低压配电网中的无功补偿探讨

龚太奎

[摘 要]随着我国经济的飞速发展，各大产业对电网的需求也增大，因此，电网的安全、稳定、可靠运行有着重要意义。在一些生产现场的负载都会消耗无功功率，如果这些无功功率不加外界补偿而从电网中获取，则不利于电力的输送与正常应用。本文阐述了无功补偿的分类，探讨了低压配电系统无功补偿的作用，并指出了无功补偿时应该注意的问题。

[关键词]低压配电网、无功补偿、措施

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0260-01

随着供用电系统中感性用电设备的应用日益广泛，且大多数用电设备功率因数不高，供用电系统中对无功功率的需求也越来超越大，给电网带来额外负担，并影响到电网电能质量。与此同时，越来越多的高级用电设备对电能质量的要求不断提高。配电网是电力网末梢，电压低传输同样电能产生的线损和电压降要高于高电压网络，农网改造虽然使农网配电网架明显改善，但无功补偿和改造却不尽合理，特别是随着国家对农村政策性扶持的加大，农村经济发展呈良好稳定发展态势，农村用电大负荷、非线性负荷用户迅猛增长，对本来无功配置不足的配电网又加重了负担。因此，保持无功平衡，对于保证电能质量，降低电网损耗，提高电网的输送能力和设备利用率具有重要的作用和意义。

一、低压配电网无功补偿概述

电网中感性功率负荷过多时会使得电网的功率因数下降甚至电压失稳，这时为了恢复电力系统正常运行而将无功补偿装置联接在同一电路中，使得能量在两负荷之间相互流通来调节系统的稳定运行。如此，感性负荷所需要的无功功率可由无功功率装置来适当地补偿。适当合理的无功补偿对于低压配电网的经济可靠的运行能够起到积极的促进作用，但也会出现过补偿的问题，过补偿反而会危害电网使得电网电压升高，增加电力系统的网损，电压合格率降低以及可能导致用户设备的不能正常运行。另一方面，由于大量的引入电力电子组合装置就会产生大量的谐波，从而造成谐波污染，影响系统的稳定可靠运行，此时又需要加入一些滤波电路，如无源电力滤波器（PPF）和有源电力滤波器（APF）等等。

二、常用无功补偿方案的分类

1.集中补偿方式

集中补偿方式是在变电站或配电室的低压母线侧安装补偿设备，以补偿配电变压器空载无功，减少对配电站上级电源的无功需求。采用微机控制的低压并联电容器柜或具有动态补偿功能的静止无功补偿设备，根据用户负荷的变化投入不同数量的电容器进行跟踪补偿，实现较高功率因数运行。

低压集中补偿方式更接近于负荷端，可以改善配电变压器及上游电网的无功分布，降低配电站和配电线路的有功损耗，但是不能改善线路中因为无功传输造成的电压降和有功损耗。

2. 配电变低压补偿

配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大，通常采用微机控制，跟踪负荷波动分组投切电容器补偿。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电能质量。这种补偿方式虽利于保证用电质量，但当线路电压基准偏高或偏低时，无功投切量可能与实际需求相差甚远，会出现无功功率过补或欠补情况。补偿容量按0.1～0.15倍配电变压器额定容量计算。

3. 低压配电线路补偿

线路补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。很多公用变压器没有低压补偿装置，需要变电站或发电厂承担，大量的无功沿线传输增加了配电系统的线损，需采用配电线路无功补偿。因线路补偿远离变电站，存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题，所以线路的补偿点不宜过多，控制方式应从简，补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象。

4.分散补偿方式

由于电容器分散在各用户旁，可以就近补偿主要用电设备的无功功率。由于这部分无功功率不再通过线路向上传送，从而使用户上的变压器和配电线路的无功功率损耗相应地减少，适用于变压器下用户较多、功率因数低、用户配电线路分路多而且距离较远的线路。分散补偿方式就是根据需求的无功负荷分布，将电容器组装设在功率因数较低的配电线路中，形成分散的补偿方式，对配电线路或变压器端需要的无功功率进行补偿。

三、无功补偿的作用

1.提高功率

提高用电户的功率因数，提高用电设备的利用率，降低用电成本。

2.减少损耗

减少供电网络的有功损耗，提高线路的供电能力。

3.改善电能质量

合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；

4.改善动态性能

在动态的无功补偿装置上，配置自动补偿调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性。

5.改善电网的电压波形

装设静止无功补偿器还能改善电网的电压波形，减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

四、补偿中常见问题及解决措施

低压无功补偿安装地点分散、数量多，且配电网电压、负荷情况复杂，工程中相关问题若考虑不周，不仅影响装置正常运行，也带来很多维护、管理等问题。

1.运行及产品可靠性问题

与配电变压器相比，低压补偿装置的维护量要高很多，控制系统越复杂、功能越多，维护量越大。低压补偿装置的可靠性在开关和电容器，补偿装置的投切开关是关键。工程实践表明，户外配变无功补偿工作条件差，机电一体开关是最佳选择。

2.产品类型和功能选择问题

对配电台变的补偿控制，有多种类型和不同功能的产品可供选择。不同场合要求不同，一般城网台变多以无功补偿为主，很多要求有综合监测功能；特殊用户可考虑配电+补偿、补偿+计量、配电+补偿+计量或补偿+综测。

3.控制量选取和控制方式问题

很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量，这种方式有助于保证用户的电压质量，但对电力系统无功补偿不可取。电网的电压水平是由系统情况决定的，若只按电压高或低控制，无功补偿量可能与实际需求相差很大，容易出现无功过补偿或欠补偿，取无功功率为控制量是最佳控制方式。

4.补偿效果和补偿容量问题

配变低压补偿无功可提高配变功率因数，降低配变损耗，因此，某条线路配变安装补偿数量少或补偿容量不足，会影响全网（线路）降损和电压改善效果。配电网日负荷变化大，负荷性质不同，补偿容量要求也不同。工程实践表明，对动态补偿在配变容量30%内。

5.无功倒送和三相不平衡问题

无功倒送会增加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送，应要求控制器检测、计算三相无功投切控制。固定补偿容量过大，容易出现无功倒送，一般动态补偿能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗。对三相不平衡较大的负荷，应考虑采用分相无功补偿装置。

五、总结

低压电网中的无功补偿能够优化电网系统，提高电压质量，提高电能的利用率。对于不同的无功功率，需要根据其无功功率的原理，选择不同的无功补偿方法和装置，能够有效提高无功功率因数，降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗。因此，低压电网中的无功补偿对于社会发展具有重要意义。

参考文献

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