农村配电网无功补偿控制系统研究

赵红亮

摘 要：随着经济社会的高速发展，用电设备的数量和规模在日益增长，用电量自然在逐步提高。在电能输送和储存的过程中，有一部分电能存在无功消耗，这部分电能没有发挥应有的作用，对经济社会发展没有产生有益作用。也就是说，无功功率的存在造成了能源的浪费和资源的无效利用。基于此，本文主要分析了农村配电网无功补偿控制系统。

关键词：农村配电网;补偿方案;无功补偿技术

引言

国内电网的良好运行少不了电力系统良好电力负荷的支持，在供应的过程中，会为电力设备带来巨大的负荷，对电力系统的稳定性造成影响。为了保障电力系统能良好运行，有关部门需要对应地安装无功补偿装置，将多余的无功功率进行吸收，降低设备的能源损耗以及延长设备寿命，提升运行的稳定性。在这样的背景下，无功补偿装置在电力系统之中的运用变得越来越常见。

1常见的无功补偿设备概述

1.1同步调相机

此型设备的主要优势在于其是市面上唯一的有源补偿设备，且内部附带电压监测组件，可依据输入信号的类型自动转化励磁电流，确保电流可随意在过励磁与欠励磁间进行切换，在设备分别处于过励磁状态与欠励磁时，可实现在系统注入无功或消除系统中多余的无功。由于此设备具有有源无功补偿优势，因此，可在任意情况下调整输出无功输出的数值，以满足电网对电压的不同需求。

1.2静止电容器

此设备的接线方式一般采取三角形接线或星形接线。作为常见的无功补偿设备，其主要的缺点在于其只具备电压单相调节功能，即只能在系统中注入无功功率。若系统出现低电压问题时，其无功功率补偿会因低电压而失去原有效果，造成带电网系统电压进一步下降。这也是静止电容器的主要缺点[1]。

1.3静止无功补偿器

此类设备是在参考静止电容器的主要缺点后研发而成，其主要特點是将电抗器与静止电容器相结合，以补全静止电容器缺少的增加无功功能。此类设备在无功补偿设备中具有良好的发展前景，其中应用范围较广的几类静止无功补偿器为晶闸管控制电抗器型、投切电容器以及饱和电抗器等三种。

2无功补偿的技术原理及特点

电能设备在投入使用的时候，因为耗电方式、型号等问题的差别，使得其功率也存在较大的差异。例如白炽灯、热水器这些常用的设备，在投入使用时电压与电流的相位相同，使得有功功率的获取是电压与电流的乘积。在电力系统运行的时候，设备都需要电力系统构建出与其相对应的磁场，使得能量消耗不能转化成有功功率，而成为无功功率。多数情况中，电力系统变配电设备的选择是根据视在功率而决定的。视在功率分为有功和无功两种。在这之中，无功功率在电力传输的过程中所产生的负荷会对电网的正常运行造成直接影响，不但会造成运行负荷的提高，同时也会导致电网的损耗随之提高，影响整个电力系统的良好运行。而现阶段中最有效解决该问题的方式就是对运输系统的补偿，有效确保电力系统的效率以及稳定。多数情况中，电力系统都会进行无功补偿装置的安装。无功补偿装置在电力系统的运行过程中，除了可以提高供电的效率以及质量，还可以有效保障电力设备的正常运转，减少电能的损耗，确保电能系统的稳定与安全性[2]。

技术特征：第一，在输送较远距离的电能时，提升了对受电终端、发电系统的要求，两端需要满足充足的电压差。但是，电压差较大时，输出有功功率的损耗会增大，进而降低供电的效益，导致电气节能工程开展缓慢，因此该技术不适应远距离电能运输。第二，电能获取的多面性。在传统发电模式下，有功发电是主流。该方式对电能的获取以发电机获取为主。无功补偿技术的运用利用无功服务获得电能的方法较为多样，除发电机之外，还有从调相机途径获取等方式。第三，该技术的使用需要分别控制电压。整体电力系统中，控制频率时一般以有功平衡作为主体，但对应电压控制却利用无功平衡实现，在全网统一频率的背景下控制好电网节点的电压，进而能达成无功平衡的效果。

3农村配电网无功补偿控制系统

3.1电容补偿与静止无功发生器补偿技术

首先，在使用电容补偿技术的过程中，主要采用电容器设备，成本较低，安装方式简单，属于当前广泛应用的无功补偿设备。为了确保无功补偿的工作效果，应该积极采用并联电容器设备，提升功率因数，预防出现损耗问题，增加系统的运行容量，有效调节电容补偿的形式，保证工作效果。但是，在联合电容器设备使用期间，补偿效果可能会受到补偿步长因素、投切速度因素的影响出现问题，所以必须要结合实际情况，合理分析是否要使用此类技术。其次，可以采用静止无功发生器设备，替代电容器设备，可以保证电容补偿的工作效果。

3.2确定电容器应用规范

对于电气自动化系统而言，在其自然功率因素增大之后，要是工艺跟设计之间还有区别的话，想要保障正常的运转，就需要选用科学合理的无功补偿装置进行处理。通常情况下，可以选择以并联方式为主的电容器，同时其设备低压供电单位的功率因素需要小于0.85，不仅如此，高压供电单位的电压需要是10千伏。确定电容器使用的标准规范，把现实的运行损耗控制到最低，从而确保输电的效率。需要选择低压电容器来实现系统低压无功负荷，同时使用高压电压器实施系统高压无功电荷补偿，以此来强化无功补偿技术的均衡性[3]。

3.3合理选用智能无功补偿技术

在实际应用中，采取单一的无功补偿技术，不能发挥预期效果。在实际电气自动化系统中，智能无功补偿技术的选择，需要结合设备的具体情况进行。比如在电网中，电机三相不平衡时常出现。如果采用单向补偿方式，不仅无法发挥补偿的最佳效果，也会增大补偿的成本投入，对于实际电网工作起不到积极的促进作用。针对此情况，采取公分结合的方式，显然更能够完成智能无功补偿，且相较于单向的补偿方式，其成本也相当较低。此外，针对电机三相不平衡，快速跟踪补偿与稳定态补偿相结合，也是一种相对较好的补偿技术选择。

3.4投切开关合理选用

投切开关的选用，也会影响到无功补偿技术对电气系统的补偿效果。在实际应用中，投切开关的选择同样需要慎重进行。在当下投切开关具有过零触发固态继电器、机电一体复合智能开关等。前者在设备运行中运行速度快，且不会对电网的正常工作产生不利影响，也不会形成冲击。因此，采用过零触发的固态继电器，可以有效保证电力系统运行设备的使用寿命。此外，此类型的投切开关本身使用周期长，也不需定期更换，能够有效降低费用成本。但是在继电器工作过程中，谐波的产生不可避免。而机电一体化真空开关，在具备高可靠性与高安全性的同时，保证串联电抗回路的高效运行。机电一体复合智能开关，兼具前两种开关的优势，还能保证高投切效率，但是由于其缺乏一定实践，可靠性等都需要更深一步的研究来确定，实践推广力度还有所不足。在进行投切开关选择时，不仅应该考虑其本身的工作效率、投切速度，还应该考虑其造价成本、经济投入等问题。基于此，来选择合适的投切开关，才能最大程度保障电网运行的综合效益[4]。

结束语

无功补偿技术，是一种基于传统模式，在使用寿命、成本以及技术适用度等方面进行高要求补偿的技术。在电气设备出现故障时，补偿技术能够发挥对特定对象的控制作用，对电气的设备进行优化。补偿技术，在解决电气系统的非线性问题上具有良好的应用，可以避免电气自动化系统在应用中可能出现的巨大损失及影响。

参考文献：

[1]绳传赢.农村配电网无功补偿控制系统研究[D].沈阳农业大学，2017.

[2]方鑫勇，杜斌，顾炜杰，孙东方，李仕杰.农村配电网无功补偿最佳优化配置[J].电子技术与软件工程，2018（24）：226.

[3]李方雷.浅析农村低压配网无功补偿技术[J].电子测试，2017（04）：78+80.

[4]马兴旺.无功补偿技术在电气自动化中的应用及其研究[J].当代化工研究，2019（5）：14-15

（盐城三新供电服务有限公司滨海分公司）