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配电网无功补偿技术方案的探讨

作者：彭澎

来源：《中国科技纵横》2015年第17期

【摘 要】由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此，无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。本文主要从配电网无功补偿的含义、原则及作用入手，并通过对配电网无功补偿技术方案进行分析，提出了配电网无功补偿建设应注意的问题和相关建议，希望所得的结果可以引起大家的重视和思考，并为相关领域提供参考。

【关键词】配电网 无功补偿 技术方案 问题 1无功补偿概述 1.1无功补偿的含义

电网的无功补偿是一种实现就地平衡的有效补偿措施，可以避免由发电机提供无功功率并经过线路传送带来的加大网络损耗、降低电气设备利用率低等问题，可以保证电压稳定及供电质量，在远距离的输电途中提高系统输电稳定、能力及平衡的有功和无功功率。 1.2无功补偿的原则

无功补偿在实际操作中需要遵循一定的原则，即规划要完整、布局要合理、补偿要区分、平衡要及时。具体而言，第一，无功补偿既要能满足全部电网的平衡化使用，又要不使局部的分线、分网有所遗漏；第二，无功补偿既要对变电站进行大型的集中补偿，又要对其他的电网设配、线路设施进行分散性的补偿，不能忽略细微之处；第三，针对较长的线路以及分支较繁琐的线路要进行兼顾调节。这部分线路由于面对的情况比较多样，在使用中容易造成损耗，所以对此的补偿到位将会产生显著的改善效果；第四，要将供电部门与零散用户的无功补偿结合起来，否则会造成空载时过度补偿或者满负荷时缺乏补偿，会影响无功补偿所应该起到的调节作用，所产生的结果也就不能更好地改善现状。 1.3 无功功补偿的作用

无功补偿是电力系统安全经济运行的一个正要组成部分。合理的选择无功补偿点，对电力系统无功电源合理配置，能够有效地维持电压水平并提高电力系统的运行的稳定性，还可以避免无功的远距离传输，从而降低线损，信息系统能够安全、经济合理地运行。具体地说，无功补偿的作用主要有以下几点：

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（1）提高系统的功率因数，提高设备利用率，降低设备所需要容量，减少线路及设备损耗，节约电能。

（2）提高并稳定受电端及电网的电压，提高电能质量。在长距离线路中安装合适的装置，可以改变输电线路的稳定性，提高输电能力。

（3）三相负载不平衡的场所，通过适当的无功功率补偿，可以对三相负载起到平衡作用。

（4）增加变压器、发电机、供电线路等的备用量。

（5）减少配电变压器的安装容量、减少基本电费、节约电费。 2 配电网无功补偿技术方案

配电网中常用的无功补偿方式包括：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式等。图1表示了这几种方式在配电网中的接线情况。 2.1变电站集中补偿

要平衡输电网的无功功率，可在变电站进行集中补偿，如图1中的方式1。在这种方式下，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压。集中补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，缺点是这种补偿方式对10kV配电网的降损不起作用。

图1：配电系统各种无功补偿方式示意图 2.2 低压集中补偿

低压集中补偿方式主要应用在变压器低压侧，是国内较普遍采用的另一种无功补偿方式（如图1中的方式2）。其中补偿装置通常采用微机控制的低压并联电容器柜，可根据用户负荷水平的波动来投入适当数量的电容器，从而进行跟踪补偿。这种补偿方式可改善专用变压器用户的功率因数，实现无功功率的就地平衡，对配电网和配电变的降损有一定作用，也有助于保证该用户的电压水平。然而其缺点在于当线路电压基准偏高或偏低时，无功功率的投切量难以满足实际需求量，就有可能出现无功功率补偿过量或不足的情况。另外，面向用户的公用变压器通常安装在户外杆架上，在这些变压器上安装集中补偿装置则难以维护、控制和管理，容易产生安全隐患。因此，这种无功补偿有一定的局限性。 2.3 杆上无功补偿

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为了降低线路网损，把户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功功率补偿（如图1中的方式3），这样就可以提高配电网的功率因素，降低线损，提升电压。为了避免因杆上安装并联电抗器远离变电站而引起的保护不易配置、控制成本高、维护难度大、安装环境受限等问题，杆上无功补偿必须做到“补偿点宜少、控制方式从简、不设分组投切、补偿容量宜小、接线宜简单及保护方式简化”等。杆上无功补偿具有投资小、补偿效率分析与探讨高、便于管理和维护等优点。在负荷波动的情况下，这种固定的补偿方式适应能力较差。 2.4用户终端分散补偿

目前，电力用户的用电量大幅增长，企业、厂矿和小区等对无功需求都很大，直接对用户末端进行无功补偿（如图1中的方式4），能极大降低电网的损耗和维持网络的电压水平。对于像企业和厂矿中的电动机这些容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿，而对于小区用户终端，其用户负荷小、波动大、地点分散、无人管理，因此应该开发职能免维、体积小、易安装，造价低功能完善的新型低压终端无功补偿装置。用户终端分散补偿可以降低线损率，减小电压损失，改善电压质量，进而改善用电设备启动和运行条件，且能释放系统能量，提高线路的供电能力。但由于低压无功补偿通常按配电变压器低压侧最大无功需求来确定安装容量，而各配电变压器低压负荷波动的不同时性，造成大量电容器在较轻载时的闲置，降低了设备的利用率。 3 配电网无功补偿建设应注意的问题

目前，配电网无功补偿建设已经越来越被人们所重视，但是在实践过程中，仍有诸多问题需引起重视。

3.1 供电无功管理要无缝覆盖

供电部门的供用电管理工作不能对电费一收了之；也不能为了管理而管理，对用户只实行“按功率因数增收或减收电费”的办法，对无功管理只采取单纯的奖惩措施。供电部门应担负起节能环保的社会职责，对电力大宗用户，特别是无功管理工作有潜力可挖掘的用户，应督促和帮助用户采取措施，提高功率因数 。组成以供用电管理部门牵头的，以用电节能管理人员、设计人员、调度部门的负荷分析人员和运行人员等技术骨干为成员的技术专家组，采取“专家会诊”的方式。深入用户生产第一线，深入了解主要配电设备、大型用电设备的规格型号、现场布置、生产运行方式和特点，了解现有无功补偿情况，了解结线方式、馈线规格型号和路径等，掌握第一手资料。针对具体问题，制订具体的、有效可行的技术方案和整改措施，切实解决用户无功补偿实际工作中的“疑难杂症”问题，主动协助电力用户做好无功补偿工作。 3.2 配电无功管理要主动承接

配电网的用户，领导一定要重视，领导上的重视是做好一切工作的保证。有条件的单位可以配备专职负荷管理人员，从而有利于无功负荷的管理。对无功负荷进行分析计算，相应的调