无功补偿技术在配电网中的应用

邢骥

摘要：在我国电力事业快速发展背景下，原有“重发电轻供电”现象得到改善，智能配电网、配电网自动化、微电网技术及大量分布式电源的接入，使得配电网低频振荡、谐波、经济运行等问题不断凸显，相应无功补偿技术也得到扩展，并迅速发展壮大。基于此，文章对配电网无功补偿技术类型和作用进行阐述，深入探究无功补偿技术在配电网中的实际应用，以提高电能质量。

关键词：无功补偿技术;配电网;实际应用

在配电网工程中，无功补偿逐渐成为必不可少的组成部分，具有提高电网功率因数、供电效率，降低输电线路损耗、改善供电环境的重要作用，然而我国部分区域配电网建设较为落后，存在无功补偿设备不足、陈旧，无功分布不均衡等问题，输电线路损耗严重，难以保障电能质量，亟需进行解决。

1 配电网无功补偿技术类型和作用

无功补偿，指无功率补偿，其实质是提高电力系统功率因数，继而减少输电线路及供电变压器损耗，提高电能利用效率的一种方式[1]，其具体原理见图1。在这其中，无功补偿器占据十分关键的作用，科学合理配置补偿设备，利用补偿设备对电力输送过程中产生的无功率电气设备进行补偿，能有效提升配电效果，减低电网损害，但是，如果没有依据实际电力系统相关参数，如电压负荷值、目标功率、补偿设备电容值、动静类型等，以及不同电网负荷程度合理选择补偿设备，山西爱你就地补偿、动态补偿，不仅会提高电能损耗，还会对供电系统正常运行造成影响，难以满足用户正常用电需求。

配电网无功补偿技术主要有配电线路补偿、变电站补偿、随器补偿、随机补偿、跟踪补偿[2]。其中，配电线路无功补偿通过在线路杆塔上安装电容器的方式来进行无功补偿，具有投资小、回收快、便于管理与维护的特点，主要用于负荷重、功率因数低的长线路;变电站补偿是利用并联电容器、静止补偿器等补偿装置在变电站集中补偿的方式，具有便于管理与维护的特点。总的来说，无功补偿技术具有降低电能损耗、优化电能质量、激发供电设备潜能、提高电网稳定性能等积极作用，在现代配电网中发挥着十分重要的现实作用。

2 无功补偿技术在配电网中的实际应用

2.1 低压分散无功补偿技术

低压分散补偿技术，指在变压器电压较低的一端安装补偿设备，对电容器进行分散固定容量补偿，能有效增强配电网输电及供电能力，具有明显节能降耗作用，还能规避因集中补偿容量过大导致的涌流问题[3]。其优点是操作便捷、成本较低，电压负荷较低时能避免补偿过量问题;不足之处是需要人工投切，在一定程度上增加了人工失误风险，可能导致补偿不足或过量补偿问题。

2.2 低压集中无功补偿技术

低压集中补偿技术，指在配电变压器低压母线侧，将低压电容器与配电变压器通过低压开关连接在一起，通过无功补偿设备和低压母线无功符合大小对大容器进行投切控制。其优点在于操作简单、便于维护、降低线损、提高配电利用率等，在无功补偿中应用范围较为广泛，但是采用这种方式无法实现电容器平滑调节，只能进行整组投切。

2.3 变电站集中无功补偿技术

变电站集中无功补偿技术指，在变电站6至10kV高压母线上集中安装并联电容器组，容量为主变容量的10至30%，以实现变压器及变电站周围集中无功补偿，这种情况下補偿装置可以依据电网实际负荷大小，进行自动投切，能显著提升用户功率因数。但是，在用电量及用电质量要求不断提高形势下，这种方式存在无法显著减少线路中电能损耗的不足。

3 无功补偿技术在配电网中的应用要点

3.1 严格遵守无功补偿原则

目前，我国电力管理部门已经认识到无功补偿技术应用的重要意义，为施更好地体现无功补偿的效果，提出了无功补偿的基本技术原则，具体如下：（1）分级就地平衡原则，无功补偿具有较强专业性，应当进行全面规划，做到分级补偿和就地平衡，因此，在构建配电网时，应做好实现事前调研工作，全面考察配电网负荷情况、建设需求、应用电气设备类型和数量，对无功补偿进行全面规划，确保实现配电网基本功效[4];（2）合理布局原则，要注重无功补偿技术应用的合理性，补偿设备、补偿容量及补偿方式的合理性，将集中补偿与分散补偿相互融合，以分散补偿为主，高压及低压补偿相结合、动态和静态补偿相结合的方式，实现无功补偿应用目标;（3）分级就地平衡原则，充分论证无功补偿方案，分析其影响因素、经济投入、实施难易程度，确定最佳分级补偿方案，并且在进行无功补偿时，依据当地实际情况选择对应无功补偿设备类型，合理计算无功补偿容量，提升无功补偿质量。

3.2 准确计算无功补偿容量

在配电网中应用无功补偿技术时，需要根据其容量确定无功补偿容量和安装数量，最佳无功补偿装置容量一般为配电线路平均负荷功率的三分之二，其具体计算方式如下：（1）相关技术人员应当对配电线路进行全面细致的考察，确定配电网安装无功补偿设备后能够实现的效果，确定无功补偿依据，不同无功补偿依据无功补偿容量计算方式不同，以提高电压为补偿依据时，其计算公式如下：

（2）仔细考量补偿细节，倘若需要对超过5KW的交流异步电动机进行补偿，可以采用随机补偿方式，其补偿容量可依据电动机无功损耗容量;倘若需要对超过100KVA的10KV配电变压器进行补偿，可采用自动投切补偿方式，其补偿容量可参考实际负荷性质。

3.3 合理选择无功补偿设备

无功补偿设备是配电网无功补偿技术的关键，能够选择适宜无功补偿设备、数量和安装位置，与补偿质量息息相关[5]。现如今，我国配电网常用无功补偿设备包括静止无功补偿器、同步发电机、静止无功发生器等，其中，静止无功率补偿器主要由电容器、投切电抗器、晶闸管等组成，倘若电压发生变化，补偿器可以快速调节，以实现无功补偿，并且，这种技术也可应用在分相补偿、存在三相不平衡负荷等环境中，但在投切过程中极易产生谐波，需要同时安装滤波器进行控制;在定额状态运行时，同步发电机可产生无功功率，其计算公式如下：

静止无功发生器，可以利用晶闸管进行管理控制，将电容中直流电压转化为三相交流电压，接入配电网中，合理控制发生器输出电压，能够改变其感性、容性及零负荷的状态，其优势在于无功功率注入明显，不易产生谐波。

4 结束语

总而言之，在现代配电网建设中，无功补偿技术有着极其广阔的应用范围和前景，合理应用无功补偿技术，对配电网高效高质运行具有十分重要的作用，相关部门应当加强无功补偿技术研究，依据实际情况合理选择低压分散无功补偿、低压集中无功补偿及变电站集中无功补偿技术，并严格遵守无功补偿原则、准确计算无功补偿容量、合理选择无功补偿设备，最大限度发挥无功补偿技术的价值，为我国供电事业贡献一份力量。

参考文献：

[1]刘晓岭，张晓杰. 无功补偿及作用分析[J]. 水电站机电技术，2018（A02）：23-24.

[2]李松涛. 城市配电网无功补偿优化配置的应用[J]. 电子技术与软件工程，2018（13）：218-218.

[3]张文烨. 关于农村低压配网无功补偿技术的研究[J]. 电力系统装备，2019（1）：104-105.

[4]冯涛. 中压配网动态无功补偿技术的应用研究[J]. 中国化工贸易，2019，011（019）：96，98.

[5]苟坤波. 无功补偿技术在10kV配电网自动化管控中的应用[J]. 电力设备管理，2020，No.44（05）：32-34.