淺談配電網無功補償方式及應注意的問題

梁茜

（廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

前言

隨著國民經濟的高速發展和人民生活水平的不斷提高，人們對電力供電質量的要求也越來越高。由于目前我國的配電網建設還有待提高，在電網中因無功功率流動所形成線損量較大，因此，降低了電能的電壓質量和電網經濟效益。目前，無功補償是電子供電系統提高電網功率、節能降耗，改善電網電壓質量最經濟、最有效的方式之一。為此，在配電網中無功補償是不可缺少的。

1.無功補償的原理及意義

在交流電路中，由電源供給負載率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉換為其他形式能量（機械能、光能、熱能）的電功率。無功補償的道理就是將同一電路中的電感電流與電容電流方向互差180℃，可采用一定比例安裝特定的電容元件，實現通過電磁元件中的電路達到相互抵消電流，電流矢量與電壓矢量的夾角縮小，從而能顯著提高電能作功。采用無功補償方式具有重要的現實作用。

（1）依據用電設備的功率因數測算輸電線路的電能損失進而進行技術改造，能及時實現節電目的。

（2）用無功補償設備提供相應無功功率，提高系統功率因數，達到降低能耗、改善電壓質量，從而使設備運行穩定、減少損耗。

（3）依據不同的線路及負載情況，動力配線的電力損耗約2%～3%左右，而使用電容增加功率因數后，能使總電流降低，進而降低供電端與用電端的電力損失。

（4）改善供電品質，提高功率因數，減少負載總電流及電壓降損。

（5）改善功率因數后線路總電流減少，降低機器設備和線路容量負荷，實現降低溫度、延長設備壽命（溫度每降低10℃，壽命可延長1倍）。

（6）運營能滿足電力系統對無功補償的監測要求，消除因功率因數過低而產生的罰款。

（7）無功補償實現電能質量改善、降低損耗、挖掘發供電設備潛力，能減少用戶電費支出。

2.無功補償的總體原則

電力網無功功率消耗的狀況得出，各級低壓配電網的網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，無功補償設備的配置按照“分級補償，就地平衡”的原則能最大限度地減少傳輸損耗，提高輸配電設備的效率。

（1）網路總體平衡與節點局部平衡相結合，以局部為主。

（2）電力部門總體補償與用戶個體補償相結合，要盡可能地實現就地補償、就地平衡。

（3）高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主，并做到分散補償、相互補充。

（4）系統的降損與調壓相結合，以降損為主，兼顧調壓。

（5）分散補償與集中補償相結合，以分散為主。集中補償實現變壓器本身的無功損耗，并相應減少變電所以上輸電線路的無功電力。分散補償能降低配電網絡的無功損耗，實現變電所以下的配電線路向負荷端輸送的低線損。在中、低壓配電網應以分散補償為主。

3.無功補償的方式

無功補償通常采用的方法主要有以下幾種。

3.1.低壓就地無功補償

根據用電設備無功的產生量將單臺或多臺低壓電容器組并連用電設備，通過控制、保護裝置與電機同時投切。從源頭上轉化了無功能量，減少大量的線路損耗能量，提高配變利用率，降低了視在功率；無功補償與用電設備同進同退；單個設備、占位小、安裝容易，真實有效地減少大量的視在功率，節電（節能）效果顯著，但是一次性投資金額較大，對自動補償控制器的響應要求高，不易測量單機節電效果。

3.2.低壓集中、分組無功補償

將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷直接控制電容器的投切。低壓集中、分組補償，僅能補償無功能量對變壓器的“渦流效應”引起的配變利用率過低，在一定程度上提高配變利用率；同時對無功能量起到阻隔作用，防止無功能量闖入上一級電網造成電壓的波動，降低網損。低壓集中無功補償，企業投資大而收益少，主要起到的是對低壓側無功的阻隔作用，對上游電網的貢獻大，社會效益大，而企業節約電費的收益非常有限。

3.3.并聯電容器組

并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV中壓母線上的中壓集中無功補償方式：當用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又處于一定的高壓負荷時，能減少對電力系統無功消耗，起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，對無功能量起到阻隔作用，防止無功能量闖入上一級電網造成電壓的波動，降低網損，保護上游電網。同時便于運行維護，社會效益巨大。

4.當前配電網無功補償應注意的問題

隨著人們對配網建設的重視和無功補償技術的發展，低壓側無功補償技術在配電系統中也開始普及。從靜態補償到動態補償，從有觸點補償到無觸點補償，都取得了豐富的運行經驗。但是，在實踐過程中也暴露出一些問題，必須引起重視。

4.1.補償方式問題

目前很多部門無功補償的出發點還放在用戶側，即只注意補償用戶的功率因數，而不是立足于降低電力網的損耗。如為提高某電力負荷的功率因數，增設1臺補償箱，這固然會對降損有所幫助。但是如果要實現有效的降損，必須通過計算無功潮流，確定各點的最優補償量、補償方式，才能使有限的資金發揮最大的效益。這是從電力系統角度考慮問題的方法。

4.2.諧波問題

電容器具備一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞；并且由于電容器對諧波有放大作用，因而使系統的諧波干擾更嚴重。另外，動態無功補償柜的控制環節，易受諧波干擾影響，造成控制失靈。

因而在有較大諧波干擾、又需補償無功的地點，應考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視，致使一些補償設備莫名其妙地損壞。因而做無功補償設計時必須考慮諧波治理。

4.3.無功倒送問題

無功倒送是電力系統所不允許的，因為它會增加線路和變壓器損耗，加重線路負擔。無功補償設備的生產廠家，雖然都強調自己的設備不會造成無功倒送，但實際情況并非如此。對于接觸器控制的補償柜，補償量是三相同調的；對于晶閘管控制的補償柜，雖然三相的補償量可以分調，但是很多廠家為了節約資金，只選擇一相做采樣和無功分析。于是在三相負荷不對稱的情況下，就可能造成無功倒送。至于采用固定電容器無功補償用戶，在負荷低谷時，也可能造成無功倒送。選擇補償方式時，應充分考慮這一點。

4.4.電壓調節方式的補償設備帶來的問題

有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的，這有助于保證用戶的電能質量，但對電力系統而言并不可取。雖然線路電壓的波動主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統情況決定的。當線路電壓基準偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相去甚遠，出現無功過補或欠補。綜上所述，10kV配電網低壓側的無功補償工作應更多地考慮系統的特點，不應因電壓等級低、補償容量小而忽視補償設備對系統側的影響（包括網損）。如果需降損的線路能基于一個完善的補償方案進行改造，則電力系統側的收益將比分散的純用戶行為的補償方式要大得多。

結束語

對配電網進行無功補償，提高功率因數、實現無功功率平衡，是一項建設性的降損技術措施。確定無功補償設備的合理配置和分布，需尋找技術上和經濟上的最優方案以提高配電變壓器出力，降低線損，提高電質量。本文分析了3種配電網無功補償方式及配置原則，應更多考慮系統的特點并有機結合起來靈活進行無功補償，確保補償技術經濟、合理、安全可靠，充分發揮補償電容器的補償效益，達到節約電能的目的。

[1]劉智德.農村低壓配電網無功補償方式淺析[J].中國電力教育，2010（01）

[2]王志.淺談10kV 配電網無功補償[J].中國電力教育，2010（01）