浅谈配电网无功补偿的应用

摘 要：本文从无功功率的产生及无功补偿方法的原理出发，介绍了无功补偿的方法，针对配电网无功补偿的应用进行了解析。

关键词：配电网；无功补偿；应用

随着我国国民经济的发展和人民群众生活水平的普遍提高，各种工业企业与日俱增、迅速发展，家用电器大量普及，使用电负荷迅猛增加，同时无功负荷分量也大量增加。本人在供电部门和配电用户都长期工作过，经对比研究分析发现：在电力系统的供电网络，由于技术力量雄厚，无功补偿得尚好。而在配电网络部分，电力用户量大、面广，技术力量参差不齐，管理也较薄弱，因而配电网的无功补偿值得关注。

1 无功功率

1.1 无功功率概念

在交流电路中，用来在电气设备中建立和维持磁场，并在电路内进行电场与磁场的能量交换。这一部分能量仅仅是往返于储能元件与电源之间，不会消失，不产生有用功率[1]。无功功率不是实际做功的功率，而是表示能量交换的一种速率，它的单位为乏（var）。无功功率的存在对供电系统和负载系统的正常运行是十分必要的，因为电网中存在大量的电力设备和感性负载，如：变压器、电动机等， 如果这些无功成分在长距离输电线路中进行传送，将产生大量的能量损耗，这是不合理的、也是不经济的。

1.2 无功功率的计算

在正弦交流电路中的电压和电流都是正弦波：

2 无功补偿

2.1 无功补偿原理

针对电网中如：电动机、变压器等大量的感性设备产生的无功功率，必须进行无功功率补偿，其基本原理：是把具有容性负荷的装置与感性负荷的装置并联接在同一电路中，感性设备所吸收的无功能量可从容性设备输出的无功能量中得到补偿[3]。

2.2 无功补偿容量

配电网的无功补偿

3.1 配电网无功补偿装置

配电网的无功电源主要是电力电容器，运用最广泛的补偿装置是并联电容器。

当前，无功补偿有了一些新的技术应用，如：晶闸管控制电抗器静止无功补偿装置（简称：TCR）、基于智能控制策略的晶闸管投切电容器补偿装置（简称：TSC）、静止无功发生器（简 称：SVG）、电力有源滤波器 （简称：APF ）、综合潮流控制器（简称：UPFC）[4]。

3.2 配电网无功补偿的方式

3.2.1 集中补偿

具有一定规模的企业大多是采用在变电站的总进线、低压侧母线、主馈线上安装并联电力电容装置，进行无功集中补偿。采用这种补偿方式，可以实现电压的集中调整控制，可以实现供电部门对用户提出的对功率因数所做出的规定。单纯的集中补偿，虽然使上一级线路中基本没有无功电流流动，但是对下一级线路的无功电流不会有任何影响，其线路无功损耗仍然存在。

3.2.2 分散补偿

分散补偿又称分组补偿，它是根据各用户的各个负荷中心，把补偿装置装分成几组安装在功率因数较低的村镇终端变、配电所高压或低压母线上或车间配电室或变电所分路出线上。这种补偿方式的装置更接近于负荷末端，可以大幅降低电能损。

3.2.3 个别补偿

个别补偿又称为“就地补偿”。它就是根据个别用电设备对无功功率的需要量将单台和多台电容器组与用电设备并接。它与用电设备共用一套断路器，也可以独立使用一套断路器，通过控制、保护装置和用电设备同时投切，所以个别补偿也称随机补偿。这种补偿方式可以把负荷端电能损耗降低到最低限度，既能提高线路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量[5]。

3.2.4 混合补偿

这种无功补偿方式是集中补偿、分组补偿和个别补偿这三种方式的其中二种以上的组合应用方式。

3.3 配电网络无功补偿的意义

无功补偿是电力网建设和改造的重要组成部分，它是保持供电网络无功平衡，提高电压质量，降低网络损耗的有效措施。采用无功补偿后具有如下意义：

3.3.1 节能降耗

通过补偿装置就近提供无功功率，将功率因数从cosφ1提高到

3.3.2 提高安全性

进行无功补偿可以从以下两方面提高供电系统的安全性[7]：

一是滤除谐波、抑制涌流。补偿回路中串联的电抗器，与滤波电容器构成 L C 滤波回路，有效滤除5 、7 等高次谐波，净化了电网环境，保证了设备的安全稳定运行。

二是补偿后，系统电流下降 30% 左右，电气设备承受的实际电流减少，从而减少了因电流过大造成的电气事故。

3.3.3 促进生产

如果电气设备与配电点距离较远、线路过长，较大的无功电流引起较大的压降，致使电气设备启动困难。进行补偿后，阻止了无功电流在回路中地串动，改善了电压质量，提高了输送有功功率的能力，有效解决电气设备电压过低造成的启动困难，减少配电点搬家次数，提高生产效率。

3.4 配电网无功补偿建设应注意的问题

目前，配电网无功补偿建设已经越来越被人们所重视，但是在实践过程中，仍有诸多问题需引起重视。

3.4.1 供电无功管理要无缝覆盖

供电部门的供用电管理工作不能对电费一收了之；也不能为了管理而管理，对用户只实行“按功率因数增收或减收电费”的办法，对无功管理只采取单纯的奖惩措施。供电部门应担负起节能环保的社会职责，对电力大宗用户，特别是无功管理工作有潜力可挖掘的用户，应督促和帮助用户采取措施，提高功率因数 。组成以供用电管理部门牵头的，以用电节能管理人员、设计人员、调度部门的负荷分析人员和运行人员等技术骨干为成员的技术专家组，采取“专家会诊”的方式。深入用户生产第一线，深入了解主要配电设备、大型用电设备的规格型号、现场布置、生产运行方式和特点，了解现有无功补偿情况，了解结线方式、馈线规格型号和路径等，掌握第一手资料。针对具体问题，制订具体的、有效可行的技术方案和整改措施，切实解决用户无功补偿实际工作中的“疑难杂症”问题，主动协助电力用户做好无功补偿工作。

3.4.2 配电无功管理要主动承接

配电网的用户，领导一定要重视，领导上的重视是做好一切工作的保证。有条件的单位可以配备专职负荷管理人员，从而有利于无功负荷的管理。对无功负荷进行分析计算，相应的调整补偿装置的配置、补偿运行方式；对上个月的无功负荷分析总结，提出改进措施；分析预测下个月的无功负荷，提前策划应对。规模较小的配电用户可以配备兼职负荷管理人员，并对其加强技术培训。把无功考核量化到负荷管理人员的职责中，促进其主动作为，搞好无功管理工作。

3.4.3 电力电容器的安全管理

电力电容器的电压特性不好、耐受过电压能力差，运行中长期工频过电压应不大于其额定电压的1.1倍。运行时，要注意配电网的电压不能过高。

并联电容器投入运行时对电网中的高次谐波产生影响，甚至能放大谐波电流。要避免大的谐波进入配电网络。

并联电容器合闸时会产生很大的合闸涌流，有时激发谐振过电压。要采取控制合闸涌流的保护措施。

3.4.4 优化无功补偿，防止无功倒送

在进行无功补偿的过程中结合电力系统实际、精确计算全网无功潮流等，选取最佳补偿地点和容量来选择与使用最有效率的电网补偿方式，从而更好的进行无功补偿的优化。结合配电网的生产运行的特点，及时调整无功补偿，防止在负荷低谷期间造成出现无功倒送等现象，导致电线路负担过重，增加配电网的损耗。运行中注意检查电容器自动投切装置的运行状态。

4 结论

无功补偿能够有效提高配电网系统的电压水平，提高电能质量，增强电网的稳定性，提高电力设备的功率输出。同时，对配电网进行合理的无功补偿，提高功率因数和搞好无功功率平衡，能够较大幅度降低电网的功率损耗，是节能降耗的一条重要途径。

参考文献

[1] 秦曾煌.电工学[ M ].北京：高等教育出版社，2003 ：118-201

[2] 李翰荪.电力路分析（下册）[ M ]. 北京：中央光标广播电视大学出版社，1988 ：1-80

[3] 许业清.供用电技术[ M ].合肥：中国科学技术大学出版社，1992 ：56-97

[4]邱大强，李群湛，舒泽亮.基于FPGA 的综合潮流控制器的设计与实现[J].西南交通大学学报，2013 ，（5）： 2

[5] 王宝良，解大.并行接口的电力有源滤波器的设计[J ] .上海交通大学学报，2006（3）：5

[6] 王全元. 配电网无功补偿经济效益分析[J].电力技术探讨，2013，20（279）：235-236

[7] 赖艳龙. 浅谈电力系统中的无功功率补偿[J].价值工程， 2010，29（13）：38-39

作者简介

杨春华，男，本科，工程师。