配電網(wǎng)無功補償方案的技術(shù)比較

胡 坤

（珠海電力設計院有限公司，廣東 珠海 519000）

配電網(wǎng)無功補償方案的技術(shù)比較

胡 坤

（珠海電力設計院有限公司，廣東 珠海 519000）

選擇合理的無功補償設計和方案，對保證配電系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、增加輸電系統(tǒng)利用率，降低電企成本具有十分重要的意義。這里我們對無功補償?shù)南嚓P(guān)問題進行了詳細地分析，對各種配電網(wǎng)無功補償方案進行了對比。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；無功補償；電壓穩(wěn)定性；成本

無功補償對提高配電網(wǎng)的安全性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、降低用電企業(yè)成本具有重要的意義，因此，無功補償?shù)姆桨冈O計是電力公司和電力用戶關(guān)注的共同問題。選擇合理的無功補償設計和方案，對保證配電系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、增加輸電系統(tǒng)利用率，降低電企成本具有十分重要的意義。這里我們對無功補償?shù)膸追N常用方案進行了重點比較和分析，對不同方案的特點進行了詳細地研究，并提出了電網(wǎng)工程設計過程中應該注意的相關(guān)問題。

一、無功補償技術(shù)

（一）無功功率

無功功率是電力系統(tǒng)中必不可少的重要部分，是電力和負荷間能力交換的反映，其大小也反映出電力和負荷間的能源交換幅度。無功功率不是沒有功率，它是指能量進行轉(zhuǎn)換、輸送和轉(zhuǎn)換的前提。在電力系統(tǒng)運行過程中，無功功率分為兩個主要的部分：一個是由電流非正弦畸變造成的各次諧波無功功率，包括同頻率諧波電流電壓之間產(chǎn)生的無功功率與不同頻率諧波電流電壓間產(chǎn)生的無功功率；另一個是基波電壓與電流相位差造成的基波無功功率，這是由阻感負載等原因引起的，相對穩(wěn)定且容量較大。

（二）無功功率對電力系統(tǒng)的影響

在電力系統(tǒng)的運行過程中，任何不平衡的無功功率現(xiàn)象都會造成電壓發(fā)生一定的波動，甚至損壞用電設備。無功功率對電力系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

1.提高了變壓器和線路的電壓降：對于經(jīng)常性的沖擊性無功負載用電，如電弧爐用電、軋鋼機用電等設備，在使用過程中會頻繁產(chǎn)生無功沖擊現(xiàn)象，造成電壓的劇烈波動，最終導致電能使用質(zhì)量的急劇下降；

2.使設備容量顯著增加：提高了無功功率會增大電網(wǎng)的電流，并進而提高發(fā)電機、變壓器等設備的容量；

3.減少功率因數(shù)：提高了無功功率會顯著降低功率因數(shù)，并進而降低設備容量的有效利用率；

4.提高了線路和設備的綜合損耗：提高無功功率會造成電網(wǎng)電流的增大，使得電力線路和設備損耗急劇增加。

電力系統(tǒng)無功補償對維持電力系統(tǒng)的正常運行和穩(wěn)定發(fā)展都具有重要的作用，對供電負荷和系統(tǒng)運行十分重要。最近幾年來，無功補償?shù)玫搅烁鲊芯咳藛T的廣泛關(guān)注，并得到了快速的發(fā)展。下面，我們針對無功補償?shù)膸追N方案進行詳細的對比分析。

二、無功補償方案比較

（一）隨機補償方案

對于低電壓電網(wǎng)無功消耗中，電力變壓器占總量的約30%，而低壓設備占約65%。所以，低壓設備無功補償是十分重要的。對于容量較大的電動機，可以采用就地補償方式，這種方式也叫做隨機補償。隨機補償?shù)木€損率較低，對改善電壓質(zhì)量，降低電壓的損失十分重要，除此之外，隨機補償能夠有效釋放系統(tǒng)的能量，對提高系統(tǒng)的供電能力十分重要。但是，隨機補償投資較大，而且對補償容量的確定和應用都比較復雜。因此，要加強對隨機補償方式的研究，努力研究造價低、免維護、易安裝的新型補償設備。

（二）低壓補償方案

低壓補償?shù)膽梅浅Ｆ毡?，其?yōu)點是節(jié)能降損效果很好、功率因數(shù)較高。但是，由于變壓器數(shù)量較多、安裝的地點也比較分散，導致補償工程投資比較大，維護的工作量也比較大。因此，在未來的發(fā)展過程中，研究人員要從降低裝置成本、提高裝置可靠性方面進行研究；另外，配電電網(wǎng)系統(tǒng)的負荷承載情況比較復雜，系統(tǒng)存在三相失衡、諧波失衡的情況，為了防止過補償?shù)膯栴}，需要在施工過程中進行詳細的分析設計。

（三）集中補償方案

集中補償方案需要同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器和靜止補償器等設備，其主要目的保持輸電網(wǎng)無功功率的平衡，改善功率因數(shù)，并提高變電所的電壓，從而有效地補償變壓器與輸電線路的損耗。這種方案方便維護、容易管理，但是這種方式對于低壓配電網(wǎng)的降損效果不是很好。為了有效地實現(xiàn)電壓和無功的綜合控制，我們常常使用并聯(lián)電容器組協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。大量應用表明，過于頻繁的投切會對電容器的開關(guān)與分接頭壽命產(chǎn)生影響，提高系統(tǒng)維護和運行的工作量。在實際應用中，電子開關(guān)的控制成本較高、自身的功率損耗也比較大，所以變電站的高壓電壓和無功控制技術(shù)還需要進行進一步地研究與改善。另外，由于變電站進行無功補償會提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，保持變電所電壓的穩(wěn)定，因此能夠按照負荷增長率與變電站無功補償容量進行設計。

（四）固定補償方案

現(xiàn)在存在一部分公用的變壓器未安裝對低壓進行補償?shù)难b置，從而出現(xiàn)很大的無功缺額，因此需要發(fā)電廠和變電站承擔這項工作。大量無功傳輸會提高配電網(wǎng)的網(wǎng)損率，所以在這種情況下需要考慮對配電線路進行無功補償。對線路進行補償需要通過安裝電容器來進行無功補償。因為線路補償與變電站離得較遠，所以會增加系統(tǒng)配置的難度、提高系統(tǒng)的控制成本、增加維護電網(wǎng)的工作量。固定補償方案主要是想變壓器和電網(wǎng)線路提供必要的無功補償，工程施工的關(guān)鍵問題是根據(jù)系統(tǒng)的補償容量和補償?shù)攸c進行。同時，固定補償具有回收周期快、方便維護和管理、投資額較小的優(yōu)點。所以，這種方式非常適合在負荷較重、功率因數(shù)較低的較長線路的功率補償工程商。但是由于這種方式的適用能力較差，在重載的情況下經(jīng)常出現(xiàn)缺乏補償度的問題。所以，固定補償方案也是未來需要重點研究的重要課題。

結(jié)論

對配電網(wǎng)進行無功補償對提高配電網(wǎng)的安全性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、降低用電企業(yè)成本具有重要的意義，是一項具有建設性的措施。本文通過對配電網(wǎng)無功補償?shù)膸追N方案進行了對比和分析，結(jié)果表明，無功補償?shù)碾妷弘m然很低、容量較小，但是仍然存在很多問題需要進行思考和分析，因此，在實際的工程建設中，要提高重視程度，提高配電網(wǎng)無功補償?shù)馁|(zhì)量。

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