城市配电网的无功补偿及其容量确定

城市配电网的无功补偿及其容量确定

李园园赵艳

（江苏省电力公司徐州市铜山区供电公司221000）

摘要：伴随城市电力网络的发展无功电压的管控和无功功率的补偿产生了一些新状况与新缺陷对于此种状况笔者联系工作现实状况指出了在配网建设中无功补偿应当注重的问题、核算无功容量和怎样选取补偿装备的位置与形式等问题。

关键词：配电网；无功补偿；容量

1前言

近年来，我国电力装机容量逐渐提升，很大程度上减小了供电方面的压力。随着输电量的增多，电网发展的速度显著落后，网耗问题逐渐凸显。很多人都意识到减少网络损耗是输电机构降低输电支出的重要方式，也是未来提升输电量的重要举措。因为配电网建设十分落后，网架不牢固，设备老旧，路线较长，电线的直径较小，大多数的配电变压器也存在耗能多的不足，因此减少损耗应当从城市的配电网开始抓起。立足于减少网络损耗提升输电稳定性的层面，10KV配电线路的长度不应当超过10KM。10KV配电线路的损耗大，造成电力机构部分资金的无辜耗费，侧面提升了电能售价，加上电能品质低下，也打击了客户的用电热情。

2配电网无功补偿应注意的几个问题

伴随无功补偿技术的逐渐成熟，低压侧无功补偿技术在配电体系中也大力运用，从静止状态的补偿到变化状态的补偿，从有触点的补偿到没有触点的补偿，此些均以累积了丰富的工作经验。可是在现实操作时也凸显了一些不足，应当加以重视。

10KV配电网低压侧的无功补偿工作应当结合系统的特征，不应当由于电压级别低、补偿容量不大就胡烈补偿设施对系统侧的影响。假如需要减少损耗的线路可以通过一个健全的补偿方案加以改进，则电力体系侧的收益会比零散的纯客户行为的补偿形式多很多。

（1）补偿方法问题。当前许多机构无功补偿的立足点还集中在客户侧，也就是仅注重补偿客户的功率因数，而没有站在减少电力网络的损耗的层面上。假如为了提升电力负荷的功率因数，增加一台补偿箱，此必然会对减少损耗有益处，可是假如要达成高效的减少损耗，一定要核算无功潮流，明确各点的最佳补偿容量、补偿方法，才可以让并不宽裕的资金发挥最大效用，此是立足于电力体系层面考虑问题的方式。

（2）谐波问题。电容器具有一定的抗谐波性能，可是谐波含有太大时会对电容器的使用时间造成一定的影响，甚至导致电容器的过早退役，而且因为电容器对谐波有放大功效，所以导致系统的谐波干扰更加严重，另外，变化形态下无功补偿柜的管控过程，较易受到谐波干扰，导致管控无法发挥作用，所以在有很大谐波影响、应当考虑补偿无功的地区，另外还应考虑增添滤波设备，但是此问题通常不被注重，导致部分补偿设施无名损坏，所以在进行无功补偿设置时应当将谐波管控包括在内。

（3）无功倒送问题。无功倒送是电力体系所不准许的，这是由于其会增多线路与变压器损耗，增加线路压力。无功补偿设施的制造单位，尽管均声称自己的设施不会出现无功倒送的问题，可是现实状况并不是这样。对于接触器管控的补偿柜，补偿容量是三相一起调节的，对于晶闸管管控的补偿柜，尽管三相的补偿数量可能分着调节，可是许多生产单位为了控制成本，仅选取一相采样与无功剖析，因此在三相负荷不对等的状况下，就或许出现无功倒送的问题;对于采取固定电容器补偿形式的客户，在负荷较少的时候，也或许出现无功倒送的问题。所以，在选取补偿形式时，应注意此方面。

3无功补偿容量的核算

补偿容量的选取，应根据变压器的负荷水平与容量及线路的负荷来确定。准则是:负荷较小时不可向系统倒送无功，能耗节约收益达到最好水平。负荷较小时，不一样的配变所需要的补偿容量也不一样，当补偿容量和低压侧的平均无功负载相同时，节能的收益达到最好水平。全面衡量高峰所需要的容量与节能收益，可依照配变容量核算。

我们看一下有功功率P、无功功率Q和相角Φ之间的关系:

tgΦ=Q/P

在P不变的情况下（这同实际用户负荷P一定是相似的）tgΦ中与Q的变化关系:

（1）设相角为Φ1，时有tgΦ1，无功功率Q1;

（2）相角为Φ2时有tgΦ2，无功功率Q2;

（3）随着Φ值的变化，无功功率的变化可用下式表示:

△Q=Q1-Q2=P（tgΦ1-tgΦ2）

在补偿的过程中有一个经济问题需要考虑。

例如:设某一有功负荷P=2000kW，自然力率为0.8。现需用电容器补偿至0.93，经计算需要增加710kVar的电容器。如将力率补偿到0.96，经计算需增加920kVar的电容器，则需多用电容器210kVar。按现行市场价每千瓦综合投资60元计算，则多投资12600元。与力率0.93时相比，增加投资约30%。对于实行按功率因数调整电费的用户，有人认为把力率补偿大些可以从减收的电费中得到益处。其实，当功率因数补偿到0.9时，按规定可减收当月全部用电费用的百分率很小，而6-10可V电力补偿电容器的年运行费用却达10-17%，所以补偿量过大时取得的经济效益很少。

4无功补偿装置位置与方法的选择

补偿的安装位置和方法包括两种:①集中补偿;②分组补偿。前者一般指安装在地区变电所或者高压输电客户降压变电所主线上的高压电容器组，也包含统一安装在电力客户总配电室低压主线上的电容器组。其优势是较易达成自主投切，运用效率好，养护便捷，故障少，可以降低配电网络、客户变压器及专业输电路线的无功负载与电能耗费。而后者通常安装在路线上、配变低压侧等。

（1）在配电所装设高压补偿设施，以均衡高压侧的无功功率。在变压器的高压侧与低压侧，因为有励磁电流，其功率因数是不一样的。当变压器负荷达到最高水平时，高压侧的功率因数比低压侧的小将近5%，当变压器负荷较小时，高压侧比的功率因数比低压侧小巧%左右。假如配电所的无功补偿在高压侧实施.则无功电流会在低压输电体系及变压器内形成有功损耗;假如仅在低压侧实施无功补偿，则高压侧的功率因数依旧不高。而采用低压过补偿来提升高压侧功率因数的方式，因为超前的电流一样导致有功损耗，并且电压增大会干扰设施的运行，所以此种方法缺乏可行性。因此，高压侧的无功负载在高压侧加以均衡补偿。

（2）在变电所低压侧装设低压补偿设施，来补偿负载的无功功率。补偿电容包括两个部分:①固定补偿;②自主补偿。变电所配备低压补偿电容，主要对输电地区加以无功补偿。由于有功负荷是变动的，其无功负荷也跟随其产生变动，可是不管无功负载怎样变动，都能够将其分成固定与变动部分，因此补偿电容器应当采用固定和自主补偿相融合的方式，配置固定补偿电容来降低资金投入，配置自主补偿电容来解决补偿需求，力争两方面都照顾到。

5选取补偿电容的几点建议

电容器与大部分电器不一样，当其接到电力体系以后，多数是在负荷较重的状况下运行，只在电压或者频率变化时，负荷才稍微减轻。此外，电容器是的工作介质是电解质，其的设置通常是按照规定的运用环境，在稳定的前提下争取经济、科学，假如在运行过程中电流、电压与温度高出了规定的最大度数，便会造成电容器的使用时间变短，所以应严格管控其的运行环境且在选用电容器时注意这样几个方面:

（1）过电压性能。通常电容器的过电压性能至少应当可以达到1.1倍额定电压，部分境外技术先进的大牌电容器的多电压水平能够达到更高。

（2）承受短路放电水平。电容器一定要能够承受在准许的运行电压下因为外部事故所导致的短路放电，该参数代表了电容器对外部事故的承受水平。此外，还应当注重电容器的抗涌流水平和环境温度差异等。

6结束语

随着市场经济的发展和深入，加强电能质量管理，提高电能质量及利用率，已成为电力企业广泛关注的重要内容之一，因为降低城市配网线损，提高电能利用效率，可以向用户提供更多的电力，以促进工农业发展，同时也能给供电企业创造更多的经济效益，这样即节约了动力资源，又降低了供电成本，其经济意义和现实意义都是不可低估的。