淺談配電網無功補償的應用

摘 要：本文從無功功率的產生及無功補償方法的原理出發，介紹了無功補償的方法，針對配電網無功補償的應用進行了解析。

關鍵詞：配電網；無功補償；應用

隨著我國國民經濟的發展和人民群眾生活水平的普遍提高，各種工業企業與日俱增、迅速發展，家用電器大量普及，使用電負荷迅猛增加，同時無功負荷分量也大量增加。本人在供電部門和配電用戶都長期工作過，經對比研究分析發現：在電力系統的供電網絡，由于技術力量雄厚，無功補償得尚好。而在配電網絡部分，電力用戶量大、面廣，技術力量參差不齊，管理也較薄弱，因而配電網的無功補償值得關注。

1 無功功率

1.1 無功功率概念

在交流電路中，用來在電氣設備中建立和維持磁場，并在電路內進行電場與磁場的能量交換。這一部分能量僅僅是往返于儲能元件與電源之間，不會消失，不產生有用功率[1]。無功功率不是實際做功的功率，而是表示能量交換的一種速率，它的單位為乏（var）。無功功率的存在對供電系統和負載系統的正常運行是十分必要的，因為電網中存在大量的電力設備和感性負載，如：變壓器、電動機等， 如果這些無功成分在長距離輸電線路中進行傳送，將產生大量的能量損耗，這是不合理的、也是不經濟的。

1.2 無功功率的計算

在正弦交流電路中的電壓和電流都是正弦波：

2 無功補償

2.1 無功補償原理

針對電網中如：電動機、變壓器等大量的感性設備產生的無功功率，必須進行無功功率補償，其基本原理：是把具有容性負荷的裝置與感性負荷的裝置并聯接在同一電路中，感性設備所吸收的無功能量可從容性設備輸出的無功能量中得到補償[3]。

2.2 無功補償容量

配電網的無功補償

3.1 配電網無功補償裝置

配電網的無功電源主要是電力電容器，運用最廣泛的補償裝置是并聯電容器。

當前，無功補償有了一些新的技術應用，如：晶閘管控制電抗器靜止無功補償裝置（簡稱：TCR）、基于智能控制策略的晶閘管投切電容器補償裝置（簡稱：TSC）、靜止無功發生器（簡 稱：SVG）、電力有源濾波器 （簡稱：APF ）、綜合潮流控制器（簡稱：UPFC）[4]。

3.2 配電網無功補償的方式

3.2.1 集中補償

具有一定規模的企業大多是采用在變電站的總進線、低壓側母線、主饋線上安裝并聯電力電容裝置，進行無功集中補償。采用這種補償方式，可以實現電壓的集中調整控制，可以實現供電部門對用戶提出的對功率因數所做出的規定。單純的集中補償，雖然使上一級線路中基本沒有無功電流流動，但是對下一級線路的無功電流不會有任何影響，其線路無功損耗仍然存在。

3.2.2 分散補償

分散補償又稱分組補償，它是根據各用戶的各個負荷中心，把補償裝置裝分成幾組安裝在功率因數較低的村鎮終端變、配電所高壓或低壓母線上或車間配電室或變電所分路出線上。這種補償方式的裝置更接近于負荷末端，可以大幅降低電能損。

3.2.3 個別補償

個別補償又稱為“就地補償”。它就是根據個別用電設備對無功功率的需要量將單臺和多臺電容器組與用電設備并接。它與用電設備共用一套斷路器，也可以獨立使用一套斷路器，通過控制、保護裝置和用電設備同時投切，所以個別補償也稱隨機補償。這種補償方式可以把負荷端電能損耗降低到最低限度，既能提高線路的功率因數，又能改善用電設備的電壓質量[5]。

3.2.4 混合補償

這種無功補償方式是集中補償、分組補償和個別補償這三種方式的其中二種以上的組合應用方式。

3.3 配電網絡無功補償的意義

無功補償是電力網建設和改造的重要組成部分，它是保持供電網絡無功平衡，提高電壓質量，降低網絡損耗的有效措施。采用無功補償后具有如下意義：

3.3.1 節能降耗

通過補償裝置就近提供無功功率，將功率因數從cosφ1提高到

3.3.2 提高安全性

進行無功補償可以從以下兩方面提高供電系統的安全性[7]：

一是濾除諧波、抑制涌流。補償回路中串聯的電抗器，與濾波電容器構成 L C 濾波回路，有效濾除5 、7 等高次諧波，凈化了電網環境，保證了設備的安全穩定運行。

二是補償后，系統電流下降 30% 左右，電氣設備承受的實際電流減少，從而減少了因電流過大造成的電氣事故。

3.3.3 促進生產

如果電氣設備與配電點距離較遠、線路過長，較大的無功電流引起較大的壓降，致使電氣設備啟動困難。進行補償后，阻止了無功電流在回路中地串動，改善了電壓質量，提高了輸送有功功率的能力，有效解決電氣設備電壓過低造成的啟動困難，減少配電點搬家次數，提高生產效率。

3.4 配電網無功補償建設應注意的問題

目前，配電網無功補償建設已經越來越被人們所重視，但是在實踐過程中，仍有諸多問題需引起重視。

3.4.1 供電無功管理要無縫覆蓋

供電部門的供用電管理工作不能對電費一收了之；也不能為了管理而管理，對用戶只實行“按功率因數增收或減收電費”的辦法，對無功管理只采取單純的獎懲措施。供電部門應擔負起節能環保的社會職責，對電力大宗用戶，特別是無功管理工作有潛力可挖掘的用戶，應督促和幫助用戶采取措施，提高功率因數 。組成以供用電管理部門牽頭的，以用電節能管理人員、設計人員、調度部門的負荷分析人員和運行人員等技術骨干為成員的技術專家組，采取“專家會診”的方式。深入用戶生產第一線，深入了解主要配電設備、大型用電設備的規格型號、現場布置、生產運行方式和特點，了解現有無功補償情況，了解結線方式、饋線規格型號和路徑等，掌握第一手資料。針對具體問題，制訂具體的、有效可行的技術方案和整改措施，切實解決用戶無功補償實際工作中的“疑難雜癥”問題，主動協助電力用戶做好無功補償工作。

3.4.2 配電無功管理要主動承接

配電網的用戶，領導一定要重視，領導上的重視是做好一切工作的保證。有條件的單位可以配備專職負荷管理人員，從而有利于無功負荷的管理。對無功負荷進行分析計算，相應的調整補償裝置的配置、補償運行方式；對上個月的無功負荷分析總結，提出改進措施；分析預測下個月的無功負荷，提前策劃應對。規模較小的配電用戶可以配備兼職負荷管理人員，并對其加強技術培訓。把無功考核量化到負荷管理人員的職責中，促進其主動作為，搞好無功管理工作。

3.4.3 電力電容器的安全管理

電力電容器的電壓特性不好、耐受過電壓能力差，運行中長期工頻過電壓應不大于其額定電壓的1.1倍。運行時，要注意配電網的電壓不能過高。

并聯電容器投入運行時對電網中的高次諧波產生影響，甚至能放大諧波電流。要避免大的諧波進入配電網絡。

并聯電容器合閘時會產生很大的合閘涌流，有時激發諧振過電壓。要采取控制合閘涌流的保護措施。

3.4.4 優化無功補償，防止無功倒送

在進行無功補償的過程中結合電力系統實際、精確計算全網無功潮流等，選取最佳補償地點和容量來選擇與使用最有效率的電網補償方式，從而更好的進行無功補償的優化。結合配電網的生產運行的特點，及時調整無功補償，防止在負荷低谷期間造成出現無功倒送等現象，導致電線路負擔過重，增加配電網的損耗。運行中注意檢查電容器自動投切裝置的運行狀態。

4 結論

無功補償能夠有效提高配電網系統的電壓水平，提高電能質量，增強電網的穩定性，提高電力設備的功率輸出。同時，對配電網進行合理的無功補償，提高功率因數和搞好無功功率平衡，能夠較大幅度降低電網的功率損耗，是節能降耗的一條重要途徑。

參考文獻

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[5] 王寶良，解大.并行接口的電力有源濾波器的設計[J ] .上海交通大學學報，2006（3）：5

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作者簡介

楊春華，男，本科，工程師。