低压供电系统无功补偿技术分析

高永健

（广东电网汕头南澳供电局有限责任公司，广东 汕头 515900）

0 引 言

无功补偿即无功功率补偿，作为供电系统中的一项重要技术，有降低输送线路损耗、稳定电压及提高电网功率等优势。合理选择无功补偿技术，能有效降低电网系统损耗，提高电网运行效益。

1 低压供电系统应用无功补偿技术的作用

在低压供电系统中，电气设备与滤波补偿和无功补偿相结合，对系统的正常运行具有重要的意义。该技术能稳定线路电压、强化运行过程控制、提高传输效率和良好地控制谐波。

运用无功补偿技术可减小电网电压波动。在电力系统中，电能的损耗有两个原因，即受电容与电感上的无功功率及电阻上的有功功率影响。一般情况下，在变压器等效网络以及规模较大的电网网络中，电阻远远小于电抗[1]。因此电压损失的大小和无功功率密切相关，而电压损失和有功功率间的关系可以忽略。无功功率是电压损失的重要原因，选择和装配无功补偿设施，可直接影响到电网的电能质量。在配网系统运行中，无功传输会导致电压不稳定，增加线路的电能损耗。将适量的电容器并入无功负荷的集中部位可减小这种不良影响。电容器可对负荷点进行无功功率的就地补偿，减少无功功率流入低压供电系统，以此减少电能损耗，降低线路电压损失。

提高电能质量。电能质量即是公用线路到用户的电能传输质量，主要的衡量标准包括频率、用户方的电压大小及电压波形是否为正弦波等。因此，一个理想的电力系统应以恒定的频率(50 Hz)和正弦波形为标准，按规定的电压水平(标称电压)对用户供电。在三相交流电力系统中，各相的电压和电流幅值大小应相等，相位互差120°。

提高线路的传输能力。电力系统的视在功率决定了线路输送电能的能力[2]。在电网系统中，有功功率和无功功率处于一种此消彼长的状态，如果有功功率已经固定，想要提升无功功率，势必就要降低有功功率的比例，这种情况会降低传输效率。可利用无功补偿技术对无功功率进行补偿来解决这个问题。技术人员在电网的一端采取补偿措施后，可减轻电网的无功功率负担，提高线路中有功功率的占比，从而大幅提升电能的传送效率。

2 低压供电系统中的无功补偿技术应用

2.1 优化低压供电系统的无功补偿

在对低压供电线路进行无功补偿之前，需要设定补偿点，利用动态性的规划、无功均匀分布法和相对分析法等实现操作。例如，在10 kV电网操作中，所涉及到的方法包括相对分析法、无功均匀分布法及动态性规划等。实践中应用最多的是无功均匀分布法，运用该种补偿方法时，线路最佳补偿点应选择在线路总长的2/3处，最佳补偿量应为线路中无功总需求量的2/3左右。对于2/3补偿线路中的无功电荷，补偿点的最佳选择应在全线路长的2/3处，在线路的前1/3段，其所需的无功消耗可以通过变电站所来获取，线路中1/3段，无功消耗由电容器产生的无功向前流动提供，末端1/3则由变压器所产生的无功向后流动提供。在此过程中，线路上的无功流动能够降到最低，且有功损耗及电压值最小，可达到理想的无功补偿效果[3]。需要注意的是，无功补偿不可过度，否则会出现向低压供电系统倒输送无功的情况，增加运行电压，严重影响设备的安全运行，增加线路运行损耗，制约节能效果的提升。

2.2 低压供电系统使用无功补偿装置的分析

无功补偿技术中的投切方法分为两种，分别是短时投切法和延时投切法。

2.2.1 延时投切方法及其优点

常用的静态无功方法是延时投切法，传统接触器反复动作会损害到设备，此种方法的应用，可减少接触器的频繁操作，延长设备寿命，可有效缓解低压供电网的不稳定。延时投切法适合应用于运行时间长且稳定的设备中。无触点的无功补偿装置相较于接触器的投切系统，具有以下优势。

第一，投切方式的先进性。低压供电系统出现感性无功后，无触点补偿装置能快速对感性负载的大小进行判断，并投入与之相匹配的容性无功。接触点补偿因其结构原理的特殊性，需要不断投切才能逐渐贴近系统中的无功。

第二，使用寿命得到延长。接触器是有触点装置的投切开关，投切时会对接触器及电容组等造成很大影响。因此负载波动较大时无法使用，且使用寿命较短。而无触点方式运用了电流的过零切除技术，能够延长使用寿命，投切过程电流不会遭受太大的波动与冲击，也不会破坏任何电气模块。

第三，较短的投切时间以及较高的补偿精度。无触点系统的反应时间在20 m/s范围内，负载适应范围大，保证了低压供电系统下的补偿精度，使补偿精度保持在95%以上。

第四，良好的发展前景。有触点的装置存在设备和零件的使用损耗大、负载变化大及污染环境等缺点，无触点系统具有较快的响应时间、良好的补偿结果、及无冲击投切及较长的使用寿命等优点，具备良好的发展前景。

2.2.2 瞬时投切方法

日常生活中的非静态方法就是瞬时投切法，这种方法是半导体电力器件和数字技术结合的产物，具备迅速随动特点。一般情况下，控制器能在0.8个周波左右完成采样和计算工作，并在两个周期内发送控制信号。在正常状态下，20 m/s左右完成投切容器组的全部动作。这种控制速度及精度机械控制器装置无法实现。在瞬时投切过程中，需要考虑元件的损坏情况，进行投切动作时要尽可能保持电容器内的电压为零，避免涌流损坏电容器和半导体器件。控制信号撤销后，晶闸管触发脉冲随之消失，晶闸管零电流自然关闭。随着技术水平不断的提升，此种技术的性能及质量都得到了提升。但此种无功补偿的投切方式成本较高。

3 结 论

社会经济的快速发展，推动了各项科学技术的不断进步与广泛应用，尤其是无功补偿技术在低压供电系统中的应用，大大提升了低压供电系统的运行效益。无功补偿技术的应用可实现节能降耗的目标，解决远距离供电造成的能耗过大问题。另外，在远距离输电中应用无功补偿技术，还能促进电网供电的安全、高效及平稳。因此，在未来的发展中，我们应当加强无功补偿技术的应用研究，注重分析无功补偿技术与低压供电系统间的融合，实现低压供电系统运行效益的不断提升，满足我国电网的发展要求。