浅谈配电网无功补偿方式及应注意的问题|自动无功补偿装置

　　摘要:在电力系统中，配电网是电力系统供电的主要部分之一，它的安全可靠运行直接取决于供电质量的好坏。在配电网建设和改造中，无功补偿是目前节能降耗，改善电网电压质量最经济、最有效的方式之一。因此，在配电网中合理的运用无功补偿方式是保证系统安全经济运行的前提。本文作者在无功补偿的原理及意义的基础上，提出了无功补偿的总体原则和补偿方式，同时就当前配电网无功补偿应注意的问题进行了阐述。
　　关键词：配电网；无功补偿；补偿方式；问题分析
　　中图分类号：TM53 文献标识码：A
　　前言
　　随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，人们对电力供电质量的要求也越来越高。由于目前我国的配电网建设还有待提高，在电网中因无功功率流动所形成线损量较大，因此，降低了电能的电压质量和电网经济效益。目前，无功补偿是电子供电系统提高电网功率、节能降耗，改善电网电压质量最经济、最有效的方式之一。为此，在配电网中无功补偿是不可缺少的。
　　1．无功补偿的原理及意义
　　在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。无功补偿的道理就是将同一电路中的电感电流与电容电流方向互差180℃，可采用一定比例安装特定的电容元件，实现通过电磁元件中的电路达到相互抵消电流，电流矢量与电压矢量的夹角缩小，从而能显著提高电能作功。采用无功补偿方式具有重要的现实作用。
　　（1）依据用电设备的功率因数测算输电线路的电能损失进而进行技术改造，能及时实现节电目的。
　　（2）用无功补偿设备提供相应无功功率，提高系统功率因数，达到降低能耗、改善电压质量，从而使设备运行稳定、减少损耗。
　　（3）依据不同的线路及负载情况，动力配线的电力损耗约2%～3%左右，而使用电容增加功率因数后，能使总电流降低，进而降低供电端与用电端的电力损失。
　　（4）改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降损。
　　（5）改善功率因数后线路总电流减少，降低机器设备和线路容量负荷，实现降低温度、延长设备寿命（温度每降低10℃，寿命可延长1倍）。
　　（6）运营能满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因功率因数过低而产生的罚款。
　　（7）无功补偿实现电能质量改善、降低损耗、挖掘发供电设备潜力，能减少用户电费支出。
　　2．无功补偿的总体原则
　　电力网无功功率消耗的状况得出，各级低压配电网的网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，无功补偿设备的配置按照“分级补偿，就地平衡”的原则能最大限度地减少传输损耗，提高输配电设备的效率。
　　（1）网路总体平衡与节点局部平衡相结合，以局部为主。
　　（2）电力部门总体补偿与用户个体补偿相结合，要尽可能地实现就地补偿、就地平衡。
　　（3）高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，并做到分散补偿、相互补充。
　　（4）系统的降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。
　　（5）分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿实现变压器本身的无功损耗，并相应减少变电所以上输电线路的无功电力。分散补偿能降低配电网络的无功损耗，实现变电所以下的配电线路向负荷端输送的低线损。在中、低压配电网应以分散补偿为主。
　　3．无功补偿的方式
　　无功补偿通常采用的方法主要有以下几种。
　　3.1．低压就地无功补偿
　　根据用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组并连用电设备，通过控制、保护装置与电机同时投切。从源头上转化了无功能量，减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率；无功补偿与用电设备同进同退；单个设备、占位小、安装容易，真实有效地减少大量的视在功率，节电（节能）效果显著，但是一次性投资金额较大，对自动补偿控制器的响应要求高，不易测量单机节电效果。
　　3.2．低压集中、分组无功补偿
　　将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷直接控制电容器的投切。低压集中、分组补偿，仅能补偿无功能量对变压器的“涡流效应”引起的配变利用率过低，在一定程度上提高配变利用率；同时对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损。低压集中无功补偿，企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大，而企业节约电费的收益非常有限。
　　3.3．并联电容器组
　　并联电容器组直接装在变电所的6～10kV中压母线上的中压集中无功补偿方式：当用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又处于一定的高压负荷时，能减少对电力系统无功消耗，起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损，保护上游电网。同时便于运行维护，社会效益巨大。
　　4．当前配电网无功补偿应注意的问题
　　随着人们对配网建设的重视和无功补偿技术的发展，低压侧无功补偿技术在配电系统中也开始普及。从静态补偿到动态补偿，从有触点补偿到无触点补偿，都取得了丰富的运行经验。但是，在实践过程中也暴露出一些问题，必须引起重视。
　　4.1．补偿方式问题
　　目前很多部门无功补偿的出发点还放在用户侧，即只注意补偿用户的功率因数，而不是立足于降低电力网的损耗。如为提高某电力负荷的功率因数，增设1台补偿箱，这固然会对降损有所帮助。但是如果要实现有效的降损，必须通过计算无功潮流，确定各点的最优补偿量、补偿方式，才能使有限的资金发挥最大的效益。这是从电力系统角度考虑问题的方法。
　　4.2．谐波问题
　　电容器具备一定的抗谐波能力，但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波有放大作用，因而使系统的谐波干扰更严重。另外，动态无功补偿柜的控制环节，易受谐波干扰影响，造成控制失灵。
　　因而在有较大谐波干扰、又需补偿无功的地点，应考虑添加滤波装置。这一问题普遍被忽视，致使一些补偿设备莫名其妙地损坏。因而做无功补偿设计时必须考虑谐波治理。
　　4.3．无功倒送问题
　　无功倒送是电力系统所不允许的，因为它会增加线路和变压器损耗，加重线路负担。无功补偿设备的生产厂家，虽然都强调自己的设备不会造成无功倒送，但实际情况并非如此。对于接触器控制的补偿柜，补偿量是三相同调的；对于晶闸管控制的补偿柜，虽然三相的补偿量可以分调，但是很多厂家为了节约资金，只选择一相做采样和无功分析。于是在三相负荷不对称的情况下，就可能造成无功倒送。至于采用固定电容器无功补偿用户，在负荷低谷时，也可能造成无功倒送。选择补偿方式时，应充分考虑这一点。
　　4.4．电压调节方式的补偿设备带来的问题
　　有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的，这有助于保证用户的电能质量，但对电力系统而言并不可取。虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，出现无功过补或欠补。综上所述，10kV配电网低压侧的无功补偿工作应更多地考虑系统的特点，不应因电压等级低、补偿容量小而忽视补偿设备对系统侧的影响（包括网损）。如果需降损的线路能基于一个完善的补偿方案进行改造，则电力系统侧的收益将比分散的纯用户行为的补偿方式要大得多。
　　结束语
　　对配电网进行无功补偿，提高功率因数、实现无功功率平衡，是一项建设性的降损技术措施。确定无功补偿设备的合理配置和分布，需寻找技术上和经济上的最优方案以提高配电变压器出力，降低线损，提高电质量。本文分析了3种配电网无功补偿方式及配置原则，应更多考虑系统的特点并有机结合起来灵活进行无功补偿，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，充分发挥补偿电容器的补偿效益，达到节约电能的目的。
　　参考文献
　　[1]刘智德.农村低压配电网无功补偿方式浅析[J].中国电力教育，2010（01）
　　[2]王志.浅谈10kV 配电网无功补偿[J].中国电力教育，2010（01）