关于无功补偿技术的研究

孙立平

摘 要：随着社会经济的不断发展和进步，人民生活水平提升，对用电的质量和可靠性都提出了更高的要求，但是目前我国电网系统存在着很多不合理现象。本文主要研究电网系统无功补偿不足的问题。

关键词：电网系统；无功补偿；装置

当前，我国电力事业迅猛发展，电网不断扩张，用电负荷飞速增长，电网容量愈来愈大，其所覆盖的面积扩张。与此同时，电力系统用户自动化水平逐渐提高，电气设备对电力稳定性和安全性等方面质量的要求也逐步提高。然而，由于经济发展、水能、资源等多方面外部因素的影响，全国各地存在电力不均衡现象，所以，要实现电网系统的稳定性以及能源的质量，必须解决产生负面影响的因素，保证人民生活、工业生产的顺利进行。本文就影响当前电能质量不稳定的一大原因，即无功功率问题进行探讨。

无功补偿，即对电源进行无功补偿，它是指为了达到经济发展对电力系统和电压水平的要求，在电力系统与负荷端设置电容器等无功电源。配置无功补偿的原则基本概括为：本地平衡、等级补偿和方便电压调整。

一、配电网络无功补偿的合理配置原则

1.兼顾总体平衡和局部平衡，将局部平衡作为重点

首先，需要满足局部电力网络无功平衡，然后，还要保证变电所、10千瓦配电线路的无功平衡。在无功补偿规划时，要在总体平衡的前提下，研究各局部无功补偿的方案，进行最佳组合优化，实现无功补偿的最佳效益。如果，无功电源的容量、布局以及位置不合理，就会造成局部地区的无功电力不平衡，影响整个电力网络的稳定性。局部地区无功补偿不合理，可能会形成本地区与其它地区无功电力的长距离交换和输送，这样就增加了用电系统的电能损耗。

2.就地补偿，兼顾电力单位补偿和用户个人补偿

在整个电力网络中，用户消耗的无功功率在一半以上，另外的损失在配电网络中。所以，要实现无功功率的就地补偿，减少无功功率在线路传输中的损耗，就地补偿主要靠电力部门和用户两方的共同努力。

3.兼顾分散补偿和集中补偿，将分散补偿作为重点

集中补偿是指变电所集中装备容量较大的补偿电容器，它主要对变压器本身的损耗以及电力输送过程中的无功电力进行补偿，这样可以降低供电网络而不是配电网络的无功损耗。分散补偿是指对网络中较为分散的负荷进行无功补偿，如配电变压器、用户的家用电器等，它有效弥补了集中补偿的不足，做到了无功功率在哪里产生，就在那里进行补偿。

4.兼顾降损和调压，将降损作为重点

在电力网络中，兼顾降损和调压，将降损作为重点。利用并联电容器进行无功功率的补偿，主要是为了实现无功电力的就地平衡，减少供电网络中的无功损耗。与此同时，对电容器进行分组投切，适当调整电压，辅助无功功率的补偿。

二、配电网络无功补偿的方式

1.变电站集中补偿

变电站集中补偿，目的是改善输电网络的功率因数，将补偿装置连接在变电站10千瓦的母线上，补偿的装置有并联电容器、静止补偿器等。采用变电站集中补偿方式，易于管理，方便维护，成本较低。

2.低压集中补偿

低压集中补偿方式，是目前我国使用较为广泛的无功功率补偿方式，它是在配电变压器V侧进行集中的无功补偿，补偿装置通常使用微机进行控制。

当前，我国所生产的自动无功补偿装置一般根据功率因数或者用户所需的电压水平进行电容器的自动投切。而线路电压的浮动是引起无功损耗的主要原因，用电线路的电压由整个系统决定，如果线路电压出现偏高、偏低，电容器的自动投切可能与实际需要存在差距，产生无功补偿过多或者过多。这种方式，虽然保证了用户的用电稳定性，但是配电网络不可取。

配电系统可以采用专用变压器，家庭用户使用公用变压器，而且通常安置在户外，这样就很难实现无功功率的集中补偿，而且集中补偿会产生一定的安全隐患。

进行低压集中补偿，通常采用的方法是随机补偿、人工补偿和跟踪补偿。

3.杆上无功补偿

在配电网络中，无法对大量公用网络进行集中补偿，这样无功补偿存在局限，就需要变电站或者发电厂对无功功率进行大量补偿，配电网络的无功损耗很高。针对这一特殊情况，可以将10千瓦户外并联电容器安置在电线杆上，进行配电线路的无功补偿，提高功率因数，借此来降低损耗，提升线路电压。

因为电线杆上安装的并联电容器与变电站距离较远，集中管理有一定难度，维保成本高，同时受外部环境影响也很大。杆上无功补偿须满足几个条件：

在配电网络中，尽量选择较少的补偿点；考虑后期维保，尽量简化对补偿点的控制和维护投入；在电网中，所安装的电容器的补偿容量不宜过大；电容其安装过程中，接线简单，易于操作；电容器进行安装后，防止其产生谐振现象。

4.用户终端进行分散补偿

当前，我国生产生活尤其是城镇居民生活用电大幅度增加，工厂企业对无功需求提升，因此可以直接对用户终端进行分散补偿，最大限度降低电网无功损耗，维持线路的电压稳定。

三、无功补偿装置的发展趋势

在配电系统中，同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置是较为常见的无功功率控制装置，这些装置都是在不断发展和改进的，以适应无功补偿的现实需要。

早期的无功补偿装置是无源装置，无源装置采用机械开关，因其不具有连续性、反复性和快速性的特点，因此不能实现在较短时间内对电压进行升降的功能，其安装方法是将电容器或电抗器在系统母线上进行串联或者并联。这样，这一举措改变了用电网络参数，改变了波阻抗以及系统母线等方面的输入阻抗。随着逐步发展，无功补偿装置体积变小，调节速度变快，范围边逛，更方便具体的操作。

静止无功补偿及时历经了三代发展，第一代为无源补偿的机械投切装置，第二代是SVC，即晶闸管投切的无功补偿的无源装置，第三代则是ASVG，即基于电压源换流器的同步补偿器，是快速的动态无功补偿裝置。

四、结语

配电系统的无功补偿，对于整个电网的稳定性、安全性以及用户所需电力质量要求，都有很好的作用。必须对用电网络进行研究，对不同形式的局部电网进行分析，采用适用的无功补偿方式，同时，对整个系统进行总体把控，最大限度减少无功功率的损耗。

参考文献：

[1]钟玉英. 无功补偿技术对低压电网功率因数的影响[J]. 科技信息. 2010，01 .

[2]严伟. 配电网无功补偿技术的探讨[J]. 科技传播. 2010，10 .

[3]杨仪. 关于配电网无功补偿技术探究[J]. 硅谷. 2010，24 .