配电网无功补偿方式的优化选择

配电网无功补偿方式的优化选择
发表时间：2011-12-31T10:12:35.030Z 来源：《时代报告》2011年11月下期供稿作者：邹雪莲
[导读] 电力系统无功分布是否合理，关系到电能质量的优劣，还影响电网运行的安全性和经济性。

邹雪莲
（重庆工贸职业技术学院，重庆 408000）
中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2011）11-0278-01
摘要：本文根据目前配电网中无功补偿的实际情况，简要分析了配电网中无功补偿装置在调节电压、降低电能损耗中所起的作用，提出了配电网中几种无功补偿方式，进行了经济技术优化比较，提出了相应的优化选择方式。

关键词：配电网；无功补偿；优化选择
一、概述
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，电网负荷的不断增加，改变了网络结构和电源分布，造成无功分布的不合理，甚至出现局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。

电力系统无功分布是否合理，关系到电能质量的优劣，还影响电网运行的安全性和经济性。

合理的无功补偿点的选择以及补偿方式的选择，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，降低有功网损。

因此，解决好配电网络无功补偿的问题，对电网的运行安全和降损节能有着重要的意义。

二、无功补偿的原则
无功补偿的原则：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。

1.总体平衡与局部平衡相结合：既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。

2.集中补偿与分散补偿相结合：要求既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。

3.高压补偿与低压补偿相结合：以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。

4.降损与调压相结合针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路。

这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。

5.供电部门的无功补偿与用户补偿相结合：由于无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。

三、无功补偿装置在调节电压、降低电能损耗中所起的作用
无功补偿的作用主要有以下几点：提高系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。

1.功率因数补偿，提高电压质量。

工农业生产的用电设备多为电磁结构，功率因数较低，一般都会低于0.7以下，导致电网电压降低。

加装并联电容器补偿装置就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流失的无功功率，降低网损，从而改善电压质量；
2.无功补偿调压，提高电压质量。

变电站10KV母线无功集中补偿，主要是平衡输电网的无功功率，提高系统终端变电站的母线电压，补偿主变和高压线路的无功损耗。

变电站10KV母线无功集中补偿容量和投切控制方式应考虑到满足主变自身的无功损耗和就近向配电线路前端输送无功，为主变有载调压维持系统电压稳定提供保障。

四、配电网无功补偿方案及其经济技术优化比较
1.变电站集中补偿方式
针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。

为了实现变电站的电压控制，通常采用并联电容器组结合变压器有载调压共同调节。

利用九区图配合调节来进行电压无功控制，是一种变电站电压无功控制的有效方法。

然而操作上较为麻烦，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，会在某些区上产生振荡现象；而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而九区图没有相应的判断。

因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。

2.低压集中补偿方式。

在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时也有助于保证该用户的电压水平。

3.杆上补偿方式。

采用 10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功补偿，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。

由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。

因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行：补偿点宜少、杆上补偿不设分组投切、补偿容量不宜过大、保护方式应简化。

杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，回收快，补偿效率较高，便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路，但是因负荷经常波动而该补偿方式是长期固定补偿，故其适应能力较差，应积极开发应用电容器组能自动投切的杆上无功补偿技术。

4.用户终端分散补偿方式。

直接对用户末端进行无功补偿，将最恰当地降低配电网的损耗和维持配电网的电压水平的有效措施。

对于企业和厂矿中的电动机，应
该进行就地无功补偿；针对小区用户终端，地点分散，应积极开发应用一种新型的低压终端无功补偿装置，并满足要求：智能型控制、易安装、功能完善、造价较低。

与前面三种补偿方式相比，用户终端分散补偿方式更能体现以下优点：线损率可减少约 20%；减小电压损失，改善电压质量，进而改善用电设备启动和运行条件；释放系统能量，提高线路供电能力。

缺点是由于低压无功补偿通常按配电变压器低压侧最大无功需求来确定安装容量，而各配电变压器低压负荷波动的不同时性造成大量电容器在负荷较轻时出现闲置，设备利用率不高。

五、配电网无功补偿遇到的问题
随着人们对配电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，同时在实践中也暴露出一些问题。

1.无功倒送问题：无功倒送会增加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。

固定补偿部分容量过大，也容易出现无功倒送。

2.三相不平衡问题：系统三相不平衡同样会增大线路和变压器的损耗。

对三相不平衡较大的负荷，应考虑采用分相无功补偿装置。

3.谐波的问题：谐波含量过大时会对电容器的使用寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；电容器本身具备一定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的副作用，使配电网的谐波干扰更严重。

因此无功补偿时必须考虑谐波治理，在存在较大谐波干扰，又需要补偿无功的地点，应考虑增加滤波装置。

4.优化的问题
10kV配电网的线路上的负荷点一般无表计，记录数据的准确性和同时性无法保证，这对配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。

要实现有效的降损，必须从整个电力系统出发，通过计算全网的无功潮流，确定配网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，才能使有效的资金发挥最大的效益。

六、结束语
配电网进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化，是一项建设性的降损节能措施。

本文简要分析了四种配电网的无功补偿方式并进行了经济技术优化比较，认为应综合考虑配电网和用户的特点，将它们有效地结合起来进行应用。

配电网的无功补偿，应以用户的节能效益和电能质量为原则、积极探寻技术、经济上的最优方案。

参考文献：
[1]厉吉文, 孔庆军, 张连宏. MCVQ-1变电站电压无功微机综合控制系统［J］. 山东电力技术1999(5): 60-63.
[2]张勇军, 任震, 廖美英等. 10kV长线路杆上无功优化补偿［J］. 中国电力, 2000, 33(9): 50-52.
[3]曹光祖. 应系统地重视分散和终端无功补偿［J］. 低压电器, 1999(5): 27- 30.
[4]戴晓亮. 无功补偿技术在配电网中的应用［J］. 电网技术, 1999,23(6): 11-14. 作者简介：邹雪莲（1974年-）电气工程高级讲师。