配电系统无功补偿技术

随着人们对配网建设的重视和无功补偿技术的发展，配电网的无功补偿技术问题得到了较好的解决。本文从降低网损和提高供电质量的角度出发，探讨了无功补偿的作用及几种补偿方式，重点分析了配电无功补偿方法、配置技术和经济效益，对配电网无功补偿工作有积极的促进作用。

随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。由于负荷的不断增加，以及电源的大幅增加，不但改变了电力系统的网络结构，也改变了系统的电源分布，造成系统的无功分布不尽合理，甚至可能造成局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。随着系统结构日趋复杂，当系统受到较大干扰时，就可能在电压稳定薄弱环节导致电压崩溃。因此，无功补偿已经成为供电企业和电力客户共同关心的课题。

一、无功补偿及其特点

(一)无功补偿及作用

无功补偿是指为满足电力网和负荷端电压水平及经济运行的要求必须在电力网和负荷端设置的无功电源如电容器、调相机等。

(二)无功补偿的特点

企业中的异步电动机、变压器等电感性负荷是取用无功功率最多的设备。取向电网的无功功率量，异步电动机占60%左右;变压器占20%左右;整流设备、电抗器及架空供电线路等占20%左右。因此，可以得出结论，企业的无功功率主要消耗在异步电动机、变压器和架空供电线路中。为了补偿企业供用电设备所需的无功功率，采用静态或动态无功补偿方式，提高企业的用电功率因数，使企业的供用设备经济合理运行。

二、电力无功补偿技术

(一)电力负荷的功率因数

功率因数是指电力网中通过线路、变压器的视在功率供给有功功率所占百分数。在电力网的运行中，希望功率因数越大越好，如能做到这一点，则通过电力设备的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的传输，减少有功功率损耗。适当提高用户的功率因数，可以充分发挥供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量。

影响功率因数的主要因素：首先我们知道功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q为零时，则其功率因数为1。因此，提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

(二)并联电容器补偿无功功率的作用及方法

电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。

1.集中补偿电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。

2.分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。

3.就地补偿将电容器或电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中、小型设备十分适用。

三、无功补偿技术在供电系统中的应用

(一)变电站无功补偿技术

变电站是一个供电区域的供电中心，用不同电压等级的配电线路向用户供电。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，配电线路和电力用户应该基本达到无功功率平衡，不向变电站索取无功电力。容性无功补偿装置以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量可根据主变压器容量来确定，可按主变压器容量的10%～30%配置，并满足220～500kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95的要求。当主变压器单台容量为40MVA及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。变压器为建立并维持交变磁场所需消耗的无功功率约占30%，一般约为其额定容量10%～15%，他的空载无功功率约为满载时的1/3。变压器的无功功率损耗由两部分组成，励磁支路的无功功率损耗和绕组漏抗中的无功功率损耗。励磁支路的无功功率损耗与变压器所施加的电压有关，绕组漏抗中的无功功率损耗与变压器的通过功率成比例。无功功率不宜长距离输送，所以一般在超高压枢纽变电站主变压器低压侧安装无功补偿装置来满足无功功率的就地平衡，使其平衡在系统额定电压运行水平。

(二)配电线路的无功补偿

1.以分支线路所带配电变压器的空载无功损耗来确定分组补偿容量;

2.选择负荷较大的分支线确定补偿点;

3.对于小分支和个别的配电变压器，可视为主干线上的近似均匀分佰负荷，可按需要确定补偿点和补偿容量(补偿空载无功损耗);

4.所有配电变压器的负载无功损耗均以用户自主补偿为主，如果用户未进行补偿或补偿容量不足，仍需向主干线索取无功。

从以上分析可见，线路的补偿容量是按配电变压器的空载无功损耗来确定的。带上负载以后，如果用户补偿设备投人不足，线路就会处于欠补偿状态。这虽然不是最优补偿方式，但可以达到补偿无功需求量70%左右的水平，对于目前我国的配电线路来讲，能做到也不容易了。研究表明，输电线路的无功过剩部分(充电无功与线路消耗的无功之差)应在本线路的两端等量补偿，即在本线两端等量动态就地平衡。无功就地(分层)动态平衡指的是哪里有无功负荷就在哪里补偿，有多少无功负荷就补偿多少，什么时候用就什么时候补偿。

(三)电力用户的无功补偿

电力用户进行无功补偿的目的，主要有两个方面：一是通过无功补偿，使用户内部供电网络的无功线损降到最低限度，以求获得最大的降损节电效益;二是通过补偿，达到国家规定的功率因数标准，并争取获得更多的电费奖励。加强用户侧无功补偿的管理和节能降损宣传力度，使用户认识到即使是未进行功率考核的小容量用户，加强无功补偿可以减少内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。因此，在确定奉单位应达到的功率因数最佳水平后，应分析并确定采用的最佳补偿方式和最优补偿容量电力用户的无功补偿方式，根据用户的供电规模(有大、中、小之分)和供电方式(有高压供电和低压供电之分)，分为三种形式：集中补偿、分组补偿和个别补偿。

四、结束语

综上所述，无功补偿是节约电能和提高供电质量的重要措施。值得一提的是，多数企业从满足供电局供电要求出发，仅对各级变电所进行无功补偿，对无功分散补偿重视不够。不同的无功补偿方案，技术要求、补偿效果、投资大小不同。根据实际情况选择合理的补偿方式，能起到事半功倍的效果。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。