配电网无功补偿方案与探究

冯隽，冯静，屈炫



配电网无功补偿方案与探究

冯隽1，冯静2，屈炫1

（1.陕西省地方电力（集团）有限公司延安供电分公司，陕西 延安 716000； 2.陕西省地方电力（集团）有限公司宝鸡供电分公司，陕西 宝鸡 721000）

可靠的供电质量已成为社会经济发展的重要条件，当前解决配电网损耗和线路电压降问题最有效的方法是进行无功补偿，结合本地区配电网无功补偿方案对这方面的内容进行了探讨。

配电网；无功补偿；功率因数；补偿方案

配电网是连接电力用户的关键环节，主要任务是为用户提供安全、可靠、稳定的电力资源[1]。但无功功率在配电网内流动，不仅会引起功率损失，还会带来电压损耗，进而影响供电质量和电网运行安全，所以需要对配电网进行无功补偿，以达到稳定电压、降低网损的目的[2-3]。对此，笔者结合本地区电网无功补偿配置及其应用对配电网无功补偿方案进行了研究。

1 配电网无功补偿的原理及方式

1.1 无功补偿原理

在配电网中，电流在感性元件与容性元件中做功，两者电流方向互差180°——在感性元件中滞后90°，而在容性元件中超前90°，所以在电网中按比例配置容性元件与感性元件，使感性电流与容性电流相互抵消，能量在容性负载与感性负载之间相互交换，以此达到无功功率补偿的目的[4]。容性负荷装置与感性负荷装置是通过串联或并联的方式连接到系统中的，容性负载产生的无功由感性补偿装置提供，而感性负载产生的无功由容性补偿装置提供。由于配电网中大部分负载是感性元件，无功补偿一般以容性元件为主。虽然电力系统中的同步发电机可输出无功功率，但同步发电机的无功输出能力毕竟有限，况且需长距离传输，极不经济，因而配电网中的无功缺额应在配电网内补偿[5]。

1.2 无功补偿方式

配电网无功补偿主要采用变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上线路补偿和用户终端分散补偿等方式[6]。变电站集中补偿是在变电站10 kV母线上配置无功补偿装置，这些装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，优点是集中补偿、维护管理方便，但主要补偿主变及上级输配线路的无功损耗，不能弥补下级配电网的缺损。低压集中补偿是在配变低压侧进行集中补偿，这种装置能根据用户负荷的波动进行跟踪补偿，优点是可以减小配变与配电网损耗，保证供电质量，但补偿量往往不够准确，存在过补或欠补问题。杆上线路补偿是在架空线路杆塔上配置无功补偿装置，优点是易于维护，补偿效果明显，但受安装环境限制，补偿装置较为简单，一般不设分组投切装置，可能出现轻载过补偿现象。用户终端分散补偿是在负荷设备就近配置补偿装置，一般在电动机旁设置电容器或电容器组，这种方式的优点是适合中小型设备，但补偿点分散，维护管理不方便，且受到负荷波动影响，补偿装置利用率较低。

2 配电网无功补偿配置方案

2.1 无功补偿配置原则

为了避免无功功率远距离传输，减少电能损耗和改善供电质量，一般应遵循“分级分区补偿，就地平衡”的总原则，并按照全网无功平衡与分区无功平衡相结合、电力部门补偿与用户补偿相结合、集中补偿与分散补偿相结合、降损与调压相结合的原则选择补偿方式、配置补偿点与确定补偿容量。 补偿方式的选择以最大限度地降低配电网无功功率流动范围为原则，在采用多种方式结合的基础上，应以分散补偿为主，最好就地补偿，但也应考虑到无功功率分布的广泛性和补偿装置的差异性而采取集中补偿方式。

对于负荷分布均匀的线路来说，最佳补偿点是在从送电端起配电线路长度的2/3处，然后根据配电网拓扑结构特点选出中枢点，以中枢点为基准控制其余点的电压。再根据无功就地平衡原则将无功负荷最大的节点作为无功补偿节点。同时考虑到系统运行的经济性，对无功进行分级补偿，避免不同电压等级的无功相互流动。

2.2 本地区无功补偿方案

本地区电网节点数量较多，现以部分110 kV变电站无功补偿方案为例介绍其配置方法，具体如表1所示。由表1可见，本地区电网采用变电站集中补偿方式，配置了并联电容器，每个变电站都采用两个厂家的设备，这样可以避免同一厂家设备因存在同类缺陷而发生问题，提高无功补偿设备运行的可靠性。

2.3 无功补偿设备运行情况

表2为部分110 kV变电站节点无功补偿前后参数的变化情况，图1、图2、图3分别为无功补偿前后电压、无功功率、功率因数3个参数的变化结果。

由图1可见，无功补偿后的电压均高于补偿前的电压，表明本地区电网采用的无功补偿方式可以改善电压质量，抵消过多的感性电流。

表1 部分变电站无功补偿设备配置

变电站电容器型号容量/kvar数量/组生产厂家 110 kV油*变BAMH1 11/√3-4800-3W4 8001锦州电力电容器有限责任公司 BAMH11/3-24001 2002西安西电电力电容器有限责任公司 110 kV薛*变BAMH11/3-4200-3WT24 2001河南省中原电力电容器有限公司 BAMH11-4200-3WT24 2001锦州电力电容器有限责任公司 110 kV新*变BAMH-42004 8001西安西电电力电容器有限责任公司 BAMH-48004 8001上海永铭电子有限公司

表2 部分节点无功补偿前后参数变化

节点有功功率/kW补偿容量/kvar补偿前补偿后 电压/kV无功/kvar功率因数电压/kV无功/kvar功率因数 118 6394 20010.234 5280.9610.616800.99 219 3394 80010.149 5520.8910.455 7610.96 319 4684 2009.994 3500.9910.401 0451.00 415 4374 2009.873 7380.9910.161 9291.00 527 0564 80010.2711 7350.9310.597 3060.98 615 8464 20010.601 9000.9510.74﹣2 2580.98 730 7064 20010.365 8090.9410.662 5860.99 824 6454 20036.296 2800.9536.583 0910.98 925 0994 20036.108 1230.9537.013 2920.99

图1 无功补偿前后电压变化

图2 无功补偿前后无功功率变化

由图2可见，补偿后无功功率减小了，由于电网中无功功率的流动减小了，相应地损耗也降低了。由图3可见，补偿后功率因数明显提高了，说明供电质量得到改善，网损也会降低，企业效益将得到提高。图4为不同时段无功补偿装置启动频次。由图4可见，无功补偿主要发生在07：00— 12：00，13：00—21：00，其他时间相对较少，甚至没有发生，表明电网中无功功率增多的时间与人们用电时间相吻合。通过本地区无功补偿方案实施效果可见，补偿方案配置合理，应用效果突出，发挥出了降损节能、改善供电质量的作用。

图4 不同时间段无功补偿发生频次

3 结语

无功补偿是改善供电质量和降损节能的重要措施。本地区无功补偿配置方案的实施表明，无功补偿对于改善电压质量和提高功率因数效果显著，而网损率也从补偿前的2.19%降至补偿后1.80%，说明无功补偿确实能产生显著的经济效益，因此，有条件的地区应做好无功补偿方案的配置和优化。

［1］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.

［2］彭思华，张勇军，黄媚.配电网无功配置基态分析规划法［J］.电网技术，2013，37（9）：2646-2652.

［3］游建章，卢庆平，高伟，等.基于10 kV线路补偿的配网无功优化系统的研究与应用［J］.电气技术，2015，16（7）：63-67.

［4］党盼盼.主动中压配电线路无功补偿配置优化研究［D］.西安：西安石油大学，2016.

［5］崔艳.配电网无功补偿技术的研究和应用［D］.北京：华北电力大学，2014.

［6］彭思华.广东电网低压无功配置研究［D］.广州：华南理工大学，2013.

2095－6835（2018）23－0090－03

TM714.3

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.090

〔编辑：王霞〕