电力系统无功优化配置目标的实现方案

系统功率因数假定为 0.8。
若采用低压母线集中补偿，则所需的补偿电容器容量计算如下：
P=Scos覬=1000×0.8=800
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从 S =P +Q 可得到，Q=600kvar，要达到完全补偿 ，则 需 要 配 置 的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
补偿电容器容量即为 600kvar。
若采用低压母线集中补偿和设备侧就地补偿相结合的方式，可以
科技信息
○电力与能源○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
2012 年 第 35 期
电力系统无功优化配置目标的实现方案分析
韩璐 （银川市兴庆区供电局 宁夏 银川 750001）
【摘 要】近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日增加，无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低网络损 耗以及安全运行所不可缺少的部分。电力系统中，无功功率不平衡，将会使得系统电压下降，严重时还会导致设备损坏、系统解列。此外，网络的 功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。 因此，解决好网络补偿问题，对网络降低损耗节约能源 有着极为重要的意义。
同时， 无功补偿的效果还与补偿设备的控制物理量的选择相关。 常用的补偿装置控制物理量有：电压、功率因数、无功电流、无功功率 及综合控制量。
2 系统无功优化配置目标的实现方案
电力系统无功功率优化和无功功率补偿构成了电力系统安全经 济运行的一个重要组成部分，通过对电力系统无功电源的合理配置和 对无功负荷的最佳补偿，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行 的稳定性，而且可以降低有功网损和无功网损，提高供电效率。 因此， 在电网建设和改造时，应重视对无功潮流分布的研究和无功电源及补 偿设备合理配置的统一规划。 当电网需要增设无功补偿时应按照“分 级分区补偿，就地平衡”的总原则，进行合理的配置，以便取得最大的 综合补偿效益。 既要求要满足整体（全区）的无功功率平衡，又要满足 局部（分区）的无功平衡。 要求在不同的电压等级上根据实际情况采取 集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主的方式，以实现就地就 近补偿。
无功补偿的效果还与补偿设备的类型有关。常用的并联电容器补 偿装置由于电容的切投是分级进行的，故产生的补偿电流也是阶跃式 的，无法使电网无功功率得到恰当的补偿；而新型的 TSC+TCR 型补偿 设备等能够实现无功功率的连续补偿，且响应速度快，故补偿效果好， 但因控制复杂且价格昂贵，使用范围受到了很大的限制。 三相补偿适 用于以三相负荷为主的工业用户及其他一般用户；分相补偿主要适用 于三相无功严重不平衡的场合，一般与三相补偿相结合使用，称为混 合补偿。 混合补偿的优点是以三相补偿来平衡无功基本负荷，再通过 分相补偿来细调以补偿每一相的无功缺额，使三相无功平衡，从而达 到最优补偿的目的，使功率因数基本接近于 1。
为了保证整个电网的无功分布平衡及电网的电能质量，除了采用
变电站高压集中补偿和配电线路分布补偿等措施外，电力部门一般还
要 求 变 压 器 容 量 在 100kVA 及 以 上 的 配 电 用 户 均 需 采 用 低 压 母 线 集
中补偿设备，补偿容量为变压器容量的 15%-40%左右。 这种方式基本
保证了电源点的无功平衡和电压质量，但不能有效解决用户低压线路
的位置合理的配置就地补偿设备，对改善电压质量、降低电能损耗的
效果是最明显的。
以一台变压器容量为 1000kVA 的用户为例， 假设该变压器 共 向
10 条 线 路 负 载 供 电 ，每 条 线 路 的 负 载 完 全 相 同 。 线 路 采 用 （3×95+2×
50）mm 的电缆（导线电阻为 0.193Ω/km），每条线路平均长度为 200m，
【关键词】电力系统；无功补偿；优化配置；无功功率；电能质量；响应速度；综合效益
0 引言
电力系统中的电压与无功功率的状况密切相关，电力系统中无功 功率的变化会使各节点电压发生变化，并引起电力线路和变压器的损 耗发生变化。网络节点的无功潮流分布对电力系统的安全运行和电压 质量及网络损耗等的影响问题显得越来越突出。
传输过程中的电压损失和电能损耗问题。 同时， 对于容量在 100kVA
以下的配电用户，将直接从电网系统中吸收大量的无功负荷，从而造
成线路传输过程中大量的电能损耗，甚至可能造成部分区域的系统无
功潮流分布严重不平衡，进而影响系统的稳定运行。 而通过前面的不
同安装地点无功补偿效果的分析比较已经知道，在用户内部设备所在
1 各种无功补偿方案的选择及分析比较
1．1 不同安装地点无功补偿效果的分析比较 1．1．1 变电站高压集中补偿： 其主要目的是改善输电网的功率因素、 提高终端变电所的电压和补偿主变压器的无功损耗，但这种方案对配 电网的降损作用很小。 1．1．2 线路分布补 偿 ：是 在 配 电 线 路 上 安 装 并 联 电 容 器 ，实 现 无 功 就 地补偿，具有投资省、见效快、降损显著的优点，而且安装简单，维护工 作量小，事故率低，特别适用于线路较长、负荷供电点多的配电线路 上，在世界发达国家中得到广泛的应用 。 缺点是因其负荷经常波动 ，故 主要是考虑补偿无功基荷部分； 又因该补偿方式是长期固定补偿，其 适应能力较差。 1．1．3 变压器低压母线补偿：它 是 在 配 电 变 压 器 38 例 （400V）侧 进 行 集中补偿，其主要目的是提高专用变压器用户的功率因数，实现无功 就地平衡。 这种方案对用户的降损作用同样很小。 1．1．4 低压终端分散补偿： 它是在用户设备所在的位置就地补偿，这 种方式较前三种方式能大大的减少线损、改善电压质量、提高系统供 电能力。 缺点是投资大，分散以后每个设备都单独补偿 ，加大了补偿设 备的总容量，设备利用率不高。 适合于设备比较集中，单台无功较大且 年运行小时数高的用电设备。 1．2 无功补偿设备类型及控制量的合理选择
减少或避免无功功率从电源侧向负荷侧传输过程中在低压电缆线路
中产生的电能损耗。 考虑到低压母线上的一些基本无功负荷，在母线
上保留 100kvar 左右的电容器 组 ，另 外 ，500kvar 的 电 容 器 改 在 设 备 侧