論供電企業配電網無功補償技術分析

摘要：配電網是電力網的重要組成部分，它所占電能損耗的比例很大，所以為了作好降損節能、改善電能的質量，提高電氣設備的有功出力，使電氣設備在最佳經濟狀態下使用運行，把有限的電力更好的為社會服務，做好配網無功補償工作勢在必行。因此，本文作者結合工作實踐對供電企業配電網無功補償技術進行分析和闡述，可供同行技術人員借鑒參考。

關鍵詞：供電企業;配電網;無功補償;技術分析

1.供電企業面臨配電網的現狀

目前，在我國絕大多數地區配電網還存在著供電設施陳舊老化，供電線路半徑過長，高耗的配電變壓器極多，導線過細，電壓嚴重不足，電能質量十分差，造成電能損耗極高;嚴重阻礙了我國欠發達地區的經濟發展。

2.供電企業配電網無功補償作用

人們對有功功率的理解非常容易，而認識無功功率卻不是輕而易舉。無功功率對供電系統和負荷的運行是十分重要的，因為電力系統網絡元件的阻抗主要是電感性的，大多數的網絡元件消耗無功功率，大多數的負載也消耗無功功率。如果這些無功功率都要由發電機組并經過長距離的傳送顯然是不合理也不經濟的;合理的方法應該是在需要消耗無功功率的地方產生。

無功功率既影響了配電系統的電壓質量，也限制了線路、配變的供電容量，更是增加了配電系統的供電線損。無功功率增大，即功率因數降低，其影響更大。無功補償，是改善電壓質量，提高供電能力，尤其是節能降損的技術手段和措施。為此，必須要在配電系統中安裝補償裝置，通過補償裝置與系統中線路、配電變壓器、用電設備等互相抵消無功功率，達到從整體上平衡或減少無功功率，使功率因數提高。因此，無功補償對于降低供電線損具有非常重要的作用。

3.無功補償的方案及原則

目前，農業及工業用電大部分地區還采用10kV供電，隨著我國經濟的高速發展以及工農業的興起，大多數地區用電量日益增加，線損加大，同時供電質量，達不到國家規定的用電標準。因此，10kV供電線路的無功補償已變得刻不容緩。

為了最大限度發揮無功補償裝置的經濟效益，必須按照“全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡”的原則。在配電網中，線路或變壓器的功率損耗△P為△P=RSS2/U2= RSP2/（Ucosφ）2假如將功率因數由COSφ1提高到COSφ2，則線路或變壓器的功率損耗可降低，降損幅度δp為δp=1-（cosφ1/cosφ2）2。如果功率因 在原來的0.7提高到0.9，則損耗就全減少22%。由此可見，進行無功補償能收到非常有效的降低供電線損的效果，從而也可提高供電企業的經濟效益。

配電網的無功補償：（1）在線路上取一點的補償情況，只要補償點不在線路的首端，補償點之前各段無功電流就會發生變化，從面電能耗損也會發生變化，變化的大小和范圍與補償量有關。最佳補償點從首端起線路總長的2/3處，補償容量取全補償的2/3，就時節電效率最高達88%。在一般情況下，取補償點在線路的1/2—4/5處，補償容量為全補償的1/2—4/5，這時的節電率可達80%。（2）在線路 上取多點補償的情況。如果線路分支較多或線路較長，負載自然功率因數就低，可采用分支線分段補償方式可取得較高的節電效率。

配電變壓器的無功補償：變壓器是工農業生產的主要供電設備。變壓器的激磁功率是與負荷無關的無功功率。以10KVS8型容量為30KVA變壓器為例，空載電流約占變壓器額定電流的2.1%，而空載無功功率的消耗

（△Q0=I0%·SN/100）

式中：Q0------變壓器空載勵磁無功功率，kvar

I0%-----空載電流百分數

SN-------變壓器額定容量，KVA

與變壓器空載電流的大小成正比關系;而額定負荷下的無功功率消耗

（△QT=3I2·XT·10-3）

式中：I-----負荷電流

XT------變壓器電抗

又與變壓器的阻抗電壓百分數或負荷電流的平方、變壓器的電抗成正比;當負荷一定時的無功功率消耗又與變壓器的負荷系數有關。由于欠發達地區變壓器的量多、面廣，因此變壓器的無功功率消耗約占電力系統全部無功功率的10%左右。而欠發達地區排灌用的配電變壓器容量，約占電網配電變壓器容量的30%左右，其運行的特點是：季節性強，設備利用率低，晝夜用電不平衡，功率因數一般在0.6～0.7左右。所以隨器補償是配電變壓器空載無功的有效補償方式。能有效地補償配電變壓器的空載無功，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器的利用率降低無功網損。

三相異步電動機的無功補償：電動機的無功補償又叫隨機補償，就是把低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電動機同時投切。異步電動機的功率因數和效率在70%以上負荷率時最高，在額定功率時COS約為0.85～0.89。而在空載或輕載運行時功率因數和效率都很低，COS約為0.2～0.3。

4.進行無功補償時應注意的問題

（1）在確定補償容量時，不宜一味強求高功率因數。實踐證明，把功率因數從0.9提高到1.0所需的補償容量與從0.8提高到0.9的補償容量差不多，但前者的降損幅度卻差不多是后者降損幅度的一半。所以，不能強求高補償度，應與投資效益綜合考慮。一般情況下，可確定補償后的功率因數在0.9～0.95之間

（2）要嚴防過補償，向系統倒送無功。因為多余的無功功率會抬高運行電壓，威脅到設備的安全運行，同時，會加大網絡損耗，降低節能效果，所以必須采取措施防止向系統倒送無功功率。

5.保護功能

并聯電容器補償裝置的故障、電容器本身的制造質量及其控制與保護裝置的配置，電網運行參數和運行狀態等直接關系到設備的可靠性和使用壽命，影響到電力企業及社會的經濟效益。為此，無功自動補償裝置中設置了完善的保護功能，以控制各種故障的發展，更好地提高功率、降低電能損失、減少設備損壞，提高電網的可靠性。

5.1自恢復功能

控制器出現控制程序混亂時1s內程序自動恢復正常。在此期間不會有誤輸出。

5.2動態自檢功能

控制器內部控制參數出錯以及非嚴重性故障均可閉鎖。

5.3欠壓保護

如果電壓為零或出現不正常的低值（如0.8倍電容器額定電壓）低于欠壓設定值并達到欠壓保護設定時間，切除電容器并閉鎖，當電壓恢復正常水平后，自動進入正常控制。這是因為重新賦能時，電力變電器的勵磁涌流中包含大量的諧波，而電容器可能在其中的某次諧波下與網絡諧振。

5.4過壓保護

對于現代電力電容器，決定性的因素往往上耐受電壓，而不是熱的極限，電容器使用年限與電壓的7—8次方成反比。如電壓提高15%。則使用年限就要降低2/3，這樣電容器就要損壞。故國際電工委員會（IEC）規定：電壓升高1.10倍，允許長期運行，電壓升高1.15倍，允許運行30min，J電壓升高1.20倍，允許運行5min，電壓升高130倍，允許運行1min。當電壓高于過壓設定值并達到設定時間，必須切除電容器，并閉鎖電容器控制，電壓恢復正常時裝置恢復正常控制，過壓設定值一般為1.15—1.3倍電容器額定電壓。過壓保護設定時間要遠小于電容器投切延時時間。

5.5過電流保護

由于系統電壓波動、諧波和短路故障可能會引起過大的電容器電流。為保護電容器，當電容器電流高于過電流設定值并達到設定時間后，切除電容器。當電容器電流高于速斷電流設定值并過到速斷保護設定時間后，即切除電容器。

6.結束語

本文根據上述情況可知：無功補償是日常運行電網最常用、最有效的節能降損技術措施 無功分散補償，實現無功就地平衡，對于降低供電線損、提高配網的供電能力、改善電壓質量更具重要意義。所以，在農網建設與改造中，應大力推動應用無功補償技術。

參考文獻：

【1】陳坤永.試論"10KV 配電網的無功補償方法J.中國新技術新產品，2012.