配电网无功电压控制管理

肖志龙

摘要：随着我国电力工业的快速发展，工农业生产和人们生活对 产品的需求也越来越大。虽然电源建设和输变电项目的建设跟上了时代的脚步，但中低压配电网建设却相对滞后，有电送不出、用不上的矛盾就暴露出来。文章对配电网出现的问题及影响配电网电压质量的原因进行分析，并提出相关控制措施，并单独对实现调压的有效手段：并联电容补偿进行详细介绍，以作交流。

关键词：配电网无功电压控制管理

一 前言

电力系统正常运行时，应保持电压在电压额定值附近，即电压偏移在允许范围内，但要做到这点是比较困难的，因为，配电网结构复杂，负荷分布不均匀，网络中各元件均有电压损耗，从而使各负荷点电压不可能是一样的。此外，各负荷点负荷的变化，也会引起电压的变化。因此，城乡配电网改造的任务之一就是在满足负荷需要的条件

下，使电压偏移在允许范围之内。

二 配电网相关问题

（1）10KV配电网转供能力差。配电线路环网率较低，部分负荷如需转供时往往不能转供，造成有电送不出，用户没电用的局面。

（2）10KV配电网网架比较脆弱，部分设备陈旧老化，短路容量不够，供电可靠性差，每到负荷高峰期，这些设备的事故率就会明显上升，严重影响了配电网的安全供电和供电可靠性。

（3）线损率较高，配电压质量较差。由于配电网建设、改造相对滞后，设备陈旧、老化较为严重，供电半径过大、导线截面小以及在严重过负荷下运行。

（4）10KV配电网配电能力不足。配电线路导线截面偏小，造成了供电“卡脖子”现象，限制了供电能力。

三 影响配电网电压质量的原因

（1）用户无功补偿不足、功率因数低，而有些用户功率因数过高，从而使中低压配电网中各点的电压损耗发生相应变化，造成用户端电压波动。

（2）电力负荷中的异步电动机和大量的中小容量变压器消耗了系统中大量无功，尤其是那些空载、轻载的配变，再加之城乡电网中部分中低压线路供电距离过长，设备严重过负荷，都使得电压损耗和电压偏移超过允许范围。

（3）配电网结构本身不尽合理，导线截面小和无功潮流的不合理流动，这些都使线损和线路电压损失增大。

总之，无功电流不足或过剩以及无功的不合理分配和流动，是造成城乡电网电压质量低劣的根本原因。因此，在城乡电网建设与改造中，应对无功电流、补偿装置及补偿形式给予高度重视。

所有用电设备都是按照在额定电压的一定波动范围内运行的条件而设计制造当端电压波动超过允许范围时，其运行条件及设备性能都要受到影响。

电压下降除对用电设备有不良影响外，还会使配电网的线损增大。当线路传输的功率一定时，电压下降5% ，将使线损增大9% ；电压下降10 %时，线损增大23% 。因此，电压下降不仅会使线损增加，而且还可能破坏系统原来的经济运行方式。

四 无功电压控制管理措施

目前，我国在对电压质量的标准规定如下：10KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7 %；220V单相供电电压允许偏差为额定电压的一10% ～+7% 。

1 改变变压器分接头调压

在无功充足的系统，采用变压器抽头调压是非常经济和有效的方法。变压器抽头调整方式的不同可分为普通变压器和有载变压器，在城乡电网的建设与改造中，有条件的应优先选用有载调压变压器。

2 改变参数调压

为了减少配电网线路的电压损失，可通过减小线路参数的方法调压。具体可通过增大导线截面、线路串联电容补偿等方法来实现。配电网电压的调整是一个系统工程，应进行综合治理，从网络结构规划、无功电压控制、运行管理等方面着手，多种方法综合利用，才能做到较好的调压效果。

3 改变无功功率分布调压

改变配电网的无功功率分布，提高线路功率因数，是降低配电网线损及电压损失，实现调压的有效手段，通常可采用：

（1）静止补偿器补偿。对于负荷变化剧烈、波动较大及冲击负荷，常常由于负荷的变化引起电压的大幅波动，并联电容及并联电抗器补偿不能及时迅速的调整电压，通常采用静止补偿器补偿。

（2）并联电抗器补偿。对于配电网功率因数超前的配电线路及中压电缆线路，在轻负荷下可能会引起线路末端电压升高，并联电抗器补偿可在轻载时吸收多余无功，保持线路电压质量。

（3）并联电容补偿。并联电容补偿可提高线路功率因数，减少线路无功传输，从而减少线路电压损耗及线损，实现调压的目的。

并联电容器补偿原理及作用：

并联电容补偿原理：负荷回路阻抗R及X并联后再与电容C并联，形成电容C的并联补偿电路，如图(a)所示。它们的端电压为，负荷支路电流为，滞后于电压，功率因数角为1 ，通过电容支路的电流超前于电压9O。角。超前的电容电流。补偿一部分负荷电感电流，使回路总电流超前负荷电流，如图(b)所示，从而将功率因数从提高到。

并联电容器补偿原理图

（a）接线原理图 （b）向量图

并联补偿电容由于能改变负荷总电流的大小和方向，因而并联电容又称为移相电容器。按电容电流对负荷感性电流补偿程度不同，并联电容补偿有三种方式：若小于，即 ：（滞后于）叫欠补偿；若等于，，叫全补偿；若大于，(超前于U)，叫过补偿。通常补偿度需要达到。

并联电容补偿的作用：(1)提高线路和变压器的有功传输能力。(2)降低线路和变压器中的功率损耗和电能损耗；(3)降低线路和变压器中的电压损耗；

并联补偿电容器的配置原则：

电网的无功负荷主要是由用电设备和输变电设备引起的。除了在比较密集的供电负荷中心集中装设大、中型电容器组，便于中心电网的电压控制和稳定电网的电压质量外，在配电网络中还应采取无功功率就地平衡的原则，即从减少大量无功功率的流动着手，尽量使用户的无功负荷和电网无功损失就地供应。因此，无功补偿设备的总配置原则是“分级补偿，就地平衡”，可采用分散和集中、个别补偿相结合的方式，接近用电端的分散补偿可取得较好的经济效益，而集中安装在变电站内则有利于控制电压水平。因此，无功补偿的装置既要合理布局，还要满足以下几点要求：

（a）降损与调压相结合。集中补偿只能降低高压配电网及变压器的无功传输损耗，不能降低变电站二次侧配电网络的无功传输损耗，用户所需的无功仍需要通过中低压配电网向负荷传送。在城乡配电网中，中低压配电网的线损约占全网总损失的70%左右，因而分散补偿对提高功率因数、降低线损、提高配电网运行效益效果较好，而集中补偿便于投切控制，易于运行管理，因而集中补偿则有利于控制电压水平。

（b）分散补偿与集中补偿相结合。集中补偿是将并联电容器集中在变电站的高压或低压母线上，这种补偿方式安装简单，易于管理，投切方便；分散补偿是将并联电容器分散安装在配电房、开关站、大用户配电房及容量较大的单台用电设备旁，以补偿中低压线路的功率因数，降低配电网的线损。

（c）供电部门补偿与用户补偿相结合。为了减少无功功率的传输，要尽可能实现无功的就地补偿和就地平衡，所以必须由供电部门与用户共同进行补偿。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。