淺論智能電網中的電力無功補償技術

（國網四川省電力公司宣漢縣供電分公司，四川 宣漢 636150）

隨著高壓遠距離電力系統的發展普及，近些年來在電網中產生的無功功率明顯呈現增加的趨勢，電網設備綜中存在較大含量的非線性電力設施，多數的智能電力設備功率因數是非常低的，那么就會給電網帶來一些額外的負擔，從而導致受眾的電力質量不斷下降。無功補償技術對于電網中的這種現象起到非常重要的作用，可以提高供電質量，并且能夠在輸變電、供電環節發揮其自身的職能。

1 智能電網中無功補償技術的基本原理

無功補償技術的基本原理是將榮容性功率的負荷裝置、感性功率負荷在同一電路上并聯，電能量在兩種負電荷之間轉換。容性負荷的無功補償就會給與感性負荷所需要的功率。正常情況下0.95是合理功率因數補償。

正常智能電力設備工作中，用電設備在從電源取得有功功率的同時，也要從電源處取得無功功率。一旦電網中產生的無功功率出現供不應求的話，那么智能電力設備就會因為不足夠量的無功功率而無法建設完整正常工作的電磁場，致使當下的電網中設備不能在額定情況下維持工作進行，進而電壓就會隨之產生下降，將嚴重影響電網設備正常工作運行。但是實際的情況是發電機、高壓輸電線提供的無功功率是無法滿足負荷需求的，那么就要求在電網中增加一部分的無功補償技術設備進行無功功率的補充，保證廣大用戶無功功率需求的同時使智能電力設備能夠在額定電壓中正常運行。

（1）無功補償裝置降低電力網的損耗

使電容器等一些無功補償設備裝置在電網中國并聯， 能夠將感性負荷消耗掉的無功功率補償回來，那么電力線路設備輸出的由電源端向感性負荷的無功功率就會適當減少。電網中無功功率流動性的減少，就會降低變壓器、電力線路設施輸出無功功率而產生的電能消耗，這就是智能電網中的無功補償技術，它不僅可以提高功率因數，而且也是投資少見效快的一種將損耗節能措施。

（2）加裝無功補償裝置的主要目的

①降低電網設備中功率損耗

將輸送中的有功功率設為P，當P為定值時，隨著無功補償設備的安裝，功率因數得到了一定提高，線路中流動的負荷電降低，那么線路中損耗的有功功率隨之降低。所以在智能電力設備中加裝無功補償設備的主要目的是使電網中的有功功率損耗得到一定程度的降低。

②提高智能電力設備的供電能力

將設備現有的功率設為S，當S為恒定值時，智能電力設備中的功率因數在提高之后，能夠保證有功功率的增加輸出，功率因數在0.7的基礎上上升到0.9的話，那么輸出的有效功率也得到提高，一般會從35千瓦升至45千瓦，這樣配電變壓器的供電能力就得到了有效提高。所以在智能電力設備中加裝無功補償設備的主要目的是使智能電力設備的供電能力提高，同時挖掘當前智能電力設備的供電潛力。

2 智能電網中無功補償技術的方法

智能電力設備系統的網路元件產生的阻抗以感性為主，要求在輸、入電端的電壓有相位差的情況下有功功率才會輸出，得以實現的范圍較寬泛。輸、入兩端有電壓差的情況下才會有無功功率輸出，得以實現的范圍幅度較窄。網絡元件、負載都是需要大量無功功率作為消耗的，但是所需要的無功功率的提供者不可能是發電機，那么在遠距離的電力輸送中，無功補償系統裝置在系統被分為三種方式進行作業。按照系統電容的位置安裝分別是集中、分組、就地補償這三種技術方法。

（1）集中補償方法

此補償方式是將大容量無功補償電容集中裝置在變電站中。主要的作用目的是補償主變在運行中對無功功率的需求，無功補償裝置電容的容量是要根據變電站供電區域的無功補償水平、潮流來確定的。相對110千伏的變電站來說，主變容量的15%-20%就是無功補償裝置的標準容量。

集中補償方法的優勢：電網中利用率較高、后期維護方便、使用中事故較少、自動性強、減少變壓器、無功負荷、電能消耗。

（2）分組補償方法

此補償方法的作用對象是配電線路、用電設施以及變壓器，對這三項進行無功功率的補償。尤其是在用戶與主變之間距離較遠的情況下，分組補償方法可以進行受電端的分散無功補償。

分組補償方法的優勢：能夠與低壓補償結合、有效降低電網線路中產生的損耗、有效提高受電端的用電電壓。

（3）就地補償方法

此補償方法可以在用電設備中直接連接補償電容使用，補償電容隨著用電設備的正常運行而投入，一旦用電設備發生停止工作運行的情況，補償電容隨之自主切除。在就地補償容量設計時，要進行詳細的計算電力系統中所需要的補償容量，計算精確的目的是減少無功補償裝置的系統生成成本，有效提高就地補償利用率。

就地補償方法的優勢：針對性較強、為大型配電設備加裝專用補償設備，系統設備簡單、成本制作過程經濟、補償效果明顯、操作過程方便、自動補償工作特性。

3 智能電網中無功補償實施的對策和措施

（1）無功補償實施的對策

無功補償在智能電網中實施應該符合合理布局、分級補償以及就地平衡的全面規劃原則，這樣能夠發揮無功補償在電網中最佳的補償綜合效益。具體的實施對策有以下三種兩方結合的方式。

①就地補償為主：電力部門與用戶補償結合

無功功率技術的安裝使用，是為了提高運行中產生的功率因數，減少用戶端傳輸、分配過程中消耗的有功功率，進而減少用戶多余的電費開支。當下呼吁合理用電，從這一角度出發，以提高功率因數為鼓勵目標使用戶自覺加裝補償設備。在具體的資料統計中我們發現，智能電網系統中消耗的40%無功功率是在電網線路、配電變壓器兩個方面，剩余的60%無功功率消耗是在用戶端的用電設備中。以這樣的情況來看，在以加強無功功率補償技術安裝使用管理為同一目標的情況下，供電方與用戶之間應該有效的配合作業，這樣才能收獲雙方最大的收益。

②分散補償為主：集中與分散補償技術結合

兩者相結合的實施對策，原則上占有主要位置的是分散補償。在為變電站進行集中、專用、大量的無功補償同時，也要對智能電網系統中電線路、設備、配電變壓器分別進行分散補償，并且在補償過程中要以分散補償為主要對象，在無功就地平衡得以實現的基礎上，還能提高無功補償帶來的經濟效益，在具體實施過程中，體現本能效果突出，選擇安裝的地點本身的無功補償經濟當量要越大；此外，著重考慮在滿足補償要求情況下功率因數的合理性，并不是因數值越高越好。那么就要求分散補償的技術使用加裝要從實際的情況出發，在滿足最大經濟效益為立足點。但是這種分散補償的方法在實施的過程中，電力企業會考慮到其分散性帶來的維護困難，所以實際情況中多數會采用其中補償的方法。

③降低損耗為主：降損與調壓方式相結合

無功補償技術在智能電網中最重要的經濟效益作用就是降損，其次是能夠兼顧調整電壓的要求，使電壓滿足用戶要求的質量。在電壓偏高的時候，部分輕載運行的智能電網線路會受到影響，配電變壓器中鐵損耗占線損耗的70%，對于這種情況的電線路來說，是不能夠加裝電容器設備的，在用電高峰時段會增加體損耗的百分比，導致線損值不斷攀高。如果使用投切無功補償裝置的話，能夠有效提高智能電網中產生的功率因數，從而達到降損的工作指標要求。

（2）無功補償實施的措施

具體可以在客戶配電室、負載點實施無功功率補償。供電部門不會依附功率因數電費調整政策而收取客戶一方的調整電費，真正要落實的工作是與客戶協同合作，目標是讓用電客戶減少功率因數調整費用，可以為客戶大力宣傳無功補償技術裝置在用電處的安裝使用特征，以收獲企業與個人最大的經濟效益。

結語

隨著當代科技不斷發展，智能電網中無功補償技術的應用，減少了上級目標電網的壓力，

提高了用戶變壓器的利用率，電能質量以及用戶端的功率因數得到了改善。同時無功補償在智能電網中能夠起到提高功率因數的重要作用，從而使能量消耗降到最低，同時減少了電力用戶的費用開支。基于當今智能電網的安全性、穩定性運行來說，無功補償技術的應用具有重要的意義。

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