研究优化专变用户低压无功补偿的方案

张智标

摘 要：结合专变用户的特点，对传统无功补偿方式和设备中存在的问题进行了分析，并初步拟定了专变用户低压无功补偿方案。基于现场工作条件进行了简要的分析计算，提出了无功补偿装置的改进措施，以期提升配电系统中低压无功补偿技术的应用水平。

关键词：配电系统；专变用户；低压无功补偿；补偿方案

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.095

在低压专变用户配电系统中，感性负荷大量存在。这会消耗大量无功功率，增大电路电压损失和电能损耗，对系统功率因数造成不良影响，降低电力企业的经济效益。基于此，对专变用户低压无功补偿方案进行了探讨。

1 无功补偿的原理

低压无功补偿的原理是通过控制电网输出功率中的无功功率，降低供电变压器和输送线路的电能损耗。在电感元件中，电流在做功时，会超前电压90 ℃，但在电容元件中，电流则会滞后电压90 ℃。因此，在相同电路中，如果电容电流方向与电感方向相反，则会互差180 ℃。而如果在电磁元件电路中按一定比例安装电容元件，则电容、电感两种电流会相互抵消，电压、电流矢量夹角就会呈逐渐缩小趋势，从而提高电能做功的效率，使其达到无功补偿的基本要求。

2 专变低压用户无功补偿的技术问题

2.1 应用现状

目前在我国应用较为广泛的无功补偿方案为：在配电变压器0.4 kV一侧集中补偿，电容元件一般采用微机控制的低压并联电容柜，例如常用的GCK、GGD配电柜。大部分专变用户使用分相补偿与集中补偿相结合的方案，其主要目的是提高专变用户的功率因数，实现无功平衡。随着电力技术的发展，低压无功补偿技术在配电系统中得到了广泛应用，但受限于专变用户的单次投资，收效甚微，大部分无功装置缺乏无功补偿优化处理，导致专变用户补偿方案拟定、选择、定量、控制、三相平衡等问题缺乏有效的解决措施。

2.2 无功功率Q的分析

功率因数是指有功功率P和视在功率S所处方位角的余弦值，一般用cosΦ表示。功率因数的主要作用是定量表达交流电设备的用电效率，一般可通过P，Q，S之间的功角关系计算得出。如果P值恒定，则可通过减少无功功率Q达到提高功率因数的目的。以220 kV及以下电压等级的变电站为例，在主变压器处于最大负荷时，一次侧功率因数应高于0.95；当主变压器处于低负荷时，功率因数应在0.95以下。

3 无功功率补偿优化措施

3.1 无功补偿容量计算

从广义上讲，各种电力操作规程和准则所给出的无功补偿容量范围较大，在具体计算无功补偿容量时，要考虑到以下几点。

3.2 补偿方案

根据无功功率补偿原理和低压原理可得出以下结论：有多种方式可对无功功率进行补偿，但最佳补偿方式是在产生无功的位置进行补偿；在配电网低压运行过程中，无论是输电线路，还是主变压器，均会产生各种负载，即产生无功，因此，在专变用户低压配电网中，通常采取集中补偿、分散补偿、负荷集中补偿、就地负荷补偿等方式。

3.3 低压无功补偿优化方案

3.3.1 防止电容器组频切

要实现无功功率的补偿优化，首先需要解决电容器组频切问题。可对电容中的补偿量进行合理配置，按照要求控制每组电容器的容量，并实行分级配置，以专变用户实际产生的负荷值为配置依据。此外，在无功功率补偿过程中，对于自带欠流闭锁功能的电压控制器，需根据变容量和负荷值对欠流闭锁功能进行设定，无需按照同一个标准和固定值；对于在低压配电网中运行，但没有欠流闭锁功能的电压控制器，则需将“自动”投切改设为“手动”投切。

3.3.2 提高配电网设备的利用率

有功功率相同时，功率因数与负荷电流成反比，因此，所有传送的功率经过变压器、开关、导线等设备时都增加了一定的功率储备，导致大量负荷产生。当原有低压配电网趋于过载时，功率因数变大，传输的无功电流变小，配电系统过载运行得到缓解，原有设备发挥出更大的优势。

3.3.3 优化无功功率补偿装置

早期安装的电容器通常未配置过压或欠压保护装置，但对于0.4 kV以上电压的母线，则会因电压过高导致电容器存在被烧毁的风险，影响无功功率运行。因此，需对无功功率补偿装置进行优化，将有烧毁风险的电容器更换为设有过压、欠压保护的智能电压控制器。此外，还可利用调压装置对各个配电变压器进行调节，并分开安装电压开关，达到降低电压的目的。

3.3.4 降低电网系统的能耗

老式交流接触器在多次动作后，内部元件损坏比较严重，此时不应开展投切工作，应更换为智能复合可控式开关。利用这种开关进行零投切或无涌流投切，不仅能降低系统能耗，还能有效延长开关的使用寿命。

4 案例分析

5 结束语

本文通过分析无功功率补偿方案的选择和优化，得出了专变用户应从提高设备利用率、降低能耗、优化无功功率补偿装置、防止电容器组频切等方面入手，提高功率因数和用电效益。此外，在用户实际用电过程中，还需提倡节能，从技术、经济两方面共同努力，寻求最优的无功补偿方案，进一步提高供电质量。

参考文献

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[2]王烨.配电网络无功补偿配置分析[J].中国电业（技术版），2013（2）：27-29.

〔编辑：王霞〕