低压配电网无功补偿装置的发展研究

邱丰隆，杨文臣（广东顺德电力设计院有限公司）



低压配电网无功补偿装置的发展研究

邱丰隆，杨文臣（广东顺德电力设计院有限公司）

随着科学技术的发展，人们用电需求量的增加，给电力系统的安全运行带来较大的阻力。在如今的电力系统中，低压配电网的优劣直接关系到电力系统的质量好坏。但是，在实际低电压配电网的运行过程中，因为低压配电网无法在根本上解决电压质量问题，以致于低压配电网达不到电力系统的要求标准。对此，加强低压配电网无功补偿装置成为供电系统发展的必然趋势。基于此，本文就以低压配电网无功补偿装置的发展研究为课题，对低压配电网无功补偿装置的运行以及无功补偿装置的选择类型，进行深入化探索。

低压配电网；无功补偿装置；发展

在当下配电网电力系统中，低压配电网的主要作用是电能的有效分配，满足人们的用电需求。从客观角度来讲，低压配电网可以看作电力系统与用电用户连接的纽带，在供电系统中占据着十分重要的地位。但是，要想实现低压配电网对电能的有效分配，还需要无功补偿装置的科学合理配置，以此提升供电电压质量，减少低压配电网的网损，进而促进电力系统的安全、稳定化发展。

1　低压配电网无功补偿的原理作用及方法

1.1低压配电网的无功补偿原理作用

假使要按照一定的比例安装电容元件，使电流、电压矢量之间的夹角缩小，从而提高作功率。就应该将容性功率负荷的装置与感性功率负荷的装置并联接到同一电路中，进一步实现能量在两种负荷间相互转换，这就是无功补偿的原理。

为了满足城市居民对用电量的各种需求，供电系统当中的供电线路和变压器的容量必须增加，然而，随着供电线路和变压器供容量的增加还提升了供电投资、降低了设备的利用率，甚至增加了供电线路损耗［1］。因而，无论出于供电部门还是用电部门，无功补偿装置的应用能适时的提升功率因数，防止无功倒送，进而达到节约电能的目的，由此可见，低压配电网中无功补偿装置对提高电压质量的非常重要作用。

1.2低压配电系统中无功补偿的方法

随着经济的发展，电力行业也逐渐趋于稳定，它对于低压配电网的要求也在不断地提高。然而，由于低压配电网中负荷不断增加，对低压配电网无功补偿装置也提出了更高的要求标准。因而，加强对低压配电网的无功补偿至关重要，经过笔者的研究发现，当下低压配电网的无功补偿方法主要有以下四种方式：

（1）集中补偿。低压配电网无功补偿装置的集中补偿方式，就是将补偿电容器组装设在变电站站内母线上，进行手动或者分组形式的自动补偿。当然，在实际的应用中，还需要结合低压配电网的具体应用情况。

（2）低压个别补偿。低压个别补偿通过控制、保护无功补偿装置，并且将其与电机同时投切随机补偿，此种方式能很好的限制用电单位的无功负荷。低压个别补偿的优点是：不需要频繁调整补偿容量，无功补偿与用电设备运行同时进行，因此不会出现无功倒送现象。此外，低压个别补偿还具有配置灵活、维护简单的优点［2］。

（3）高压集中补偿。高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的一种补偿方式。其适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可起到减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；低压配电网无功补偿装置是根据负荷的大小自动投切，合理地提高了用户的功率因数。

（4）动态无功补偿。它是由可控硅控制投切电容器，这种控制方式虽然反应速度一般仅为20ms，但是动态无功补偿投切时无任何的充电电流和过电压。

2　低压配电网中无功补偿装置的类型和应用特点

根据用户的用电量需求，电力系统在安置无功补偿装置的过程中，会根据低压配电网的实际情况，选择适宜的无功补偿装置。例如：同步调相机、电力电容器等。针对低压配电网的无功补偿装置的诸多类型具体如表1所示。

表1　

同步调相机是低压配电网中经常用到的一种无功补偿装置。它的本质是一台空载运行的同步电动机，在过励磁时可发出无功功率，在欠励磁时又可以吸收无功功率，调节简单，适用于低压配电网所进行集中补偿［3］。但是同步调相机的投资金额过大，而且设备过于笨重，不利于变电站工作人员的管理和搬卸。

电力电容器能可补偿负荷感性无功来提升功率因数，它常并接于6.3kV、10.5kV或35kV线路上，所以又称作并联电容器，是电力系统中经常用到的一种无功功率补偿设备［4］。此外，电力电容器的资金费用较低低，且有功功率损耗小，可实现集中安装，因此，在低压配电网无功补偿装置的选择中，是技术人员经常选用的一款无功补偿装置。

3　低压配电网无功补偿装置的运用案例

某条10kV的供电线路，其有功负荷为3000kW，总线路长达4.5km。该线路在没有加装无功补偿装置是的功率因数为0.8（低压配电网输出的功率主要有两部分：①有功功率；②无功功率。在电力系统中，低压配电网的输出功率既要功功率要平衡，也需要无功功率的平衡。如：假设有功功率为P、无功功率为Q、视在功率为S，φ则是功率因数角。功率因数：cosφ=p/S功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越，反之则相反）。可以计算出该线路的电流为216.5A，供电线路的电阻消耗功率为185kW，其线损率为5.83%。在对该低压配电网加入无功补偿装置后即电力电容器它可补偿负荷感性无功来提升功率因数［5］。该供电线路的功率因数增加到0.95.由此可以推算出，其线路的电流为182.3A，线路的电损消耗功率为131kW，该供电线路的线损率为4.20%。由此可见，选择合适的无功补偿装置不仅可以提升功率因数还能够提升电压质量，保障电力系统的运行安全。图1则是该无功补偿装置的接线原理示意图。

图1　

4　低压配电网无功补偿装置的发展效益

在低压配电网的运行当中，功率因数越高，则电低压配电网供给用户的有功功率会越大，低压配电网的输电损耗越小。因此，适当的提升低压配电网无功补偿装置，不仅可以改善线路输电损耗问题，还能够提升低压配电网供电设备的运行效率，减少运输过程中的线路损耗，进而达到改善电压质量的目的［6］。此外，低压配电网中无功补偿装置应用还可以为供电企业带来巨额的经济效益，而且还能够有效的保障用户用电的安全。

从低压配电网无功补偿装置长远的发展角度来看，随着电子设备的发展，用户的用电需求会不断的增长，也因如此，低压配电网的输出用电量会逐渐增大。在低压配电网采用无功补偿装置之后，输电线路的损耗率会大幅度地下降，还提升了低压配电网输电效率，减少了运输过程中的电能消耗，更为重要的是无功补偿装置的使用可以保障电压质量，进一步减少或杜绝供电系统的故障因素。由此可见，低压配电网无功补偿装置有较为广阔的发展前景。

5　结语

综上所述，随着科学技术的发展，人们用电需求量的增加，给电力系统的安全运行带来较大的阻力。但是，在实际的低电压配电网中，因为低压配电网没有配备无功补偿装置，因此增加了线路的输电损耗，加重了电压质量问题，进而达不到电力系统对低压配电网分配电能的安全要求。针对这一情况，要想实现低压配电网对电能的有效分配，还需要无功补偿装置的科学合理配置，以此提升供电电压质量，减少低压配电网的网损，进而促进电力系统的安全、稳定化发展。

［1］郭 涛.低压无功补偿装置在配电网中的应用分析［J］.科技与企业，2014（6）：314.

［2］朱建军，卢志刚.中低压配电网的无功补偿［J］.电力电容器与无功补偿，2011，32（4）：19～23.

［3］杨家强，陈诗澜，朱洁，等.APF与TSC混合补偿装置控制策略设计［J］.电机与控制学报，2014，18（1）：11～18.

［4］王忠明.解析采用无功补偿装置有效提高配电网电能质量的技术［J］.中国新技术新产品，2010（5）：167～168.

［5］凌鹏飞.混合型无功补偿装置在配电网中的应用［J］.电力与能源，2013，34（2）：152～154.

［6］黄晓彤，陈文炜，林舜江，等.低压配电网无功补偿分散配置优化方法［J］.南方电网技术，2015，9（2）：44～49.

2016-3-20

TM76

A

2095-2066（2016）10-0029-02