配電網無功補償配置優化原則分析

張珂

【摘??要】配電網無功補償配置的優化，可以使整個配電系統的供電能力提升，最大程度降低網損的同時保證電壓質量，使供電滿足人們日常生活的用電需求。本文對我國目前配電網無功補償配置進行了闡述，并對其意義、裝置、方式進行分析，在此基礎上對配電網無功補償配置的優化原則進行探究。

【關鍵詞】配電網;無功補償;配置優化原則

隨著我國社會經濟體系不斷完善并逐漸深化，人們日常的生活水平質量逐步提升，對于電力能源的需求越來越高，致使配電系統的負荷日漸增長，導致對無功需求越來越高。無功功率的穩定平衡是配電系統穩定運行的重要保障，若無功功率不能平均分配，則會導致配電系統整體電能質量下降，隨后會導致功率因數較低、電壓降低、線損增加等一系列問題[1]。由此可見，電力企業對配電網絡進行科學化無功補償可以避免上述問題頻繁發生，使配電網絡穩定運行，從而保證用戶用電的安全性。目前，我國絕大多數配電網絡的無功容量無法滿足人們日常用電需求，導致配電網絡負荷過重，致使配電設備荷載過高，致使電損嚴重，為配電網絡埋下一定的安全隱患。基于此，分析研究配電網無功補償配置優化原則是配電網安全運行的重要保障，提升電力企業經濟效益，同時能夠作為理論依據，為電力企業長期發展提供助力。

1?配電網無功補償配置簡述

配電網是電力網絡的終極末端，對無功方面具有嚴格的要求，但距離無功電源最遠。配電網的電壓等級相對較低，在同一個電力網絡中輸送的電能是等量的，當電能傳送至配電網時，會導致配電網的壓降增高，產生大量能耗。采用科學的無功補償方式，能夠有效改善電網結構，使電能質量得到提升，降低損耗對配電網正常運行的影響，從而提升供電質量。現階段，電力系統的對電能資源的供應及用戶用電的實際需求存在嚴重不符的現象，在我國經濟發展不斷深化的背景下，用電用戶對電能資源的需求量越來越高，使用電能的質量也具有一定要求，兩者之間的矛盾逐漸加深，特別是節能減排、環境保護等相關政策相繼出臺，配電網無功補償配置優化必須提上日程。

目前，我國大部分電網及電力系統的原則設計都明確了無功配置的基礎原則，但制定的標準沒有進行統一，導致補償范圍過大，無法進行規范化操作[2]。近年來，我國相關專業學者對配電網無功補償進行了多次研究，側重具備負荷、拓撲結構等相關參數的配電網無功補償配置的優化方案研究。針對電網綜合運行費用，利用遺傳算法開發自定義適應度函數，建立科學的數學模型，計算優化指數，全面提升配電系統的質量。在粒子群算法的基礎上引入變異算子，擴充搜索空間，使粒子群的形態多樣化，整體提升無功補償配置性能。采用小生境遺傳算法，設置動態函數對個體距離標準進行判別，從而使全局范圍最優解方案的作用得以充分發揮。但現階段更側重于改進優化算法的研究，且處于探究理論的初級階段，在實際的配電網中很難進行實施操作。

2?配電網無功補償的意義

配電網無功補償的有效實現能夠確保電網功率負荷降低，校正電網功率因數，并使無功損耗得到控制，有效防止漏電等現象發生。與此同時，配電網無功補償還能夠使電能資源穩定運輸，確保配電系統穩定、高效、安全地運行，減少電力核心設備的運作荷載，使其使用壽命延長。

3?配電網無功補償裝置與方式

配電網無功損耗主要由線路無功損耗、變壓器無功損耗、負荷無功損耗三部分組成。

3.1配電網無功補償配置

在配電網中，主變無功補償裝置以及配變無功補償裝置共同組成無功補償裝置，產生無功的主要設備是并聯電容器組，使系統的無功缺額均勻分配，從而使整個系統的無功功率平衡，盡可能將傳輸電能的距離縮短。并聯電容器組的接線形狀有星形、雙星形、三角形、雙三角形，其中星形接線的接地方式包括中性點不接地和中性點接地兩種。配電網的無功補償方式分別為三相補償、分相補償、三相+分相混合補償，用于提高配電網功率因數及電能質量，有效降低線路損耗。

3.2配電網無功補償方式

目前，配電網無功補償方式主要分為線路桿上補償、低壓集中補償、變電站集中補償以及用戶終端分散補償4種[3]。

3.2.1線路桿上補償

線路桿上補償主要是對線路桿塔上的正常運作的電容器中的無功損耗以及空載勵磁損耗進行無功補償，補償方式多采用長期的固定模式，適應能力較弱，無法對實時變化的非人為因素進行有效預防，且需要大量開展維護檢修工作，限制因素較多。

3.2.2低壓集中補償

目前，配電網中最常見的無功補償方式為低壓集中補償，其原理是采用并聯電容器補償裝置在電壓為380V的配電系統中集中補償無功功率，其主要目的是對配變及的10kv線路無功損耗進行補償，提高配變功率因數，實現無功就地平衡，有效減低配電網的電能損耗。

3.2.3變電站集中補償

變電站集中補償的額主要作用部位是10kv變電站的母線側，采用并聯電抗器和并聯電容器作為補償裝置，其主要目的是對主變無功補償裝置的無功損耗進行補償，從而使功率因數得到校正，提升配電系統整體的電壓水平。

3.2.4用戶終端分散補償

用戶終端分散補償是依據用戶設備的無功需求調整自然功率因數的補償過程，通過控制投切的方式輸送無功功率，使自然功率因數得以提升至合理范圍，配置及安裝十分便捷，操作簡單靈活，適用環境通常為專用配變供工業。

4?配電網無功補償配置優化原則

配電網在用戶功率因數和主變配置進線首端功率明確的前提下，可以將補償指標進行統一，僅存在補償位置的差別。配電網無功補償配置在進行優化期間，必須嚴格遵守補償原則，不能形式化處理，這樣無法達到預期效果。

4.1設定無功補償設備最小配變容量

無功補償裝置只有在配變供電量大、配變容量大的情況下才能存在降損空間，裝置的實際作用才能得以充分發揮[4]。而在配變供電量小、配變容量小的情況下，配電網的有功損耗相對較小，導致無功補償裝置對無功網損的降損空間較小，設備無法發揮實際作用，成本投入過高，導致電力企業的經濟效益受損。

4.2分級協調無功就地平衡

無功補償配置的安設必須考慮系統整體設備配置的協調性，包括10kV及以下配電網、各電壓等級變電站以及用戶側等。有效調節配電網無功功率，使其就地平衡，可以降低低壓網無功負荷，避免傳輸過程中電壓等級跨度較大情況，降低配電網線路電能損耗。

4.3明確劃分無功管轄范圍

無功補償配置原則包括就地平衡以及分級協調，“就地”的具體實施需要明確劃分無功管轄的范圍。一旦管轄范圍得以確定，無功補償位置也能夠及時明確，同時能夠將各無功補償設備的對應管轄范圍進行確定，從而確保分級管理的穩定，使配電網整體運作協調。

5?結束語

綜上所述，配電網無功補償配置優化能夠確保配電系統整體的安全性，并使其穩定運行。配電網無功補償配置優化原則的具體實施是實現配電系統運作規范化的重要途徑，能夠有效降低配電網線路電能損耗，調整配變功率因數，提升系統整體的電壓水平，減少電力核心設備荷載，增加電力核心設備的使用年限，使無功功率補償得以就地平衡。

參考文獻：

[1]蔡陳立.配電網無功補償配置優化原則分析[J].科技經濟導刊，2017（08）：92.

[2]李寧可.配電網無功補償模型與配置方案優化[D].華北電力大學（北京），2016.

[3]劉艷陽.配電網無功補償配置原則優化研究[J].陜西電力，2015，43（09）：57-61.

[4]張勇軍，陳艷.高壓配電網無功補償配置原則的優化[J].華南理工大學學報（自然科學版），2014，42（06）：17-24.

（作者單位：國網河南省電力公司）