无功补偿技术方案的选择

无功补偿技术方案的选择

摘要：无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用。合理选择无功补

偿方案和补偿技术意义重大，补偿工程也有很多问题值得认真分析和思考。本文

重点分析、比较配电网常用无功补偿方案的特点，并结合无功补偿器件的选择方

面提出几点注意事项。

关键词：配电网；无功补偿；功率损耗；补偿方案

在供配电系统中，电动机、变压器等设备是无功功率消耗大户，电力线路、

变频器、气体放电电灯、电焊机、空调及其它大多数设备也都是无功功率消耗户。如果所需要的无功功率由外部供电网络经过长距离传送，通常不合理也不可能。

如果这些所需要的无功功率不能及时得到补偿，对供电系统电能质量就会造成严

重影响。无功功率补偿主要作用有：

（1）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。

（2）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗。

（3）降低线路损耗，提高电网的有功传输能力。

（4）延长用电设备寿命，改善设备的利用率，从而降低用户费用。

（5）高水平平衡三相的有功功率和无功功率。

二、无功补偿的原则

无功补偿的原则是：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。具体如下：（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，以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，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，以降损为主，兼顾调压。这是针对线路长，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，因为无功消耗大约30%在配电

变压器中，65%的消耗在用户的低压用电设备中，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，使补偿失去了实际意义，得不到理

想的效果。

三、无功补偿方案的选择

配电网无功补偿方案有变电站集中补偿、配电变低压补偿、配电线路固定补

偿和用电设备分散补偿。

3.1 变电站集中补偿

变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机等，这些补偿装置一般集

中接在变电站10kV母线上，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗，

主要目的是平衡输电网的无功功率，改善功率因数，提高系统终端变配电所的母

线电压。补偿电容采用固定补偿与自动补偿相结合的方法，配置固定补偿电容以

减少投资，配置自动补偿电容以满足补偿需要，做到二者兼顾，因此变电站集中

补偿具有管理容易、维护方便等优点。

3.2 配电变低压补偿

目前，普遍采用的一种无功补偿方式是在配电变压器0.4kV侧进行集中补偿，

在这种方式下，补偿装置通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至

几百千乏不等，它是根据用户负荷的波动，投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高专用低压变用户的功率因数，实现无功功率的就地平衡和改善用

户电压质量。这种补偿方式的投资及维护均由专用变压器用户承担。目前国内各

厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切，也有以

电压为依据进行控制。配电变低压补偿由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工程投资较大，运行维护工作量大，另外配电系统负荷情况复杂，存在

谐波、三相不平衡以及出现过补偿等问题。且低压无功补偿通常按配电变压器低

压侧最大无功功率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轻载时闲置，设备利用率不高。

3.3 配电线路固定补偿

由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，由此造成很大的无

功功率缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功功率沿线传输使得配电网网

损居高不下。因此，这种情况下可考虑配电线路无功补偿，线路补偿既通过把

10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上的方法来进行无功补偿。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工程问题。因此，线路补偿必须结合

以下实际工程要求来进行：补偿点宜少；控制方式从简；补偿容量不宜过大；接

线宜简单；保护方式也要简化；防止电容器安装后产生谐振现象。显然线路补偿

主要是针对10kV馈线上的公用变压器所需无功功率进行补偿，这种补偿方式具

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

低且负荷较重的长距离配电线路。

3.4 用电设备随机补偿

《供电系统设计规范》指出，容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，

无功负荷宜单独就地补偿。这样对于企业中的较大容量且连续运行的电动机，应

该进行就地无功补偿，即随机无功补偿。随机补偿就是根据个别用电设备对无功

的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用

一套断路器，通过控制、保护装置与电动机同时投切。与上述几种补偿方式相比，随机补偿更能体现出以下优点：线损率可减少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。另

用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，不会造成

无功倒送。

四、配电网无功补偿遇到的问题

4.1 优化的问题

无功优化配置的目标是在保证配电网电压水平的同时尽可能降低网损。目前

无功补偿的出发点往往放在用户侧，只注意补偿用户的功率因数，而不是立足于

降低电网的损耗。然而实现有效的降损，必须从电力系统角度出发，通过计算全

网的无功潮流，确定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿点，使补偿后的运

行费用以及相应的安装成本同时达到最小化，计算过程相当复杂。

4.2 量测的问题

目前10kV配电网的线路上的负荷点一般无表计，且人员的技术水平和管理水平参差不齐，表计记录的准确性和同步性无法保证。这对配电网的潮流计算和无

功优化计算带来很大困难，要争取带专变房的用户的支持，使他们能按一定要求

进行记录。