配电网无功优化补偿技术方法

摘要：保证电压质量、降低网损的重要前提是无功的合理分布，无功优化调整在配电网的安全、经济运行中发挥着重要的作用。因此，探究配电网无功优化补偿技术方法具有十分显著的理论意义和实际应用价值。

关键词：配电网；无功优化；补偿

作者简介：杨加义（1964-），男，内蒙古鄂尔多斯人，内蒙古乌海电业局，电气工程师。（内蒙古 乌海 016000）

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）33-0128-01

近年来，我国用电量迅速增长，给配电网带来了巨大的压力，也暴露出配电网中的一些问题，如输配电网建设比例严重失调，电网配电水平跟不上经济发展的步伐，配电能力无法满足人们用电的需求；配电网的相关技术没有革新，部分配电网的可靠性比较差；设备陈旧，老线路、小截面等大量存在；改造后的配电网也没能给予科学地管理控制，进而引发网损增大、补偿的经济性不合理等问题。这些问题给配电网无功优化带来了一系列挑战。

一、我国配电网无功优化补偿存在的问题

首先，配电网无功需求和无功补偿不同步。配电网的快速发展，需要大量的无功补偿，然而实际设置的无功补偿电容器难以满足配电网的无功需求。其次，无功优化配置不合理。无功优化配置的基本目标是降低网损，确保电压水平，提高经济效益。无功补偿配置的原则明确了电网无功优化补偿的发展方向，然而在实际运行中采取的处理方法往往很粗略。配电网分散补偿以典型负荷的分布情况为依据进行配置结果确定，以及补偿位置和补偿容量的设置。但是，配电网的实际负荷分布情况具有很大的差异，并不是在配电线路上均匀分布的。采用负荷均匀分布线路上的无功补偿优化结果确定实际的无功补偿方案，往往容易脱离实际，难以取得无功补偿的目标。

二、配电网无功优化补偿的原则

1.总体平衡和局部平衡相结合的原则

如果要实现电力网无功功率的平衡，就必须保证整个电网、各个分线以及各个分站无功功率的平衡。无功电源的不合理布局将会导致局部无功功率失去平衡，使得变电站或线路的电压过高和无功功率过多，只有通过向往输出过剩的无功功率，才能恢复平衡。无功电源的不合理布局还会引发变电站或者线路的电压下降和无功功率不足等问题，只有吸取上级电网的无功功率，才能恢复平衡。无功功率不平衡将导致无功功率的远距离交换和输送，导致电能损耗和功率损耗显著增加。

2.用户补偿与电业部门补偿相结合的原则

有关研究指出，用户消耗的无功功率远远大于供电电网中的消耗。要降低无功功率的消耗，提高无功功率的输送效率，就应当以总的无功功率需求为配送依据，应当采取相应的措施以实现无功功率的就地补偿与平衡，充分发挥用户和供电部门的协同作用，进行共同补偿，只有这样才能完善无功功率的管理与设置。

3.分散补偿和集中补偿相互结合的原则

只有应用分散补偿和集中补偿相互结合的方式才能实现无功补偿的局部平衡和总体平衡，才能有效地开展用户补偿，进行供电部门补偿。无功功率分散补偿指的是对用电设备、配电线路等分散区进行分散的无功补偿。集中补偿指的是在变电所中装设容量相对较大的补偿设备进行集中补偿。主变压器的无功损耗是集中补偿的重点补偿对象，此种补偿方式以减少补偿点以上线路的无功功率，降低无功损耗为最终目标。因为变电所以下的线路负责输送用户需要的无功功率，集中补偿无法降低配电网络中的无功损耗，所以只有结合分散补偿，才能达到降低线损的目的。在无功功率补偿中，应当以分散补偿为主，集中补偿和分散补偿相互结合。

4.调压和降损相结合的原则

无功补偿中运用并联电容器的目的是降低配电网无功损耗，就地补偿和就地平衡，降低线损。运用并联电容器还能够适当地调整电压。低压配电网应当将用户侧分散补偿作为重点；中压配电网应当将配电变压器低压侧集中补偿与10kV线路补偿作为重点；高压补偿应当将变电站集中补偿作为重点。配电变压器低压侧集中补偿以补偿低压无功基本负荷与配变无功率不损耗为重点，从而实现低压电网的无功就地平衡。10kV线路无功补偿以补偿无功功率损耗与线路感性电抗所消耗的无功功率为重点。低压线路无功补偿以补偿无功负荷较重、供电半径较长的低压线路为重点，从而提升低压线路末端的电压质量，降低低压线路的损耗。

三、配电网无功优化补偿的方式

1.变电站集中补偿方式

变电站进行集中补偿的装置包括静止补偿器、同步调相机和并联电容器等。变电站集中补偿的主要目的是补偿主变的无功损耗、保持变电所电压水平以及改善功率因数等。此种补偿方式的优势表现为：第一，可以在电压器容量保持不变的条件下显著提高设备的利用率，提高供电能力；第二，降低变压器、母线以及高压输电线路的有功损耗；第三，在用电负荷变化的时候，可以在一定程度上调节母线电压，使得电压质量得到一定程度的改善，可以通过自动控制装置进行自动补偿；第四，维护方便，便于管理。变电站集中补偿的缺点表现在以下几个方面：首先，此种补偿方式具有一定的局限性，只能补偿补偿点以上线路的无功损耗，补偿点以下线路的无功损耗无法进行补偿；其次，设备投资较大；第三，相当大的投切容量和合闸冲击电流；最后，补偿时容易产生过电压，导致系统运行不稳定。

2.低压集中补偿方式

在配电变压器380V侧集中补偿是目前国内采用较多的一种无功补偿方式，采用低压并联电容器柜，根据用实际的户负荷水平，安装使用一定数量的电容器进行跟踪补偿，实现就地补偿和就地平衡，降低线损，提高补偿效率。这种补偿的优势表现为：首先，对配电变压器或专用压器的无功功率损耗能够进行就地补偿，提高变压器的有功负荷；其次，可以自动追踪无功功率变化改变总的补偿容量，使用户的功率因素保持在合理的范围内，避免产生欠补偿或过补偿。低压集中补偿方式也存在着一些缺点，此种补偿减少补偿点以上线路或变压器本身的无功功率损耗。无功功率的输送还是受到了线路的电抗与电阻的影响，配电线路上的无功损耗并没有降低，所以低压集中补偿容量不能设置的过大。否则，在总负荷较轻或变压器空载运行等情况下，过补偿、无功功率倒送以及用户内部电压等问题就会产生出来。

3.分散补偿方式

分散补偿是在配电网络中的用电设备、配电线路等分散区实行分散的无功补偿。充分考虑局部负荷大小，进行无功补偿容量的分配，安装电容器在10kV配电线路或公用变压器低压侧上进行补偿。因为配电网中的部分公用变压器未进行低压补偿，限制了补偿度，使得发电厂或变电站需要补充无功缺口。采用10kV户外并联电容器进行无功补偿能够提高功率因素，降低线损。分散补偿的优点是：首先，能够体现分散补偿、就地平衡的原则，能够实行内部无功分区控制，做到分区平衡，降低无功电流导致的电压损失和损耗，适用于负荷比较分散的用户；其次，能够提高设备的承载能力，改善输电线路的运行特性，保证电压水平，减少损耗，从技术上改善我国配电线路过长、末端电压质量差、有功及无功损耗大、符合率低等状况。此种补偿方式的缺点是无法减少0.4kV配电线路的无功损耗；补偿设备的利用率较低，并且补偿设备的维护和管理难度也相对较大；如果电容器不可以分组投切，就无法调整补偿容量，从而导致过补偿的产生。

4.用户终端就地补偿方式

此种补偿是把不同电压等级的电容器和电动机并接，利用负荷开关、断路器和电动机等设备进行同时投切，主要用于5kV以上的电动机无功补偿。其优点是不用频繁地进行补偿容量调节；可以不配套专门的电气设备；配置灵活、占位少、维护简单、投资少。运用此种补偿方式时应当防止电动机退出运行时造成的自激震荡。

四、结束语

综上所述，无功优化补偿是保证配电网安全、经济运行的有效手段之一。做好配电网无功优化补偿工作能够改善系统和用户电压质量、降低线路损耗，减少运行费用，提高经济效益。在进行配电网无功补偿时，应当详细分析电网结构与无功负荷等情况，监测、分析、计算相关的运行参数，进而确定性价比较高的无功优化补偿方案。

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（责任编辑：刘丽娜）