电力工程配电网的无功功率补偿应用

电力工程配电网的无功功率补偿应用

葛玉峰杨新彦侯海静

（国网山东郓城县供电公司山东郓城274700）

摘要：在配电网中进行无功补偿时，必须要先做好无功优化，以提高电能质量与功率因数，从而提高电力企业的经济效益。本文以电力工程配电网运行及无功功率补偿作为出发点，对以电力工程配电网为基础的无功功率补偿应用进行进一步探讨。

关键词：电力工程；配电网；无功功率补偿；补偿方式；低压补偿

一、无功功率补偿对配电网的影响

在电网系统中，无功功率对电力工程配电网的影响主要包括以下几个方面：

1、无功功率对输变电系统供电能力的影响；

2、无功功率对发电设备有功功率输出能力的影响，如用户需要一定的有功功率时，当电网的无功功率增加时，则会导致电网的损耗也相应增加。

3、功功率对配电网电压损失的影响；

4、无功功率对发电机有功功率的影响，导致其运转功率因数降低，从而影响电网的运行环境，导致用户电力设备难以发挥出应有的作用。

为此，在电力工程配电网运行时，应对供电电网及用户电气设备进行无功功率补偿，以提升设备运行的功率因数及系统的供电质量。

二、电力工程配电网的无功功率补偿应用

（一）采取措施明确无功功率补偿的容量

要明确无功功率补偿的容量，需要运用以下四种方式：

一是根据配电网的运行电压的大小来进行确定，这种方式比较适用于电网终端的用户变电所与枢纽变电所，其主要的目标是调压；

二是可以根据线损的降低率进行确定，这种方式可以在很大程度上证明配电网线损的降低率与补偿容量之间的关系；

三是可以根据配电网中的配电因数进行确定，理想的功率因素要满足用电用户的真实需求；

四是可以根据变压器的容量进行确定，然后选择正确的补偿方式。

（二）选择合适的无功功率补偿方式

1、变电站补偿

通过变电站集中的无功功率补偿，该补偿方式主要应用于10kV变电站的母线中，且主要集中安装在等量的电容器中，不仅能有效降低供电线路中的无功损耗，且有利于降低变电站输电线路的无功电力损耗。但电力用户所需的无功率补偿还应在变电站线路中输送。因此，在10kV变电站线路中依然有无功功率电流，故认为该补偿方式无法代替配电网无功补偿所发挥的作用，而且也无法很好地解决配电网运行中无功降损的矛盾问题。

2、低压补偿

低压补偿作为我国当前常用的补偿方式之一，主要是在配电变压器的低压侧进行补偿。该低压补偿设备主要根据用户的负荷水平变化情况、投入的电容器进行跟踪补偿，其目的是为了提高变压用户的功率因数，以实现无功功率平衡的目的。其不仅具有降低电网、变压器损耗的作用，还能有效提高用户电压的水平。低压补偿设备通常是根据无功功率或功率因数实现对电容器自动投切的目的。低压补偿虽能保证用户电能的质量，但无功功率的投切量且有可能会与实际的需求量相差较大，容易导致出现无功功率补偿不足或过多的现象，从而影响电力系统的正常、可靠运行。

3、杆上补偿

在配电网中绝大多数的公用变压器无低压补偿，从而限制无功功率的补偿度。因此，对于配电网无功功率的缺口还必须通过变电站和发电厂来填补。而无功功率通过线缆传输，从而增加配电网的损耗。因此，应把10kV户外并联的电容器安装在架空线路杆上进行无功补偿，以提高配电网的功率因数，从而实现降损升压的目的。但安装在杆上的电容器与变电站之间的距离比较远，因此难以装配保护措施，对其的控制成本也比较高，且保养维护的难度较大，工作量较多，且安装环境受限因素较多。当线路处于轻载状态下，应避免配电线路出现过补偿及过电压。因此，必须要合理控制杆上补偿的安装点，无需进行分组投切，且要控制好其容量。

4、终端补偿

随着低压用户用电需求量的不断增多，也就意味着对无功功率的需求也相应增大。因此需要对终端进行补偿，以降低电网的损耗与维持网络电压的水平。但终端补偿方式的补偿点比较分散，其管理难度比较大。而且负荷的不同波动使大部分电容器在轻载状态下容易形成闲置，导致设备的利用率不断降低。

5、配电线路补偿

通过配电线路进行的无功功率补偿，该补偿方式主要应用于配电线路中，主要安装在配电网线路主干的2/3位置上。每个集中点都要安装一个能够承受10kV电压的电容器，虽然这种补偿方式能在一定程度上降低配电线路的无功损耗，但也存在一定的弊端，如电气设备长期处于露天环境下，容易受到人为、雷击等因素的损害，当配电线路出现故障后，难以实现对线路的及时、有效抢修。

6、随机补偿

随机补偿就是基于随机的原则进行无功功率的补偿，该补偿方式一般将无功功率补偿的电容器安装在供电企业的电动机两侧，通过补偿电动机无功功率，从而实现降低功率损耗的目的。

（三）选择正确的无功补偿装置

一是中压电网的无功功率补偿装置，比如，干式自愈性的并联电容器，这种装置主要是利用金属性质的薄膜卷制而成，并用导线焊接引出，它的外部用树脂灌封，从而达到绝缘空气的目标。

二是高压电网的无功功率补偿装置，比如说高压并联式的电容器，一般情况下它会被安装在10kV变电站中主变压器的一端。这样安装的目的是降低主变压器的无功功率损耗，并有效提升电力工程配电网中的功率因数，从而达到有效提升变电站输出电能质量的目标。

三是低压电网的无功功率补偿装置，这种装置相对于其他两种来说，在我国的应用范围更广。在一般情况下，这种装置会被安装在电力工程配电网中变压器的低压一端或者单台低压的电动机一边。这种方式不仅可以实现在与电动机同启动、同停止的时候进行无功功率的补偿，而且可以对车间配电房、宾馆或者高层建筑物的配电房进行同时的无功功率补偿。

三、配电网规划中无功功率补偿方法的实践策略

（一）配电网规划中低压无功功率补偿策略及其实施效能

配电网规划中进行合理范围内的变低压补偿是目前我国电力系统工程实施的过程中运用较为普遍的一种补偿方式。其中，随机补偿、随器补偿与跟踪补偿是进行配电网低压无功功率补偿过程中最常见的三种低压无功补偿技术方法，从具体情况来看，这三种无功功率补偿方法在实施的过程中有着各自的特征与实际效能。随机补偿运用综合无功消耗技术来实现电力系统网络中的即时监控异步电动机设备的无功消耗需求，从而将无功功率补偿的过程进行高精度处理，能够极大地改善系统内部设备的运行效能。相对来讲，随器补偿措施则需要利用到高压熔丝物件的作用，并将其并联到待执行无功补偿操作的变压器设备上，一般用于农网电力系统环境中的系统改造。另外，跟踪补偿方法的运用较为灵活，实质上该方法的应用就是将小容量配电变压器与传统型变压器进行组合处理，从而达到配电网规划无功功率补偿的目的。

（二）提升配电网规划中无功功率因数的策略

在实践中发现，如若想要降低电力系统中用电设备的无功载荷，则有必要对一些无功负载量较大的电力设备进行合理化置换，这样一来，便可以在系统中补偿装置数量不变的前提下，提升电力系统的自然因数，进而便能够弱化配电网系统的电力输送损耗。凭借以往的工作经验可知，电动机参数是一项较为关键的无功指标，因其与电动机消耗无功功率的实际达成情况有着直接的关联。从配电网规划中的无功功率补偿所采用的具体设备来看，不同的设备有着其不同的使用环境，需要根据具体的电力网络性质来加以选择。就以配电网规划中的高压装置无功功率补偿来讲，高压装置则可以安装至主变压器的一侧，作为对主变无功损耗的降低措施，并能够在一定程度上改善功率因数。

结语

综上，加强对无功功率对电力工程配电网影响的分析，并选择合理的补偿方式与装置，才能降低电网线路的损耗与提升电网供电的可靠性与稳定性，从而提高电力企业的经济效益。

参考文献

[1]胡汉章.无功功率补偿在供配电系统设计中的应用[J].浙江工商职业技术学院学报.2009(02)

[2]吴慧政，吴慧飞.低压电网中无功补偿技术的应用[J].山西电力.2008(02)