配电网中的无功补偿技术

配电网中的无功补偿技术

李秉涛

（国网永登县供电公司）

摘要：电力系统的发展不仅增大了电力负荷，同时导致电力损耗问题恶化。加之目前我国电网建设速度远远滞后于供电量增加速度，电能利用效率和传输效率已经难以满足用户需求。基于此研究背景，本文主要阐述了无功补偿技术的工作原理，以及将其应用在配电网中的方法，并探讨分析了当前配电网无功补偿技术应用现状解决策略，以供业内人士交流探讨之用。

关键词：配电网；无功补偿；无功功率

既往以来，我国电力行业关注的重心始终放在发电环节，不可否认的是最近几十年来，我国供电量呈现良好的递增趋势，对于发电厂而言意味着市场的逐步扩大。但是电网建设显然滞后于供电量增加速率，网络损耗问题日益严重。而随着电网系统的日渐完善，这类问题也开始凸显出来，而对于配电网中出现的供电质量问题也引起了各界关注。目前，业内多数学者认为通过在配电网中应用无功补偿技术降低配电网损耗来降低配电过程中电力的损耗，限制电力波动对供电质量的损害为有效的解决对策。

一、无功补偿技术概述

依据电学理论，为了保证用电设备可以正常运行，首先应当确保其可以在电源中吸收有功功率和无功功率。如果无功功率过低，则无法建立完整磁场，如此便会直接导致电网电压降低，用电设备则会无法运行。而此时，经由发电机和高压输电线发出的无功功率很难满足主要负荷供给需求，为了规避这一现象，电力企业往往会在配电网中安置无功补偿装置，以此保证用电设备可以在正常的电网电压下工作和运行。所谓无功补偿，是指通过提高配电网中电网的功率因素，从而达到降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的一种应用技术。其主要的工作原理可以细化解释为：通过并联方式连接有效连接容性功率负荷和感性功率负荷，实现两者之间可以在负荷之间进行能量转换，由此达到以容性负荷输出的无功功率补偿并满足感性负荷所需要的无功功率的需求（见图1）。但是值得注意的是，该项技术或装置的应用虽然可以最大限度的降低配电网的电力的损耗，但是应用不当，也会导致电网波动、谐波增大等不利结果。

图1配电网无功补偿技术原理示意图

图中：

S——视在功率，单位为kAV；

P——用功功率，单位为kW；

Q——无功功率，单位为kVar；

CosΦ——功率因素

二、简析配电网建设中无功补偿技术的应用方式

上文对于无功补偿技术的功能和工作原理进行了简单讲解，可以明确的是，将其合理应用于配电网中，能够补偿感性负荷所需要的无功功率，降低网络损耗，提高供电质量。现阶段，在配电网建设中应用无功补偿的方式主要有以下几种，兹述如下：

（一）随机补偿。随机补偿的实现方式为并联电动机及抵押电容器，以控制和保护装置为前提，同时进行投切而实现供电变压器及输送线路损耗降低的目的。这种方法对于补偿励磁无功方面具有良好的效果，较之于后续两种方法，限制用电单位无功负荷也效果较佳，因此通常应用于及电动机的无功消耗。分析随机补偿法的优势，主要包含：占位小、安装简便、配置灵活、维护简单、事故发生率低等。此外，随机补偿法还可以很好的限制用户的无功负荷，用电设备在工作时，无功补偿投入，当用电设备停止运行时，补偿设备也会随之而退出工作，如此便不许经常性调整补偿容量。

（二）随器补偿。该种方法的可操作性原理在于：通过低压保险将低压电容器接在配电变压器二次侧来实现配电变压器空载励磁无功，实现无功补偿的一种方式。三种方法中，随器补偿应用范围最为广泛。对于轻负载的配变而言，因为其是用电单位无功负荷的主要部分，因此空载励磁无功损耗在供电量中占据的比例也较大，目前已经成为了电费单价增高的缘由之一。分析随机补偿法的优势，主要包含：安装简便、维护方便、有效限制农网无功基荷、有效补偿配变空载无功。不过在应用过程中，部分缺点也开始显现出来，影响配变利用率的提高，诸如：配变数量较大、装置安装位置分散，这些则会直接增加工作量，增加投资成本后后期维修工作难度。

（三）跟踪补偿。所谓跟踪补偿是指通过控制无功补偿投切装置实现在大用户配变低压侧补偿低压电容器组，从而达到无功补偿的一种方式。这种方法主要应用于功率为100kVA以上的专用配变用户，作为前两种方法的替代方式，是基于用户侧无功管理而研发出来的一种技术方式，无功补偿性能较好。分析随机补偿法的优势，主要包含：第一，依据根据配电网的实际承载负荷进行动态补偿，运行方式非常之灵活；第二，同前两种方法相比较，它的使用寿命更长，运行更为稳定；第三，运行维护工作量较小。不过也存在控制保护装置复杂，装置安装资金投入较大等缺点。

三、现阶段配电网无功补偿技术应用现状及解决策略分析

将上述方法灵活运用于配电网，对于电力企业或广大消费者而言，均具有一定的现实意义和应用价值。但是从广义上来说，一项技术的应用也会因为主客观的因素产生一些问题，从而降低其应用效果。下文，笔者主要结合多年工作经验对现行配电网无功补偿中存在的一些问题进行分析，并给予解决措施。

（一）无功补偿方式缺乏合理性。现阶段，一些电力企业过于关注消费者的功率因素补偿，这便决定了电力企业在无功补偿方式的选择方面会倾向于用户，或者言，会通过提高电力负荷的功率因素来降低损耗。但是显然，无功补偿技术在配电网中运用的原因在于降低电网损耗，因此电力企业应当从根本问题考虑，即降低配电网损耗。当然这种目的实现需要计算无功潮流，并以此为依据确定配电网各个点的最优补偿方式和补偿量，从而从根本上解决网络损耗问题，发挥无功补偿技术的最大功用。

（二）谐波干扰较大。谐波对电容器的运行会存在一定影响，不过一般电器设备均会拥有一定程度额抗谐波干扰能力，但是并不意味着可以忽视谐波的存在，当谐波值超过一定范围，会对其造成损害。加之谐波会对无功补偿柜的控制效果会造成一定负面效果，故而一般情况下需要在安装无功补偿装置的地方同时安装一台滤波设备。而现状是，一些工作人员常常轻视该类问题，对此，笔者认为，任何工作应当做好细节，在运用无功补偿技术的同时应当考虑融入滤谐波技术。

（三）无功倒送现象的发生。无功倒送现象是指在用户用电设备难以消耗配电网功率因数补偿数值超过1的情况时，无功功率倒送给电网的一种现象。这种现象是因补偿设备没有控制好的原因所导致的，而根本原因还是同无功补偿的生产厂家所销售产品不合格存在一定联系。而针对此类问题，则需要生产厂家以身作则，在进行采样时同时对三相进行务工分析，如此便可保证无功补偿装置的安装质量。

结束语

综上所述，我国目前处于电力行业迅速发展时期，一些新型的问题未能及时发现和解决，如配电网中的电力损耗问题。针对该项问题，本文通过对无功补偿技术的分析及其在配电网中应用方式的阐述，说明了该项技术的优势和实行的必然性，基于此，进一步研讨了当前配电网无功补偿技术应用现状，并给出了注意事项。随着电力行业不断发展及用电规模的扩大，一些新的问题和矛盾也会逐步显现，而这边需要各位业内人士的共同研究和探讨，为配电网的安全运行创建良好基础。

参考文献

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