浅谈无功补偿在配电系统中的几点认识

田传明

摘 要：配电系统中，无功功率平衡是保证电能质量的必要条件，无功功率平衡状况决定了电力系统的运行电压水平。在配电系统中，可以对主变、配电线路、配变、低压线路及用电设备等主要配电设备以及其各环节的设备采取电容补偿，以此来满足电力系统的无功不足，进而达到提高电压稳定性、维持电压水平、降低电网损耗等目的。本文就无功补偿的原理、补偿装置、补偿方法以及无功补偿的现实意义等方面进行了简要介绍。

关键词：配电系统 电能质量 无功补偿

中图分类号：TM642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0235-01

1 无功补偿的原理

交流电通过纯容性或者纯感性负载，并不做功，该部分电功率仍会回输到电源，该部分功率即为无功功率，实际电器负载一般不可能为纯容性负载或者纯感性负载，大部分是混合性负载，这样当交流电流通过它们的时候，就有部分电能不做功，此时的功率因数就小于1，在这种情况下为了提高电能的利用率，就需要对电器负载进行无功补偿。通常来讲，我们把具有容性功率负荷的装置和具有感性功率负荷（如电动机、变压器等）的设备一同并联接在一个电路中，使他们两者的电流达到相互抵消，电路能量在两种设备负荷之间达到相互交换，这时感性负荷自身所需要的无功功率就可从容性负荷设备输出的无功功率当中得到全部补偿，使得电路中电流的矢量与电压矢量的夹角很小，从而提高电路效率，进而达到提高电能率的目的，这就是电路无功功率补偿的原理。

2 无功补偿的原则与方法

2.1 电力电容器应用于无功补偿装置的缺点

电力电容器只能进行有级调节，不能进行平滑调节；电压特性不好，由于无功出力与电路电压的平方成的正比，当电力系统中的电压降低时，补偿效果就会降低，而当电路电压升高时，就会对用电的设备达到过补偿，使其端电压提高过分，超出规定的标准，就很容易损坏设备的绝缘件，发生设备故事，对短路稳定性差，切除后有残余电荷，无功补偿精度低，容易影响补偿效果；设备安装空间狭小，通风不良，电容器运行温度若高于70度时，易发生膨胀爆炸；电路中电容器的使用寿命就会较短等等。

2.2 应用电力电容器当做补偿装置的基本方法

将电力电容器应用于补偿装置，主要采用的方式有串联补偿、并联补偿这么两种方法：（1）串联补偿方式：串联补偿就是指将电容器件直接串联在高电压输电线路中直接对电路进行补偿，达到改善输电线路的参数，降低电路电压的损失，达到降低输电线路损耗、提高其输送电力的能力。高压远距离输电线路上常采用这种串联补偿的方法，现在用电单位都很少采用。（2）并联补偿方式：并联补偿方式就是把电容器件直接和被补偿扥电器设备并连到同一个电路上，以达到提高功率因数的目的。采用这种补偿方法所用的电力电容器常被称为并联电容器，这种补偿方法目前大部分企业都是采用这种设计。将电容器安装在电路中进行无功功率补偿，通常可采取分散补偿、集中补偿和个别补偿等形式：集中补偿方式就是把电容器件组集中安装在用电设备变的一次或二次侧的母线上，这种补偿方法，安装简便，运行可靠，利用率较高，适用于负荷较为集中，离配电母线较近，补偿容量较大的场所，变电站常采用集中补偿方式。在变电站中进行无功补偿，若母线采用单母线接线方式，并联补偿电容器一般分成容量均等的若干组分别接于变压器的低压侧，并根据变压器的实际负荷情况进行分组投切，若母线采取单母线分段接线方式，则将并联补偿电容器按组平均分到各段母线上，以取得最佳补偿效果。进行对用电变电站集中补偿，主要的目的就是使输电网的无功功率达到平衡，输电网的功率因数达到改善，使系统终端的变电所的母线电压得到提高，使变电站主变压器以及高压输电线路的无功损耗得到补偿。分散式补偿就是在车间配电室或变电所各分路的出线上安装电容器件组，这种方式可以与负荷部分的变化同时投入或切除。这种补偿方法效果也较好。比如对变电所的配出线路进行分散补偿，线路补偿主要是提供线路和公用变压器需用的无功，关键在于选择补偿地点和补偿容量，主要有以下两种情况：若该配出线路负荷均匀分布，那么根据该线路的线路总长、线路总电阻、平均无功负荷、平均电压，以及在线路上装设的电容器总容量和单组容量，本着将线路无功线损降低到最小的原则制定出该线路上的最有补偿方案，确定装设电容器组的最佳位置和最优补偿容量；若该配出线路负荷分布不均时，根据该线路的实际负载情况，依据线路长度、电阻值等进行优化补偿简化计算，根据现实负载情况，制定最优补偿方案将无功线损补偿到最小。通常为运行维护方便，补偿电容器组的数目一般不宜超过3组。个别补偿方式就是指补偿是针对单台的用电设备采用就近补偿的方式进行补偿，其方法就是直接把电容器件和单台用电设施共同的接在一个电气回路中，使用一台开关同时控制，使得电容器和电器负载实现同时投运或切除。

3 无功补偿的价值

对用电企业而言，在有功功率一定的情况下，功率因数越高，在满足用电需要的前提下，供电线路和变压器的容量可以相应的变小。根据国家供用电规则规定：电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到以下标准：高压供电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为 0.9以上；100KVA及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；低压供电的农业用电，功率因数为0.80以上。在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线电阻的能量损耗越大。因此，提高负荷的功率因数，可使输电线的电流变小，系统的线路电压损失也就越小，有利于系统电压的稳定，减少了线路的压降损耗，进而减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率，增加电网中有功功率的输送比例，进一步改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。

4 结语

在电力电路中，通过安装电力电容器等作为补偿装置来提高配电系统的功率因数，对电网的降损、节能、安全可靠运行和提高电能质量有着极为重要的意义。

参考文献

[1] GB/T 14549-93，电能质量公用电网谐波[S].

[2] 吴竟昌.供电系统谐波[M].中国电力工业出版社，1998.

[3] 刘乾业，许伟.低压电网谐波治理合无功补偿装置的合理选择[J].电力设备，2004（6）.endprint