配電網無功補償方案的技術比較

胡 坤

（珠海電力設計院有限公司，廣東 珠海 519000）

配電網無功補償方案的技術比較

胡 坤

（珠海電力設計院有限公司，廣東 珠海 519000）

選擇合理的無功補償設計和方案，對保證配電系統穩定性、提高電網質量、增加輸電系統利用率，降低電企成本具有十分重要的意義。這里我們對無功補償的相關問題進行了詳細地分析，對各種配電網無功補償方案進行了對比。關鍵詞：配電網；無功補償；電壓穩定性；成本

無功補償對提高配電網的安全性、提高電網質量、降低用電企業成本具有重要的意義，因此，無功補償的方案設計是電力公司和電力用戶關注的共同問題。選擇合理的無功補償設計和方案，對保證配電系統穩定性、提高電網質量、增加輸電系統利用率，降低電企成本具有十分重要的意義。這里我們對無功補償的幾種常用方案進行了重點比較和分析，對不同方案的特點進行了詳細地研究，并提出了電網工程設計過程中應該注意的相關問題。

一、無功補償技術

（一）無功功率

無功功率是電力系統中必不可少的重要部分，是電力和負荷間能力交換的反映，其大小也反映出電力和負荷間的能源交換幅度。無功功率不是沒有功率，它是指能量進行轉換、輸送和轉換的前提。在電力系統運行過程中，無功功率分為兩個主要的部分：一個是由電流非正弦畸變造成的各次諧波無功功率，包括同頻率諧波電流電壓之間產生的無功功率與不同頻率諧波電流電壓間產生的無功功率；另一個是基波電壓與電流相位差造成的基波無功功率，這是由阻感負載等原因引起的，相對穩定且容量較大。

（二）無功功率對電力系統的影響

在電力系統的運行過程中，任何不平衡的無功功率現象都會造成電壓發生一定的波動，甚至損壞用電設備。無功功率對電力系統的影響主要表現在如下幾個方面：

1.提高了變壓器和線路的電壓降：對于經常性的沖擊性無功負載用電，如電弧爐用電、軋鋼機用電等設備，在使用過程中會頻繁產生無功沖擊現象，造成電壓的劇烈波動，最終導致電能使用質量的急劇下降；

2.使設備容量顯著增加：提高了無功功率會增大電網的電流，并進而提高發電機、變壓器等設備的容量；

3.減少功率因數：提高了無功功率會顯著降低功率因數，并進而降低設備容量的有效利用率；

4.提高了線路和設備的綜合損耗：提高無功功率會造成電網電流的增大，使得電力線路和設備損耗急劇增加。

電力系統無功補償對維持電力系統的正常運行和穩定發展都具有重要的作用，對供電負荷和系統運行十分重要。最近幾年來，無功補償得到了各國研究人員的廣泛關注，并得到了快速的發展。下面，我們針對無功補償的幾種方案進行詳細的對比分析。

二、無功補償方案比較

（一）隨機補償方案

對于低電壓電網無功消耗中，電力變壓器占總量的約30%，而低壓設備占約65%。所以，低壓設備無功補償是十分重要的。對于容量較大的電動機，可以采用就地補償方式，這種方式也叫做隨機補償。隨機補償的線損率較低，對改善電壓質量，降低電壓的損失十分重要，除此之外，隨機補償能夠有效釋放系統的能量，對提高系統的供電能力十分重要。但是，隨機補償投資較大，而且對補償容量的確定和應用都比較復雜。因此，要加強對隨機補償方式的研究，努力研究造價低、免維護、易安裝的新型補償設備。

（二）低壓補償方案

低壓補償的應用非常普遍，其優點是節能降損效果很好、功率因數較高。但是，由于變壓器數量較多、安裝的地點也比較分散，導致補償工程投資比較大，維護的工作量也比較大。因此，在未來的發展過程中，研究人員要從降低裝置成本、提高裝置可靠性方面進行研究；另外，配電電網系統的負荷承載情況比較復雜，系統存在三相失衡、諧波失衡的情況，為了防止過補償的問題，需要在施工過程中進行詳細的分析設計。

（三）集中補償方案

集中補償方案需要同步調相機、并聯電容器和靜止補償器等設備，其主要目的保持輸電網無功功率的平衡，改善功率因數，并提高變電所的電壓，從而有效地補償變壓器與輸電線路的損耗。這種方案方便維護、容易管理，但是這種方式對于低壓配電網的降損效果不是很好。為了有效地實現電壓和無功的綜合控制，我們常常使用并聯電容器組協調調節。大量應用表明，過于頻繁的投切會對電容器的開關與分接頭壽命產生影響，提高系統維護和運行的工作量。在實際應用中，電子開關的控制成本較高、自身的功率損耗也比較大，所以變電站的高壓電壓和無功控制技術還需要進行進一步地研究與改善。另外，由于變電站進行無功補償會提高電網的功率因數，保持變電所電壓的穩定，因此能夠按照負荷增長率與變電站無功補償容量進行設計。

（四）固定補償方案

現在存在一部分公用的變壓器未安裝對低壓進行補償的裝置，從而出現很大的無功缺額，因此需要發電廠和變電站承擔這項工作。大量無功傳輸會提高配電網的網損率，所以在這種情況下需要考慮對配電線路進行無功補償。對線路進行補償需要通過安裝電容器來進行無功補償。因為線路補償與變電站離得較遠，所以會增加系統配置的難度、提高系統的控制成本、增加維護電網的工作量。固定補償方案主要是想變壓器和電網線路提供必要的無功補償，工程施工的關鍵問題是根據系統的補償容量和補償地點進行。同時，固定補償具有回收周期快、方便維護和管理、投資額較小的優點。所以，這種方式非常適合在負荷較重、功率因數較低的較長線路的功率補償工程商。但是由于這種方式的適用能力較差，在重載的情況下經常出現缺乏補償度的問題。所以，固定補償方案也是未來需要重點研究的重要課題。

結論

對配電網進行無功補償對提高配電網的安全性、提高電網質量、降低用電企業成本具有重要的意義，是一項具有建設性的措施。本文通過對配電網無功補償的幾種方案進行了對比和分析，結果表明，無功補償的電壓雖然很低、容量較小，但是仍然存在很多問題需要進行思考和分析，因此，在實際的工程建設中，要提高重視程度，提高配電網無功補償的質量。

［1］韓新華，趙琰，鄧瑋.電力系統無功優化模型與算法的研究［J］.東北電力技術，2010（4）：17-21.

［2］劉明波，陳學軍.電力系統無功優化的改進內點算法［J］.電力系統自動化，1998，22（5）：33～36.

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