無功補償技術在供配電系統中的運用研究

潘澤秋

摘 要：電路系統內，低壓電網運行中往往會存在無功功率和設備損耗，容易導致輸電的電流增加，影響線路設備的穩定運行狀態。通過無功補償可以降低低壓電網中的無功功率，提升功率系數，提升電網質量。

關鍵詞：無功補償;供配電

1、引言

由于目前火力發電仍然是主要的發電形式，其在消耗較多煤炭和石油等不可再生能源的同時，也容易對環境造成污染。目前新型綠色能源正在興起，如光伏和風電，然而因其在發電過程中存在較為明顯的波動，會對整個供電配電網產生影響。為保證電廠發電穩定性，一般會進行無功補償。另外企業運行過程中，低壓電網中往往會存在大量的電感性負荷，導致電網系統內的無功功率增加，影響電網的輸電效率。由于無功功率的存在，導致功率系數降低，而輸電電流增加，影響輸電網絡的線路和電氣設備受到不同程度地影響。為了有效地對該問題進行解決，需適當地增加無功補償的裝置，保證功率系數維持在合理范圍，減少體系運行的損耗。

2、無功補償技術原理及應用現狀

2.1 低壓配電網無功補償的原理

無功功率是電能沒有進行消耗，只是能量從電能轉化為其他形式的能量，此能量可以與電能進行周期性的相互轉化。如電磁元件通過磁場進行能量的轉化、電容器通過電場進行能量的轉化。在實際的配電網中，如果電流分別在電磁元件和電容器器件上產生電能轉化，即電能在元件上做功，會使得電流和電壓出現不同相的變化，電磁元件使得電流比電壓超前90°，而電容元件使得電流比電壓滯后90°，并且在同一電路中，電容電流和電磁電流完全相反，相位相差180°，此時通過在電路中設置合適的電容元件，使得電感電流和電容電流可以相互進行抵消，減小電流和電壓之間的矢量夾角，提升整個電網的供電質量。

2.2 應用現狀

（1）集中補償與工廠用電匹配情況

目前，我國工廠內關于用電情況具有明確的規定，需要對線路中的損耗問題進行嚴格控制，同時保證輸電電網的穩定性。另外，目前企業為了達到降低負荷、降低損耗的目的，對電動機均進行技術改造升級，通過升級后往往需要對電動機進行就地補償的方式進行控制，而最終體現出的情況就是集中補償方式逐漸與企業實際的用電需求不相符。

（2）集中補償對于供電線路的影響

采取集中補償方式能夠對部分無功功率和損耗進行改善，但對于大部分無功功率的降低，其效果并不好。因此集中補償方式容易導致變壓器出現超負荷的情況，影響變壓器的安全穩定運行，甚至會造成變壓器線路的損害，導致系統出現跳閘，影響穩定供電。

（3）集中補償方式對于成本運營的影響

集中補償方式不能有效地降低無功功率和損耗情況，同時此補償方式也會加重項目的前期成本投入，使得企業的運行經濟性受到影響。而對于集中補償，就地補償模式可以降低約30%的變壓器容量，能夠有效降低設備的投入費用。

鑒于采取集中補償方式的局限性，為了更好地保證無功功率和損耗的降低，企業需要根據自身的特點，優化補償方式。可以采用就地補償、車間補償或多種補償方式并行的模式進行電網的優化改進。另外，對于新供電系統而言，更需要從源頭開始做好方案優化，確保補償方式的有效性

3、建筑供配電系統無功補償方式

根據無功補償的應用情況，可以分為集中補償和分散式補償兩種。其中對于企業內部應用的補償類型為集中補償，而對于電網線路而言，補償模式為分散性補償。相對于分散性補償方式，集中補償具有管理簡便，電阻器的控制可以通過自動模式，也可使用手動模式。另外，集中補償更具有適用性程度高，供電質量能夠得到有效提升。但集中補償無法有效降低企業內部的無功功率和電能消耗，同時對于線路也會產生一定的影響。

4、實例探析無功補償技術在供配電系統的應用

（1）SVG無功補償應用

SVG無功功率即靜止無功發生器，通過調節電路交流測的電壓相位和幅值或者直接對交流測電流進行控制，實現對控制電路的動態無功補償。SVG無功補償方案是目前無功功率控制方式中的最佳方案，具有不可比擬的優勢。

SVG無功補償的應用效果主要體現在工廠供電系統的穩定性和可靠性，SVG無功補償的優勢可以體現為：（1）能夠有效維持電壓的穩定，通過無功補償能夠有效減小電網內的電壓波動情況。SVG自動補償具備自動調節的功能。通過輸出電壓情況對無功功率進行自動調節。輸出電壓大，無功功率數值相對較小;而輸出電壓低，無功功率也比較大，通過無功功率的自動調整，可以實現主網35KV的線路，電壓浮動保持在0.3%范圍內。（2）SVG無功補償具有較高的響應能力，反應迅速。例如在城市軌道交通應用中，如果出現電壓突然波動，跌落的情況，SVG裝置能夠有效地對電壓進行支撐，避免線路因系統故障導致短路故障。

（2）諧波治理與無功補償

FC+SVG方案

主要的工作原理是對為諧波電流配置適宜的分支電路和電抗串聯回路。通過低阻抗通道實現對諧波電流的過濾和消除。通過適當調節橋式電路交流側的電壓相位和幅值、對交流側的電流進行控制，從而實現動態補償的目的。對于諧波的變化，該方案模式能夠直接接入治理，快速處理無功功率的變化（一般小于10毫秒），實現動態補償。

FC+MSVC方案

主要的工作原理是對為諧波電流配置適宜的分支電路和電抗串聯回路。通過低阻抗通道實現對諧波電流的過濾和消除。通過MCR模塊對系統內的無功功率數據進行收集、整理分析，通過自動控制晶閘管，改變磁飽和度，實現電抗值的可連續變化性，從而實現對于電抗器的控制，最終實現無功功率的補償。

SP-APF++方案

該方案的主要原理是檢測系統對系統內的諧波分布和強度進行檢測，最終利用電子晶閘管組成的并聯變流器產生與系統內諧波強度相同，相位相反的電流，從而實現對諧波進行抵消，從而達到濾波的目的。

5、結語

無功功率補償措施可以有效改善供配電質量，提升運行經濟性。通過對無功補償方式的應用情況，可以看出供配電系統中應該根據具體的特點選擇適宜的補償方案，更能有效改進功率系數，進而提升電能質量。

參考文獻

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