补偿配电网无功补偿案例和补偿工程应注意不足

摘要：无功补偿对电网的安全、优质、经济运行具有重要作用。进行合理的无功补偿的确是一条投资小、见效快、收益高、切实可行的、能较大幅度降低线损，提高电能质量的有效途径。本文主要探讨了配电网无功补偿的方案和补偿工程应注意的问题。
关键词：无功补偿，补偿工程，配电网
0引言
我国配电网的规模巨大，因此配电网无功补偿对降损节能，改善电压质量意义重大。无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压的变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。改善企业用电的功率因数（即进行无功功率补偿），消除企业力率电费是企业节约电能的重要环节，应给予足够重视。

1. 无功补偿的原理

把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间相互交换而不消耗，这样感性负荷需要的无功功率可以从容性负荷得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。

2. 无功补偿的意义

电力质量是国民经济持续快速健康发展的基础和保证，与人民群众的生产生活息息相关，事关国家经济发展和社会稳定，是国家安全战略和能源战略的重要组成部分。在提高了经济性的同时，电力系统安全稳定运行的问题越来越突出，电力系统无功电源规划设计、建设管理工作仍然比较薄弱，安全事故频繁发生，造成了巨大的经济损失。如何合理地调整电压，提高电网的电压质量和安全运行水平，是摆在我们面前的一项重要任务。从国家到地方各级政府都将电力安全放在政府安全预警预案中的重要位置，发展电力安全保护体系，为电力安全预警预案提供有效的保障和支撑，已成为涉及我国经济社会安全稳定发展迫切需要研究的和解决的重要课题。
开展配电网电压无功控制的规划研究，制定电网的无功补偿优化配置方案，利用现有的无功调压设备和调节手段对电网进行合理有效的无功电压优化，在降低系统网损的同时，改善配电网的电压质量。如何降低网损，提高供电企业的经济效益，是所有电力工作者必须面临的课题。电力系统的无功优化，可以改善电压质量，降低线路损耗，使电网能安全、稳定、经济地运行。对电网进行无功优化，对保证工农业安全生产、提高电力产品质量和改善人民生活都具有重大的意义。

3. 配电网无功补偿方案比较

3.1配电变压器低压补偿

从配电网线损理论计算可知，配电变压器的无功损耗约占配电网总损耗的60%左右。配电网中使用的配电变压器为10kV/0.4kV双绕组三相变压器，在绝大多数情况下是单台运行，在配电变压器低压侧进行补偿，能有效降低配变电的损耗，也能降低线路损耗，是目前使用最广泛的一种补偿方法。容量在200kVA以下的配电变压器按配变容量的5%左右掌握实行静态无功补偿。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。将补偿装置装设在配变低压出口处，随配变同时投切。对200kVA及以上的配变安装自动跟踪补偿装置。
配电变压器低压补偿其目的是提高专用变压器等用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。配变低压侧无功补偿要合理选用，其作用仅限于减少变压器本身及

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以上配电网的功率损耗，凡是向负荷输送的无功功率，由于仍然要经过低压线路的电阻和电抗，配电线路上产生的功率损耗并未减少。无功补偿容量要合适，不能太大或者太少。为防止发生过补偿现象，配变低压侧补偿容量不应超过配变的无功功率。如果采用配变低压侧补偿和用户就低补偿相结合的方式，既可以提高功率因素，又能够减少低压线路损耗。

3.2配电线路固定补偿

大量配电变压器要消耗无功，很多公用变压器没有安装低压补偿装置，大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下，这种情况下可考虑配电线路无功补偿。
考虑到兼顾降低线损、提高力率与电压的效果，线路补偿原则是尽量降低线路中无功电流量，减少线路的损耗。通过在线路电杆上安装电容器实行单点或多点电容器补偿，对于只有一个补偿点的线路，其补偿点选择在主干线全长的61.8%处，即补偿地点选在离线路首端较远的地方，补偿的容量应为无功负荷的2／3；对于有两个补偿点的线路，补偿点选择在干线及最大的一条支线上，其离电源点的距离，主干线为全长的61.8%处，支线为其末端到电源点长度的61.8%处；若线路较长，负荷较大，实施固定补偿与自动补偿相结合、在线路上三点进行分散补偿。

3.3用电设备随机补偿

随机随器无功功率补偿，就是为了提高用电负荷的功率因数，直接把低压电容器并联安装在变压器、电动机等感性电器设备上。具有投资少、占位小、重量轻、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率少、无需专人看管等优点。但安装随机随器应注意一下方面
（－）并联电容器容量的选择 并联电容器补偿电机时，其容量的选择应按下面公式进行计算
式中 Ue ——电机额定电压 kV I0 ——空载电流 A 对于用量最多的每分钟 1500 转和 3000 转的电机用额定容量（ kW ） 30 ％士0.5（ kvar ）的估算方法，可迅速简便地求出所需补偿电容的容量。以 30kW 电机为标准，如果电机容量小于 30kW 的每台增加 0.5kvar 。容量大于 30kW 的每台就减少0.5kvar 。 下面列出经过公式计算的各种单台电机所需补偿电容容量表如表1：
表1单台电机所需补偿电容容量表
（二）并联电容器的接线 （1 ）线径的选择，连接补偿电容器的接线线径大小必须根据电容器额定电流的大小来选择。电容器的额定电流是：
式中 IC ——电容器额定电流 A QC ——电容器额定功率 kvar Ue ——电容器额定电压 kV 电容器的额定电流也可用估算的办法来计算，即 1kvar 相当于 2A ，这个数比实际电流略大。
随机随器补偿，虽然有许多优点值得我们去利用，但也有它的不足之处：（ 1 ）不能自动投切，这是随机随器补偿与电容补偿自动投切装置相比的主要缺点，它不能象自动投切装置那样，随时按供电网络中的功率因数的变化改变电容器投切数量来平衡无功功率。（ 2 ）停运时反向送电，由于随机随器补偿是把电容器直接并联在用电设备上，所以当用电设备被切断电源后的暂态进程中，电容反向用电设备放电，如果补偿电容选择不合理，会出现“过电压”，可能损坏用电设备和电容。因此，选择电容器补偿容量时，一定要科学合理。

3.4变电所集中补偿

变电站集中补偿电容器的容量确定需要考虑补偿后功率因数合格、各种运行方式下电压合格、无功就地平衡等方面的因素，同时必须考虑单组电容器投切不应引起电压波动过大，枢钮变电站还应考虑留有一定的备用容量， 110kV及以下采用双绕组主变压器的变电站确定并联电容器容量一般只考虑1~2个方面即可。

4. 四种补偿方案的特点和基本性能的对比

根据以上常用无功补偿方案的分析、讨论，我们可归纳、整理出四种补偿方案的特点和基本性能如表2所示。
表2 四种无功补偿方法的特点比较


5.小结
对配电网的无功补偿技术进行了分析如下：要真正发挥低压电网中无功补偿装置的作用，就必须对低压电路的整个体系进行深刻的了解，并且依据不同地点，采取最为合适的低压电网无功补偿方式，从而最大发挥我国电力系统在人们生活中的作用。
参考文献：
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