無功動態補償技術在配電網中的應用

摘 要：如果配電網中的無功功率不足，則將會影響電網電壓合格率，因此需要應用無功補償技術改善配電網運行工況。本文分析了無功動態補償技術的優勢，包括有效維持電壓平衡等；并結合實例探討了無功動態補償技術在配電網中的應用情況。

關鍵詞：配電網；動態補償；無功

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

配電網是維持電力系統正常運行的基礎設施，因此配電網的運行質量可對供電質量產生重要影響。在配電網中應用無功補償技術有利于提高電網功率因素，大幅度降低輸電線路及電力變壓器的損耗，因此可以提高配電網的供電效率[1]。本文分析了配電網中應用無功動態補償技術的具體情況，旨在避免因諧波增大及電壓波動等對供電系統的運行造成不良影響。

一、無功動態補償技術的優勢

隨著配電網用電負荷的增加，電網中沖擊性功率負荷也在增多，沖擊性功率負荷可造成電壓出現劇烈波動現象。傳統無功補償技術雖然可以在提高電壓方面起到重要作用，但在轉移無功功率流向方面還存在一定的局限性，而無功動態補償卻能夠有效保護配電網受到沖擊性功率負荷的影響，主要原因如下：（1）如配電網的負荷突然增加或電網系統出現故障，則無功動態補償技術可為電網提供動態電壓支撐，并保證電網中的母線電壓處于穩定狀態，使電力系統維持暫態穩定，因此可以減少電網中低壓側釋放的負荷量，有助于防止電壓崩潰；（2）無功動態補償裝置可輸出維持暫態穩定的功率值，約為0.5kW/kVar～0.7kW/kVar，因此可以提高配電線路的穩態功率極限值，同時還能夠使輸電線路的電壓維持穩定狀態[2]；（3）可以有效抑制配電系統中出現的過電壓，防止功率振蕩情況的出現；同時還能夠提高負荷電壓側的功率因數，有效補償系統中的負荷，使正常側與負荷側的電壓維持平衡，有效避免電壓出現閃變現象。

二、無功動態補償技術在配電網中的應用分析

（一）配電網概況

某配電網為10kV配電網，電力線路共為297條，線路總長度為3576km；配電網中有8531臺變壓器用于用戶配電，公用低壓臺區中的變壓器為1635臺，該配電網的年供電量為9.50億kW·h。在對配電網的運行狀況進行考察后發現，低壓線路、用戶產權線路及排灌分支線路中的部分設備存在欠缺無功補償的問題，主要表現為無功負荷呈不均衡增長狀態，負荷曲線波峰波谷相差大，且負荷變化具有明顯的季節性特征。由于配電網的線路分布較廣且需要進行無功補償的設備較多，因此采用傳統的無功補償技術難以滿足電網管理需要。經了解配電網的實際情況后決定采用無功動態補償技術，補償方法為就地補償，將低壓及中壓區作為補償的重點，并將免維護且具有動態調節作用的補償裝置安裝在電網中。同時利用低壓動態無功補償裝置（STATCOM）及同步無功補償裝置改善低壓臺區的供電質量，從而采用動態補償代替靜態補償。

（二）應用無功動態補償技術的具體方法

1.變壓器臺區無功動態補償技術

由于配電網中變壓器負荷的增長速度較快，為保證無功動態補償能夠起到應有的作用，在實施大規模動態補償改造前，先采用了試點先行的方法，試點改造成功后進行全面改造。該配電網中的試點臺區共為37個，先對臺區中低壓線路的各項運行參數進行測算及分析，隨后了解臺區中原有設備的運行情況，并將具有無功動態補償功能的配電箱安裝在臺區中。安裝好配電箱后將無功動態補償器安裝于低壓線路中，以實現低壓隨線動態補償。如變壓器工作電壓>100kVA，則加裝JP柜自動無功補償裝置，在配電網中的負荷發生變化時，JP柜能夠根據負荷情況實現退出補償或自動投入補償，在投入補償時可使變壓器的功率因數提升至0.9以上，且補償的容量可達變壓器額定容量的20%左右。

2.配電線路無功動態補償技術

針對該配電網負荷分散、線路分支多及長度大的特點，實施無功動態補償時采用了三種方式，包括集中動態補償、分散動態補償及分段動態補償，根據配電線路所需補償容量，合理安排動態補償位置，從而使電壓質量得到有效改善。如配電線路的供電半徑較長，則盡量將動態補償重點移向線路末端，以便后移無功負荷及緩解因末端負荷量較大而引起的電壓不穩定問題。在297條配電線路中均采用2/3法實現無功功率的動態與固定補償。另一方面，為了避免配電線路中出現無功功率過補或欠補的問題，在了解配電線路的運行參數，包括功率因數、無功參數及電壓值后，決定將自動跟蹤型無功補償裝置安裝在配電網中的低功率因數線路中，并采用多級或單級相互組合的方法對電容器組并聯投切動作進行控制[3]。在該配電網中共有18條低功率因數線路采用了上述動態補償方式，經補償后配電線路原有功率因數明顯提高。

3.用戶無功動態補償技術

用戶使用了大量的家用電器，隨著家用電器數量的增加，用戶側負荷的非線性特征也越來越明顯，再加上用戶側中無功需求量較大，因此無法實現無功補償的就地平衡。為了保障電網運行安全，采用了就地動態補償技術，將隨機動態無功補償電容裝置安裝在用戶側，以便實現就地動態補償。安裝補償電容裝置時必須保證用電設備供電回路與電容器組實現并聯，以便可以在減少線損的基礎上提高用戶側功率因數。

三、結束語

綜上所述，在配電網中應用無功動態補償技術對于供電質量的提高有著重要意義。因此要積極深入研究無功補償技術，尤其是動態無功補償，以便加快配電網的發展。

參考文獻：

[1]蔡偉，樂健，劉開培.基于信息節點的智能配電網中壓電力線載波通信信道建模方法[J].中國電機工程學報，2012（28）：150-156.

[2]劉一兵，吳文傳，張伯明.基于有功——無功協調優化的主動配電網過電壓預防控制方法[J].電力系統自動化，2014（09）：184-191.

[3]孫英云，游亞雄，陳穎.一種考慮N-1約束的智能配電網信息網絡啟發式規劃算法[J].電力系統自動化，2014（08）：50-55.