研究優化專變用戶低壓無功補償的方案

張智標

摘 要：結合專變用戶的特點，對傳統無功補償方式和設備中存在的問題進行了分析，并初步擬定了專變用戶低壓無功補償方案。基于現場工作條件進行了簡要的分析計算，提出了無功補償裝置的改進措施，以期提升配電系統中低壓無功補償技術的應用水平。

關鍵詞：配電系統；專變用戶；低壓無功補償；補償方案

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.095

在低壓專變用戶配電系統中，感性負荷大量存在。這會消耗大量無功功率，增大電路電壓損失和電能損耗，對系統功率因數造成不良影響，降低電力企業的經濟效益。基于此，對專變用戶低壓無功補償方案進行了探討。

1 無功補償的原理

低壓無功補償的原理是通過控制電網輸出功率中的無功功率，降低供電變壓器和輸送線路的電能損耗。在電感元件中，電流在做功時，會超前電壓90 ℃，但在電容元件中，電流則會滯后電壓90 ℃。因此，在相同電路中，如果電容電流方向與電感方向相反，則會互差180 ℃。而如果在電磁元件電路中按一定比例安裝電容元件，則電容、電感兩種電流會相互抵消，電壓、電流矢量夾角就會呈逐漸縮小趨勢，從而提高電能做功的效率，使其達到無功補償的基本要求。

2 專變低壓用戶無功補償的技術問題

2.1 應用現狀

目前在我國應用較為廣泛的無功補償方案為：在配電變壓器0.4 kV一側集中補償，電容元件一般采用微機控制的低壓并聯電容柜，例如常用的GCK、GGD配電柜。大部分專變用戶使用分相補償與集中補償相結合的方案，其主要目的是提高專變用戶的功率因數，實現無功平衡。隨著電力技術的發展，低壓無功補償技術在配電系統中得到了廣泛應用，但受限于專變用戶的單次投資，收效甚微，大部分無功裝置缺乏無功補償優化處理，導致專變用戶補償方案擬定、選擇、定量、控制、三相平衡等問題缺乏有效的解決措施。

2.2 無功功率Q的分析

功率因數是指有功功率P和視在功率S所處方位角的余弦值，一般用cosΦ表示。功率因數的主要作用是定量表達交流電設備的用電效率，一般可通過P，Q，S之間的功角關系計算得出。如果P值恒定，則可通過減少無功功率Q達到提高功率因數的目的。以220 kV及以下電壓等級的變電站為例，在主變壓器處于最大負荷時，一次側功率因數應高于0.95；當主變壓器處于低負荷時，功率因數應在0.95以下。

3 無功功率補償優化措施

3.1 無功補償容量計算

從廣義上講，各種電力操作規程和準則所給出的無功補償容量范圍較大，在具體計算無功補償容量時，要考慮到以下幾點。

3.2 補償方案

根據無功功率補償原理和低壓原理可得出以下結論：有多種方式可對無功功率進行補償，但最佳補償方式是在產生無功的位置進行補償；在配電網低壓運行過程中，無論是輸電線路，還是主變壓器，均會產生各種負載，即產生無功，因此，在專變用戶低壓配電網中，通常采取集中補償、分散補償、負荷集中補償、就地負荷補償等方式。

3.3 低壓無功補償優化方案

3.3.1 防止電容器組頻切

要實現無功功率的補償優化，首先需要解決電容器組頻切問題。可對電容中的補償量進行合理配置，按照要求控制每組電容器的容量，并實行分級配置，以專變用戶實際產生的負荷值為配置依據。此外，在無功功率補償過程中，對于自帶欠流閉鎖功能的電壓控制器，需根據變容量和負荷值對欠流閉鎖功能進行設定，無需按照同一個標準和固定值；對于在低壓配電網中運行，但沒有欠流閉鎖功能的電壓控制器，則需將“自動”投切改設為“手動”投切。

3.3.2 提高配電網設備的利用率

有功功率相同時，功率因數與負荷電流成反比，因此，所有傳送的功率經過變壓器、開關、導線等設備時都增加了一定的功率儲備，導致大量負荷產生。當原有低壓配電網趨于過載時，功率因數變大，傳輸的無功電流變小，配電系統過載運行得到緩解，原有設備發揮出更大的優勢。

3.3.3 優化無功功率補償裝置

早期安裝的電容器通常未配置過壓或欠壓保護裝置，但對于0.4 kV以上電壓的母線，則會因電壓過高導致電容器存在被燒毀的風險，影響無功功率運行。因此，需對無功功率補償裝置進行優化，將有燒毀風險的電容器更換為設有過壓、欠壓保護的智能電壓控制器。此外，還可利用調壓裝置對各個配電變壓器進行調節，并分開安裝電壓開關，達到降低電壓的目的。

3.3.4 降低電網系統的能耗

老式交流接觸器在多次動作后，內部元件損壞比較嚴重，此時不應開展投切工作，應更換為智能復合可控式開關。利用這種開關進行零投切或無涌流投切，不僅能降低系統能耗，還能有效延長開關的使用壽命。

4 案例分析

5 結束語

本文通過分析無功功率補償方案的選擇和優化，得出了專變用戶應從提高設備利用率、降低能耗、優化無功功率補償裝置、防止電容器組頻切等方面入手，提高功率因數和用電效益。此外，在用戶實際用電過程中，還需提倡節能，從技術、經濟兩方面共同努力，尋求最優的無功補償方案，進一步提高供電質量。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕