智能無功補償裝置在低壓配電工程中的運用探究

高翠芳

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智能無功補償裝置在低壓配電工程中的運用探究

高翠芳

（樂昌市永安能源有限公司，廣東 韶關 512200）

無功補償可以促進配電網的穩定，提高電網運行的經濟性。但是目前我國的無功補償主要應用在高、中壓配電網中，而在低壓配電網中的應用還存在一定的問題。對低壓配電工程的智能無功補償裝置的應用進行了分析，以期降低低壓配電網的線損，提高其穩定性和經濟性。

低壓配電工程；電能損耗；無功補償；配電網

隨著社會經濟的快速發展，人們對電網運行的安全性和穩定性提出了更高的要求。實際的電網運行中感性負荷會消耗大量的無功功率，會降低功率因素，增加線路損耗。因此，需要對其進行無功補償。相比于高、中壓電網的無功補償，低壓配電工程的無功補償的發展還比較緩慢。本文從各個方面對低壓配電工程的無功補償進行了分析研究。

1 低壓配電工程中無功補償的作用

無功補償在高、中壓配電網中的應用非常廣泛，而低壓配電網的無功補償還比較少，導致低壓配電網線損大、電壓質量低、經濟效益差。因此，對低壓配電網進行無功補償是非常重要的，可以提高供電電壓的合格率。供電電壓的質量是用戶最關心的，配電網絡由于無功負荷的輸送導致其產生電壓差，因此，要穩定電壓就需要減少輸送無功功率。無功補償可以穩定電壓，并且減少耗能。無功補償優化可以減少電能的使用，電能成本是企業非常重視的，減少電能的使用可以降低生產成本，同時響應了國家節能減排的號召。

2 低壓配電無功補償的原理

電網中的負載是由電阻與電感串聯的感性電路，運行中有一個交變磁場進行電能的交換和傳遞。電網中的能量分成了2部分，一部分以電能的形式驅動負載；另一部分以磁場能進行存儲，該磁場能因為對負載無用，因此，可以稱為無功。無功補償的原理是在感性負荷旁并聯1個容性負荷，這樣感性負荷與容性負荷之間可以進行能量交換，容性負荷就可以補償感性負荷的無功功率。

3 低壓配電無功補償的主要方式

低壓配電無功補償的方式主要有集中補償、用戶終端分散補償以及配電線路無功補償3種。其中，集中補償是對配電變壓器的380 V側集中補償，該補償方式采取的是低壓并聯電容器柜，通過微機控制，依據用戶用電負荷的變化，通過投入數量不同的電容器進行無功補償。該補償方式主要適用于專用變壓器用戶，可以提高其功率因素，平衡無功功率，確保專用用戶的電壓穩定。用戶終端分散補償是在用戶終端進行補償，與集中補償相比，該補償方式可以減少線損和電壓損失，提高電壓質量和線路供電能力。但是由于低壓無功補償的安裝容量往往是按照變壓器電壓側的最大無功功率來確定的，所以導致電壓器負荷變化時造成在輕載時出現大量變壓器閑置，導致設備利用率低。

配電線路中存在大量的無功功率，導致配電網線損和電壓損失增加，因此，需要對低壓線路進行無功補償。低壓配電網絡線路節點和支路多，且布局混亂，因此，在對配電線路進行補償時要設計一定的優化模式，確保補償效果能夠達到最優程度。智能無功補償主要是將低壓無功補償、諧波監測和綜合配電監測等功能結合起來，智能無功補償裝置對模塊化的結構將數據檢測、電容器以及投切機構等功能元件進行集成，該補償裝置中的智能投切裝置優異，與配網自動化裝置可以通過紅外、Modem或者藍牙等形式結合，智能無功補償裝置可以在線監測輸電設置的無功變化，及時自動進行無功補償。

上面介紹了最常見的無功補償方式，理論上無功補償應該是在產生無功的區域進行補償，這樣就可以做到整個供電系統沒有無功電流。但實際情況中，在電網中的任何地方，無論是變壓器還是輸電線路和負載，都會產生無功，而不可能在所有地方都進行無功補償。因此，在實際的電網運行中無功補償裝置一般有低壓母線集中補償、負荷側的集中補償和就地補償以及配電線路的分散補償。而對于低壓配電的無功補償通常會以分散補償為主，對于無法進行分散補償的可以采取負荷側集中補償，即利用自動功率因素調整裝置根據輸電負荷的變化，增加或減少電容器。而380 V供電系統往往線路長、負荷重，要對大容量負荷就地補償可以使用套管電路分散補償。

4 低壓配電工程無功補償的優化

目前，中、高壓配電網中的無功補償方式均比較先進，但該先進手段還無法真正應用于低壓配電線路，主要是因為低壓配電線路中的節點和支路多，存在很多未知因素。在低壓配電線路無功補償中可以采取“2/3法則”，可以實現線路有功損耗的降低。“2/3法則”是把首端電源的無功負荷分成3等份，在線路的2/3處安裝無功補償設置。圖1為線路無功負荷分布和優化前后無功潮流圖。“2/3法則”可以將有功損耗減少89%，如果系統的功率因素是0.7，則通過“2/3法則”可以將功率因素提高至0.95，而有功損耗也可以減少45%.

圖1 線路無功負荷分布和優化前后的無功潮流圖

在進行無功功率補償時進行最優配置的選擇是指將無功補償裝置安裝在最恰當的位置，同時，選擇最合適的補償容量。因此，在進行無功補償時需要進行最優配置。而最優配置的步驟一般為簡化線路接線、確定無功總負荷、確定無分叉主線最優配置，最后是對具有分叉主線的線路進行最優配置。配電線路進行簡化是指將電路沿著線路最長和負荷最大的方向簡化成為無分叉主線或者僅有一、二分叉的主線，再采取推測法或者實測法確定最大無功總負荷，推測法是根據報裝總容量來推測實際總容量。無分叉主線的無功補償裝置一般安裝在無功負荷分布的2/3處。

5 低壓配電工程中無功補償注意事項

低壓配電工程進行無功補償需要注意功率因素補償合理，防止出現過補償、過電壓和諧振的產生。

在進行無功補償時，功率因素從0.9到1.0和從0.8到0.9所需的補償容量相差無幾，但是線損幅度卻相差很大，前者只有后者的50%.因此，在進行無功補償時要綜合考慮，不能一味追求高的補償強度，一般只要功率因素在補償后達到0.9～0.95即可。

在用電容器對電動機進行就地補償時，電動機在電源切斷后由于慣性作用還會運行。此時，電容器將會產生勵磁電流，使得電動機向系統倒送無功，抬高運行電壓，增加了網絡損耗，降低了設備安全性能。因此，要防止出現過補償。

國家標準對工頻長期過電壓進行了明確規定，規定其不能超過額定電壓的1.1倍。因此，在進行無功補償時，要防止出現過電壓，避免電網電壓升高，損壞電容器。

如果供電線路有諧波源，還需要增設電抗器等，防止諧波對電容器造成損壞。

6 結論

在電網系統中，基本上所有設備都是感性的，這些感性設備需要從電網獲得無功功率。低壓配電工程中的線路長、變壓器多，因此，傳輸中的電能損耗較大。目前，低壓配電工程的無功補償是電力系統中非常重要的研究領域，可以提高電力系統的效率和運行可靠性。本文對智能無功補償裝置在低壓配電工程中的運用進行了分析研究，希望能夠為低壓配電網的無功補償提供一定的參考。

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2095－6835（2018）21－0152－02

TM761.12

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.152

〔編輯：張思楠〕