高压电网无功补偿优化分析

高压电网无功补偿优化分析

闫旭斌

国网太原供电公司，山西 太原 030032

摘要：随着当前经济的快速发展，我国总体用电量在不断的上升，并且在上升的过程中，对于电网的无功需求也在大幅的提高，影响到了整体电网的稳定运行。但是无功补偿，作为能够保持电网无功功率平衡的一种手段，可以很大的降低电网损耗，确保了电网的供电质量，已经在目前电力系统中得到了广泛的应用和发展。通过选择合理的无功补偿点以及补偿容量，可以很好的维持系统的电压水平，保证了电压的稳定性，避免了大量无功进行远距离传输的现象，提高了设备的利用率。

关键词：无功补偿；电力系统；随机补偿；随器补偿；技术分析

1 电网无功补偿的意义和原理

1.1无功补偿的原理

在整体的电网系统当中，可以直接的将电能转化为机械能和热能、化学能等等能源，并且还可以直接的利用这些能源进行做功，这部分功率就称为有功功率。但是对于电网中另一部分，用于电路和磁场的交换，并且还用在电气设备中维持磁场的功率，这一部分不直接消耗电能，而是将电能转换成了另一种形式的能源，这一部分功率就称之为无功功率。如果将全部具有容性功率负荷的装置，按一定的比例并联？在整体的电路当中，那么就可以使得能量在两种负荷之间相互转换和协调。而且，感应负荷所需要的无功功率，可根据一些容性负荷输出的无功功率进行补偿。

1.2无功功率补偿的意义

电网的无功功率补偿起到了非常巨大的作用，首先就是可以减少了电费的开支和浪费。随着当前我国人口数量的不断上升，电量需求不断的扩大，但是整体电网系统的发展，却赶不上电力需求数量的不断扩张，出现了一种供不应求的场面。因此国家为了更好的减少能源的浪费，确保能源能够得到充分的利用，就制定出来了一系列的管理措施，并且在制定电价价格的时候，还根据不同的企业用电负荷的性质和大小，制定出了不同的功率因素标准，如果企业在用电的过程中使用的电能低于规定的数值，那么就会增加电费，与此相反，如果企业的用电功率高于了规定的数值以外，那么就可以减少电费，但是必须需要强调的就是在增大和降低的过程中，必须需要电容自动补偿装置，因此从这个角度来看，提高企业的用电功率，可以很大明显的提高了企业的经济效益。

然后就是通过无功功率补偿，可以很大提高了用电设备的利用率，在整体的电力系统当中，如果所有的用电设备功率都相同的时候，那么提高设备的功率因素，就可以更大的减少负荷的电流，这样在运输负荷的过程中，所需要的一些断路器和变压器等等都可以使用一些小规格的，如果是原规格的设备，那么也可以提高将所带动的负荷量。

最后就是无功补偿可以很大系统的降低整体能源消耗，经过众多的调查和研究可以发现，无功补偿作用最明显的就是降低了整个电力系统的能源消耗，改善了整个电力系统的用电质量，能源消耗的减少，可以通过一定的公式推导出来。

2 无功补偿的分类以及常用的一些设备

2.1无功补偿的分类

通常一般来说，无功补偿可以分为变电站的集中补偿、用户分散无功补偿、以及用户集中无功补偿等等。在这之中，变电站集中补偿的补偿的利用效率最高，而且还很方便管理人员进行管理，在一些提高电力质量、降低能源消耗等等方面效果都十分的明显。在变电站投入电容器以后，就相当于提高了整体系统中的无功功率电源，与无功负荷抵消了很大一部分，这样就会导致功率因数不断提高，同时也提高了节点电压。反过来说，如果断开了电容器，那么就会导致功率因数的降低，同时电压也随着很大的降低了。用户分散补偿设备的利用率非常低，而且这种现象的出现也具有一定的原因，比如由于本身的补偿点比较多，设备又非常的分散等等，造成了利用率的降低。但是分散补偿，在降低电压损耗方面效果十分明显。

2.2常用的一些无功功率补偿设备

所谓的无功功率补偿设备，都是用户和电力部门为了补偿无功功率所采用的一些基本装置，而且还称之为无功补偿器。通过这些补偿装置，可以很大地抵消了负荷之间的无功功率，减少了整体系统中的损耗，提高了电压水平的能力。如果对一些无功补偿设备进行总结可以发现，常用的设备包括到了同步电动机、同步发电机、电抗器电、容器等等设备。低压无功补偿需要一个智能电容器，它包括采样、智能投切等等，高压需要隔离开关，电容器，电抗器，避雷器，真空开关，放电线圈，传感器等等，

3 无功补偿中的技术分析

3.1静止无功补偿技术的应用

该类技术主要运用到了晶闸管的特性，根据部分负载对于无功功率的需求，以动态的形式调节或者是投切电容器，以实现对于电网的无功优化补偿。这类补偿技术主要运用到了静止无功补偿装置来实现的，并且在最近几年的发展当中，占到了主导地位，虽然优点非常多，但还是存在一定的问题，比较明显的就是，无功补偿装置虽然可以很好的解决电网的无功补偿问题，但是其本身也具有很多的谐波，因此就需要配置适当的滤波器，但是整体系统比较复杂，所以还具有一定的难度，不利于进行适当的维护。

3.2智能网络通信技术的应用

在电力系统进行无功补偿的时候，需要采用一些智能通讯技术，更好的将多台电容器并联起来，组成一个自动控制系统，并且还生成了一个网络，在这个整体的网络系统当中，如果一方面的设备出现了故障以后，那么就可以自动的退出，不会影响到整个电容器的安全运行，确保了整个电力系统的安全保障，这种技术在运用的时候，不需要配置传统的控制器，这样就可以很好的避免了因为功率因数控制器而导致整个供电网络的瘫痪。

3.3过零偷窃技术

在传统的无功补偿方式当中，通常使用一些交流接触器来进行投切，但还是存在一定的漏端，比如在投切电容器的时候，很容易就会产生涌流冲击，这种现象很容易就会导致电容器容量减少，降低了整体设备的使用寿命。不过随着现代科技技术的不断进步和发展，出现了一种过零投切技术，这种技术充分的利用了微电子技术，对于网络的电流和电压正弦波进行了交流采样，然后再根据功率因素的变化情况，控制了继电器。如果设备需要增加无功功率，那么就会在电压过零点投入电容器，反之，如果减少无功功率时，那么就会在电流过零点切除电容器，从而减少了浪涌电流。而且还由于对电网没有攻击，所以使用寿命得到了很大的延长，但是经过有关的研究可以发现使用该种技术会产生一定的谐波污染，长久以来，不利于人们的正常生活，降低了人们的生活质量。

3.4分补和共补相结合的补偿技术

在人们的正常生活当中，通常使用的电力都属于两相供电，这种供电方式很容易造成中性线上电流过大的现象，而且三相功率因数还很容易出现不平衡，如果在这种情况下，进行三相无功补偿，就会很容易造成其它设备出现欠补的现象。采用共补和分补相结合的补偿技术，可以很好地解决了这个弊端，避免出现了有关的故障损失。

4 电网无功补偿补偿的方式

在电网无功补偿当中，使用次数最多的有以下几种补偿方式，首先就是二次变电站集中补偿的方式，将电容器安装在变电站的二次母线上，不能减少每一条配电柜线中所输出的无功功率，这种补偿方式对于配电网络的损耗作用不大，而且还有利于进行有关的管理，补偿容量也十分的巨大，但是通常都是采用手动方式，所以有时候还会出现故障问题，效果也不是十分的明显。

然后还会采用线路分布补偿、随机补偿、随器补偿、跟踪补偿等等，这些都属于电网在进行无功补偿时所经常采用的方式，但是它们各自有各自不同的特点，发挥着本身不同的特点和作用。

结束语：

在整体的电网当中，选择合适的补偿方式以及补偿技术，来对整体电网设备进行无功补偿，可以很大的提高了系统的功率因数，从而实现了无功的平衡，对于整个电网的安全运行以及降低能耗，起到了十分积极的作用，并且还可以提高经济效益，但是还存在着各种问题，所以相应的无功补偿技术还有待进一步的研究和发展。

参考文献：

[1]邓孟，10kv配电网无功补偿优化及分析[J].科技致富向导，2012年第02期

[2]于海涛.高俊杰，城市配电网无功补偿优化设计[J].城市建设理论研究，2012年第14期