配电网无功补偿配置优化原则分析

配电网无功补偿配置优化原则分析
作者：张珂
来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第41期
【摘;;要】配电网无功补偿配置的优化，可以使整个配电系统的供电能力提升，最大程度降低网损的同时保证电压质量，使供电满足人们日常生活的用电需求。

本文对我国目前配电网无功补偿配置进行了阐述，并对其意义、装置、方式进行分析，在此基础上对配电网无功补偿配置的优化原则进行探究。

【关键词】配电网;无功补偿;配置优化原则
随着我国社会经济体系不断完善并逐渐深化，人们日常的生活水平质量逐步提升，对于电力能源的需求越来越高，致使配电系统的负荷日渐增长，导致对无功需求越来越高。

无功功率的稳定平衡是配电系统稳定运行的重要保障，若无功功率不能平均分配，则会导致配电系统整体电能质量下降，随后会导致功率因数较低、电压降低、线损增加等一系列问题[1]。

由此可见，电力企业对配电网络进行科学化无功补偿可以避免上述问题频繁发生，使配电网络稳定运行，从而保证用户用电的安全性。

目前，我国绝大多数配电网络的无功容量无法满足人们日常用电需求，导致配电网络负荷过重，致使配电设备荷载过高，致使电损严重，为配电网络埋下一定的安全隐患。

基于此，分析研究配电网无功补偿配置优化原则是配电网安全运行的重要保障，提升电力企业经济效益，同时能够作为理论依据，为电力企业长期发展提供助力。

1;配电网无功补偿配置简述
配电网是电力网络的终极末端，对无功方面具有严格的要求，但距离无功电源最远。

配电网的电压等级相对较低，在同一个电力网络中输送的电能是等量的，当电能传送至配电网时，会导致配电网的压降增高，产生大量能耗。

采用科学的无功补偿方式，能够有效改善电网结构，使电能质量得到提升，降低损耗对配电网正常运行的影响，从而提升供电质量。

现阶段，电力系统的对电能资源的供应及用户用电的实际需求存在严重不符的现象，在我国经济发展不断深化的背景下，用电用户对电能资源的需求量越来越高，使用电能的质量也具有一定要求，两者之间的矛盾逐渐加深，特别是节能减排、环境保护等相关政策相继出台，配电网无功补偿配置优化必须提上日程。

目前，我国大部分电网及电力系统的原则设计都明确了无功配置的基础原则，但制定的标准没有进行统一，导致补偿范围过大，无法进行规范化操作[2]。

近年来，我国相关专业学者对配电网无功补偿进行了多次研究，侧重具备负荷、拓扑结构等相关参数的配电网无功补偿配置的优化方案研究。

针对电网综合运行费用，利用遗传算法开发自定义适应度函数，建立科学的数学模型，计算优化指数，全面提升配电系统的质量。

在粒子群算法的基础上引入变异算子，扩充搜索空间，使粒子群的形态多样化，整体提升无功补偿配置性能。

采用小生境遗传算
法，设置动态函数对个体距离标准进行判别，从而使全局范围最优解方案的作用得以充分发挥。

但现阶段更侧重于改进优化算法的研究，且处于探究理论的初级阶段，在实际的配电网中很难进行实施操作。

2;配电网无功补偿的意义
配电网无功补偿的有效实现能够确保电网功率负荷降低，校正电网功率因数，并使无功损耗得到控制，有效防止漏电等现象发生。

与此同时，配电网无功补偿还能够使电能资源稳定运输，确保配电系统稳定、高效、安全地运行，减少电力核心设备的运作荷载，使其使用寿命延长。

3;配电网无功补偿装置与方式
配电网无功损耗主要由线路无功损耗、变压器无功损耗、负荷无功损耗三部分组成。

3.1配电网无功补偿配置
在配电网中，主变无功补偿装置以及配变无功补偿装置共同组成无功补偿装置，产生无功的主要设备是并联电容器组，使系统的无功缺额均匀分配，从而使整个系统的无功功率平衡，尽可能将传输电能的距离缩短。

并联电容器组的接线形状有星形、双星形、三角形、双三角形，其中星形接线的接地方式包括中性点不接地和中性点接地两种。

配电网的无功补偿方式分别为三相补偿、分相补偿、三相+分相混合补偿，用于提高配电网功率因数及电能质量，有效降低线路损耗。

3.2配电网无功补偿方式
目前，配电网无功补偿方式主要分为线路杆上补偿、低压集中补偿、变电站集中补偿以及用户终端分散补偿4种[3]。

3.2.1线路杆上补偿
线路杆上补偿主要是对线路杆塔上的正常运作的电容器中的无功损耗以及空载励磁损耗进行无功補偿，补偿方式多采用长期的固定模式，适应能力较弱，无法对实时变化的非人为因素进行有效预防，且需要大量开展维护检修工作，限制因素较多。

3.2.2低压集中补偿
目前，配电网中最常见的无功补偿方式为低压集中补偿，其原理是采用并联电容器补偿装置在电压为380V的配电系统中集中补偿无功功率，其主要目的是对配变及的10kv线路无功损耗进行补偿，提高配变功率因数，实现无功就地平衡，有效减低配电网的电能损耗。

3.2.3变电站集中补偿
变电站集中补偿的额主要作用部位是10kv变电站的母线侧，采用并联电抗器和并联电容器作为补偿装置，其主要目的是对主变无功补偿装置的无功损耗进行补偿，从而使功率因数得到校正，提升配电系统整体的电压水平。

3.2.4用户终端分散补偿
用户终端分散补偿是依据用户设备的无功需求调整自然功率因数的补偿过程，通过控制投切的方式输送无功功率，使自然功率因数得以提升至合理范围，配置及安装十分便捷，操作简单灵活，适用环境通常为专用配变供工业。

4;配电网无功补偿配置优化原则
配电网在用户功率因数和主变配置进线首端功率明确的前提下，可以将补偿指标进行统一，仅存在补偿位置的差别。

配电网无功补偿配置在进行优化期间，必须严格遵守补偿原则，不能形式化处理，这样无法达到预期效果。

4.1设定无功补偿设备最小配变容量
无功补偿装置只有在配变供电量大、配变容量大的情况下才能存在降损空间，装置的实际作用才能得以充分发挥[4]。

而在配变供电量小、配变容量小的情况下，配电网的有功损耗相对较小，导致无功补偿装置对无功网损的降损空间较小，设备无法发挥实际作用，成本投入过高，导致电力企业的经济效益受损。

4.2分级协调无功就地平衡
无功补偿配置的安设必须考虑系统整体设备配置的协调性，包括10kV及以下配电网、各电压等级变电站以及用户侧等。

有效调节配电网无功功率，使其就地平衡，可以降低低压网无功负荷，避免传输过程中电压等级跨度较大情况，降低配电网线路电能损耗。

4.3明确划分无功管辖范围
无功补偿配置原则包括就地平衡以及分级协调，“就地”的具体实施需要明确划分无功管辖的范围。

一旦管辖范围得以确定，无功补偿位置也能够及时明确，同时能够将各无功补偿设备的对应管辖范围进行确定，从而确保分级管理的稳定，使配电网整体运作协调。

5;结束语
综上所述，配电网无功补偿配置优化能够确保配电系统整体的安全性，并使其稳定运行。

配电网无功补偿配置优化原则的具体实施是实现配电系统运作规范化的重要途径，能够有效降低配电网线路电能损耗，调整配变功率因数，提升系统整体的电压水平，减少电力核心设备荷载，增加电力核心设备的使用年限，使无功功率补偿得以就地平衡。

参考文献：
[1]蔡陈立.配电网无功补偿配置优化原则分析[J].科技经济导刊，2017（08）：92.
[2]李宁可.配电网无功补偿模型与配置方案优化[D].华北电力大学（北京），2016.
[3]刘艳阳.配电网无功补偿配置原则优化研究[J].陕西电力，2015，43（09）：57-61.
[4]张勇军，陈艳.高压配电网无功补偿配置原则的优化[J].华南理工大学学报（自然科学版），2014，42（06）：17-24.
（作者单位：国网河南省电力公司）。