浅谈低压电网无功补偿技术

【摘要】一、低压电网补偿 1.增加配电网的功率因数 对低压配电网进行无功补偿，采取相关的无功补偿措施后，可提高电网的功率因数至0.9以上，负荷稳定要求较高的功率因数可达0.93以上，电压...

摘要：本文着重对无功补偿技术对低压电网功率因数的影响进行分析。

关键词：无功补偿 低压电网

Abstract: This paper focuses on the reactive power compensation techniques for low-voltage grid power factor analysis.

Key Words: reactive power compensation, low-voltage grid

中图分类号： TM726.2 文献标识码：A 文章编号：

一、低压电网补偿

1.增加配电网的功率因数

对低压配电网进行无功补偿，采取相关的无功补偿措施后，可提高电网的功率因数至0.9以上，负荷稳定要求较高的功率因数可达0.93以上，电压质量要求较高的功率因数可达0.95以上。提高功率因数对低压电网的安全运行具有重要意义，可增加低压电网运行的可靠性和安全性，减少低压电网的线路损耗。

2.提高电气设备的利用率

低压电流的降低使得导线、开关设备、配电变压器等配电设备的温度不至于过高，这样就通过降低配电设备的温度，提高了设备的可靠性和其使用寿命，提高了电气设备的利用率，使配电设备能够安全稳定运行，减少了相关的经济损失并提高了低压配电网运行的可靠性和稳定性。

3.降低配电网的线损率

低压配电网中线路损耗是与电流的平方成正比的，降低线路损耗的有效途径之一就是通过采取就地补偿的措施减小负荷电流。

4.改善电压质量

在电能传送过程中损失的电能与线路中的有功功率和无功功率是正相关的关系，对低压电网进行无功补偿，减少线路中传输的无功功率，相应的电能损失也会降低。

二、低压电网无功补偿现存问题

1.补偿装置造价高

低压电网的配电变压器由于其容量多在200kVA以下，而对于低压配电网中用于农灌的变压器，容量多在50kVA及以下，因此，这些配电变压器的自动补偿柜的价格要比与之相配套电容器的价格高2～3倍，且配电变压器的价格差距随容量增加而减少，若对低压配电网进行相应的补偿，则需要投入大量的资金。

2.布置装置部件多、可靠性差

低压配电网的补偿装置汇集检测、控制、放电等功能于一体，动作过程环节多且装配非常复杂，整套装置的失控可能出现在任何一个环节出现的故障上，这将造成补偿不足或过补偿现象。

3.补偿的电容器承受高电压、使用时间短

配电室是集中补偿装置安装的场所，低压配电网中使用的电容器所承受的电压多在440V左右，电网电压进入低谷时其电压往往会超过450V，而且电容器的自动控制装置失控易引起电容器温度过高、形状改变、出油、击穿等现象，这给配电网带来巨大的经济损失。

4.集中补偿节能效果差

低压配电网中最常用的集中补偿的补偿方式只补偿了补偿点以上的无功电流，没有补偿到低压线路中的无功电流，更没有起到降低相应的低压线损的作用，这就大大降低了集中补偿的节能效果。集中补偿节能效果差是低压配电网集中补偿应用的瓶颈。

5.分散补偿装置安装检修过程复杂

分散补偿装置的安装检修过程极其复杂，需要将各个部件进行组装试验无误后方能投入使用，检修时也需综合考虑各个部件在整套装置内的位置，若某一部件出现故障或损坏，则需更新整套装置，其相关的运行费用很高，在低压配电网实际补偿中不易采用此种补偿方式，因此，低压无功补偿多推荐采用就地补偿。

三、无功补偿技术对低压电网功率因数影响分析

1.功率因数测量

对补偿前功率因数的测量，必须在最大负荷时进行。功率因数的测量不应随便在配电室内测一下，如果其达到0.8以上，就认为符合要求而不必进行补偿，因为虽然表面上看起来测量的功率因数符合规定，但可能会出现多数动力设备未开的情况，一定要注意避免“测量误认”。而且对于补偿的选择更不能以随机测得的功率因数值为标准，而应参照电动机前期的补偿情况综合分析，如果确定电动机是没有补偿过的，则必须采取相关无功补偿措施。

2.功率因数范围

实际运行中低压配电网的功率因数应保持在0.95以上才可以被认为符合标准而不必进行补偿，低压配电网的线损率要求无功补偿具有更高的精度。

3.补偿方式选择

若要保证在动力负荷最大时投入全部补偿设备，同时不产生过补偿的现象，且时时将功率因数保持在0.95以上，应重点选择就地补偿电动机。

四、补偿方法和可行性探讨

1.补偿容量的选择

补偿容量的选择，可按在正常运转时单组实际测量的电压、电流和功率因数来计算和选择补偿容量。电机接线端可同时并联多台补偿器，需要投切时可同时投切多台补偿器。对于多台电机，由于其同时运行并要求整体补偿效果，因此需要根据电机组补偿需要而选择并联于电机上的电容器的数量，且一般并联于电机上的电容器容量都比电机组实际需要的补偿容量大20%左右。

2.选择单组补偿容量的原则

选择单组补偿容量的原则为：在正常运行状态下，单组电机的功率因数补偿到接近于1.0。虽然低压配电网的功率因数一般要求补偿超过0.9就满足了安全性的要求，而超过0.9以后，每提高功率因数0.01，都要投入大量的电容量。

3.不宜就地补偿的运行情况

（1）频繁启动的发电机。从对整个电力系统暂态安全性的角度来考虑，频繁启动的发电机由于其功率变化较快，无功功率非常不稳定，会产生大量的谐波和干扰，因此不易进行就地补偿

（2）具有容量小、数量多、负荷不稳定的特征且又不同时运转的发电机。这类发电机负荷非常不稳定，且不同时运转，要求的低压配电网无功补偿精度非常高，且补偿点和补偿时间的选择极其复杂，不易选择就地补偿的方式。

（3）电动机起动频繁或经常正反转的场合，不宜采用普通电容器就地补偿：异步电动机直接起动时，起动电流约为额定电流的4～7倍，即使采用降压起动措施，其起动电流也是额定电流的2～3倍。因此在电动机起动瞬间，与电动机并联的电容器势必流过浪涌冲击电流，这对频繁起动的场合，不仅增加线损，而且引起电容器过热，降低使用寿命。

（4）所补偿的负荷具有同时运转率低的特征。

如果所补偿的负荷具有同时运转率低的特征，这就说明所在的低压配电网的负荷峰谷差比较大，若选择就地补偿的补偿方式，会造成补偿装置的频繁动作，破坏了低压配电网的安全性和可靠性，也降低了低压配电网运行的经济性，同时使补偿装置的使用寿命大为缩短，因此不宜进行就地补偿。

（5）存在不允许就地补偿的现场环境。

就地补偿装置的安装需要考虑一定的环境因素，安装的无功补偿装置必定会对周围环境带来噪音污染等问题，因此，就地补偿装置不宜安装在人口密度大、人口流动性大的地区。

（6）就地补偿的电容器不宜采用普通电力电容器：推广就地补偿技术时，不宜直接使用普通油浸纸质电力电容器，因为其自愈功能很差，使用中可能产生永久性击穿，甚至引起爆炸，危及人身安全。

五、结语

对低压配电网进行无功补偿，不但减轻了上一级电网的压力，而且使用户配电变压器的利用率上升了，这就改善了用户的功率因数和电压质量，提高电网的功率因数，电能损失降低，用户电费支出减少。