常用電需求。

配電網無功補償技術主要有配電線路補償、變電站補償、隨器補償、隨機補償、跟蹤補償[2]。其中，配電線路無功補償通過在線路桿塔上安裝電容器的方式來進行無功補償，具有投資小、回收快、便于管理與維護的特點，主要用于負荷重、功率因數低的長線路;變電站補償是利用并聯電容器、靜止補償器等補償裝置在變電站集中補償的方式，具有便于管理與維護的特點?？偟膩碚f，無功補償技術具有降低電能損耗、優化電能質量、激發供電設備潛能、提高電網穩定性能等積極作用，在現代配電網中發揮著十分重要的現實作用。

2 無功補償技術在配電網中的實際應用

2.1 低壓分散無功補償技術

低壓分散補償技術，指在變壓器電壓較低的一端安裝補償設備，對電容器進行分散固定容量補償，能有效增強配電網輸電及供電能力，具有明顯節能降耗作用，還能規避因集中補償容量過大導致的涌流問題[3]。其優點是操作便捷、成本較低，電壓負荷較低時能避免補償過量問題;不足之處是需要人工投切，在一定程度上增加了人工失誤風險，可能導致補償不足或過量補償問題。

2.2 低壓集中無功補償技術

低壓集中補償技術，指在配電變壓器低壓母線側，將低壓電容器與配電變壓器通過低壓開關連接在一起，通過無功補償設備和低壓母線無功符合大小對大容器進行投切控制。其優點在于操作簡單、便于維護、降低線損、提高配電利用率等，在無功補償中應用范圍較為廣泛，但是采用這種方式無法實現電容器平滑調節，只能進行整組投切。

2.3 變電站集中無功補償技術

變電站集中無功補償技術指，在變電站6至10kV高壓母線上集中安裝并聯電容器組，容量為主變容量的10至30%，以實現變壓器及變電站周圍集中無功補償，這種情況下補償裝置可以依據電網實際負荷大小，進行自動投切，能顯著提升用戶功率因數。但是，在用電量及用電質量要求不斷提高形勢下，這種方式存在無法顯著減少線路中電能損耗的不足。

3 無功補償技術在配電網中的應用要點

3.1 嚴格遵守無功補償原則

目前，我國電力管理部門已經認識到無功補償技術應用的重要意義，為施更好地體現無功補償的效果，提出了無功補償的基本技術原則，具體如下：（1）分級就地平衡原則，無功補償具有較強專業性，應當進行全面規劃，做到分級補償和就地平衡，因此，在構建配電網時，應做好實現事前調研工作，全面考察配電網負荷情況、建設需求、應用電氣設備類型和數量，對無功補償進行全面規劃，確保實現配電網基本功效[4];（2）合理布局原則，要注重無功補償技術應用的合理性，補償設備、補償容量及補償方式的合理性，將集中補償與分散補償相互融合，以分散補償為主，高壓及低壓補償相結合、動態和靜態補償相結合的方式，實現無功補償應用目標;（3）分級就地平衡原則，充分論證無功補償方案，分析其影響因素、經濟投入、實施難易程度，確定最佳分級補償方案，并且在進行無功補償時，依據當地實際情況選擇對應無功補償設備類型，合理計算無功補償容量，提升無功補償質量。

3.2 準確計算無功補償容量

在配電網中應用無功補償技術時，需要根據其容量確定無功補償容量和安裝數量，最佳無功補償裝置容量一般為配電線路平均負荷功率的三分之二，其具體計算方式如下：（1）相關技術人員應當對配電線路進行全面細致的考察，確定配電網安裝無功補償設備后能夠實現的效果，確定無功補償依據，不同無功補償依據無功補償容量計算方式不同，以提高電壓為補償依據時，其計算公式如下：

（2）仔細考量補償細節，倘若需要對超過5KW的交流異步電動機進行補償，可以采用隨機補償方式，其補償容量可依據電動機無功損耗容量;倘若需要對超過100KVA的10KV配電變壓器進行補償，可采用自動投切補償方式，其補償容量可參考實際負荷性質。

3.3 合理選擇無功補償設備

無功補償設備是配電網無功補償技術的關鍵，能夠選擇適宜無功補償設備、數量和安裝位置，與補償質量息息相關[5]?，F如今，我國配電網常用無功補償設備包括靜止無功補償器、同步發電機、靜止無功發生器等，其中，靜止無功率補償器主要由電容器、投切電抗器、晶閘管等組成，倘若電壓發生變化，補償器可以快速調節，以實現無功補償，并且，這種技術也可應用在分相補償、存在三相不平衡負荷等環境中，但在投切過程中極易產生諧波，需要同時安裝濾波器進行控制;在定額狀態運行時，同步發電機可產生無功功率，其計算公式如下：

靜止無功發生器，可以利用晶閘管進行管理控制，將電容中直流電壓轉化為三相交流電壓，接入配電網中，合理控制發生器輸出電壓，能夠改變其感性、容性及零負荷的狀態，其優勢在于無功功率注入明顯，不易產生諧波。

4 結束語

總而言之，在現代配電網建設中，無功補償技術有著極其廣闊的應用范圍和前景，合理應用無功補償技術，對配電網高效高質運行具有十分重要的作用，相關部門應當加強無功補償技術研究，依據實際情況合理選擇低壓分散無功補償、低壓集中無功補償及變電站集中無功補償技術，并嚴格遵守無功補償原則、準確計算無功補償容量、合理選擇無功補償設備，最大限度發揮無功補償技術的價值，為我國供電事業貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]劉曉嶺，張曉杰. 無功補償及作用分析[J]. 水電站機電技術，2018（A02）：23-24.

[2]李松濤. 城市配電網無功補償優化配置的應用[J]. 電子技術與軟件工程，2018（13）：218-218.

[3]張文燁. 關于農村低壓配網無功補償技術的研究[J]. 電力系統裝備，2019（1）：104-105.

[4]馮濤. 中壓配網動態無功補償技術的應用研究[J]. 中國化工貿易，2019，011（019）：96，98.

[5]茍坤波. 無功補償技術在10kV配電網自動化管控中的應用[J]. 電力設備管理，2020，No.44（05）：32-34.