智能无功补偿装置在低压配电工程中的运用探究

高翠芳



智能无功补偿装置在低压配电工程中的运用探究

高翠芳

（乐昌市永安能源有限公司，广东 韶关 512200）

无功补偿可以促进配电网的稳定，提高电网运行的经济性。但是目前我国的无功补偿主要应用在高、中压配电网中，而在低压配电网中的应用还存在一定的问题。对低压配电工程的智能无功补偿装置的应用进行了分析，以期降低低压配电网的线损，提高其稳定性和经济性。

低压配电工程；电能损耗；无功补偿；配电网

随着社会经济的快速发展，人们对电网运行的安全性和稳定性提出了更高的要求。实际的电网运行中感性负荷会消耗大量的无功功率，会降低功率因素，增加线路损耗。因此，需要对其进行无功补偿。相比于高、中压电网的无功补偿，低压配电工程的无功补偿的发展还比较缓慢。本文从各个方面对低压配电工程的无功补偿进行了分析研究。

1 低压配电工程中无功补偿的作用

无功补偿在高、中压配电网中的应用非常广泛，而低压配电网的无功补偿还比较少，导致低压配电网线损大、电压质量低、经济效益差。因此，对低压配电网进行无功补偿是非常重要的，可以提高供电电压的合格率。供电电压的质量是用户最关心的，配电网络由于无功负荷的输送导致其产生电压差，因此，要稳定电压就需要减少输送无功功率。无功补偿可以稳定电压，并且减少耗能。无功补偿优化可以减少电能的使用，电能成本是企业非常重视的，减少电能的使用可以降低生产成本，同时响应了国家节能减排的号召。

2 低压配电无功补偿的原理

电网中的负载是由电阻与电感串联的感性电路，运行中有一个交变磁场进行电能的交换和传递。电网中的能量分成了2部分，一部分以电能的形式驱动负载；另一部分以磁场能进行存储，该磁场能因为对负载无用，因此，可以称为无功。无功补偿的原理是在感性负荷旁并联1个容性负荷，这样感性负荷与容性负荷之间可以进行能量交换，容性负荷就可以补偿感性负荷的无功功率。

3 低压配电无功补偿的主要方式

低压配电无功补偿的方式主要有集中补偿、用户终端分散补偿以及配电线路无功补偿3种。其中，集中补偿是对配电变压器的380 V侧集中补偿，该补偿方式采取的是低压并联电容器柜，通过微机控制，依据用户用电负荷的变化，通过投入数量不同的电容器进行无功补偿。该补偿方式主要适用于专用变压器用户，可以提高其功率因素，平衡无功功率，确保专用用户的电压稳定。用户终端分散补偿是在用户终端进行补偿，与集中补偿相比，该补偿方式可以减少线损和电压损失，提高电压质量和线路供电能力。但是由于低压无功补偿的安装容量往往是按照变压器电压侧的最大无功功率来确定的，所以导致电压器负荷变化时造成在轻载时出现大量变压器闲置，导致设备利用率低。

配电线路中存在大量的无功功率，导致配电网线损和电压损失增加，因此，需要对低压线路进行无功补偿。低压配电网络线路节点和支路多，且布局混乱，因此，在对配电线路进行补偿时要设计一定的优化模式，确保补偿效果能够达到最优程度。智能无功补偿主要是将低压无功补偿、谐波监测和综合配电监测等功能结合起来，智能无功补偿装置对模块化的结构将数据检测、电容器以及投切机构等功能元件进行集成，该补偿装置中的智能投切装置优异，与配网自动化装置可以通过红外、Modem或者蓝牙等形式结合，智能无功补偿装置可以在线监测输电设置的无功变化，及时自动进行无功补偿。

上面介绍了最常见的无功补偿方式，理论上无功补偿应该是在产生无功的区域进行补偿，这样就可以做到整个供电系统没有无功电流。但实际情况中，在电网中的任何地方，无论是变压器还是输电线路和负载，都会产生无功，而不可能在所有地方都进行无功补偿。因此，在实际的电网运行中无功补偿装置一般有低压母线集中补偿、负荷侧的集中补偿和就地补偿以及配电线路的分散补偿。而对于低压配电的无功补偿通常会以分散补偿为主，对于无法进行分散补偿的可以采取负荷侧集中补偿，即利用自动功率因素调整装置根据输电负荷的变化，增加或减少电容器。而380 V供电系统往往线路长、负荷重，要对大容量负荷就地补偿可以使用套管电路分散补偿。

4 低压配电工程无功补偿的优化

目前，中、高压配电网中的无功补偿方式均比较先进，但该先进手段还无法真正应用于低压配电线路，主要是因为低压配电线路中的节点和支路多，存在很多未知因素。在低压配电线路无功补偿中可以采取“2/3法则”，可以实现线路有功损耗的降低。“2/3法则”是把首端电源的无功负荷分成3等份，在线路的2/3处安装无功补偿设置。图1为线路无功负荷分布和优化前后无功潮流图。“2/3法则”可以将有功损耗减少89%，如果系统的功率因素是0.7，则通过“2/3法则”可以将功率因素提高至0.95，而有功损耗也可以减少45%.

图1 线路无功负荷分布和优化前后的无功潮流图

在进行无功功率补偿时进行最优配置的选择是指将无功补偿装置安装在最恰当的位置，同时，选择最合适的补偿容量。因此，在进行无功补偿时需要进行最优配置。而最优配置的步骤一般为简化线路接线、确定无功总负荷、确定无分叉主线最优配置，最后是对具有分叉主线的线路进行最优配置。配电线路进行简化是指将电路沿着线路最长和负荷最大的方向简化成为无分叉主线或者仅有一、二分叉的主线，再采取推测法或者实测法确定最大无功总负荷，推测法是根据报装总容量来推测实际总容量。无分叉主线的无功补偿装置一般安装在无功负荷分布的2/3处。

5 低压配电工程中无功补偿注意事项

低压配电工程进行无功补偿需要注意功率因素补偿合理，防止出现过补偿、过电压和谐振的产生。

在进行无功补偿时，功率因素从0.9到1.0和从0.8到0.9所需的补偿容量相差无几，但是线损幅度却相差很大，前者只有后者的50%.因此，在进行无功补偿时要综合考虑，不能一味追求高的补偿强度，一般只要功率因素在补偿后达到0.9～0.95即可。

在用电容器对电动机进行就地补偿时，电动机在电源切断后由于惯性作用还会运行。此时，电容器将会产生励磁电流，使得电动机向系统倒送无功，抬高运行电压，增加了网络损耗，降低了设备安全性能。因此，要防止出现过补偿。

国家标准对工频长期过电压进行了明确规定，规定其不能超过额定电压的1.1倍。因此，在进行无功补偿时，要防止出现过电压，避免电网电压升高，损坏电容器。

如果供电线路有谐波源，还需要增设电抗器等，防止谐波对电容器造成损坏。

6 结论

在电网系统中，基本上所有设备都是感性的，这些感性设备需要从电网获得无功功率。低压配电工程中的线路长、变压器多，因此，传输中的电能损耗较大。目前，低压配电工程的无功补偿是电力系统中非常重要的研究领域，可以提高电力系统的效率和运行可靠性。本文对智能无功补偿装置在低压配电工程中的运用进行了分析研究，希望能够为低压配电网的无功补偿提供一定的参考。

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2095－6835（2018）21－0152－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.152

〔编辑：张思楠〕