无功补偿浅析与实例分析

【摘要】本文从无功的概念入手，概述无功补偿的原则、各种无功补偿方案的选择与比较，并以220kV变电站为例，分析了220kV变电站低压侧无功补偿的配置方案。

【关键词】无功补偿；容性；感性

引言

无功补偿在电力供电系统所承担的作用是提高电网的功率因素，降低供电变压器及输电线路的损耗，提高供电效率、改善电能质量。合理的选择补偿装置，可以最大限度的减少网络损耗，不仅能保证电压质量，还能提高电力系统运行的稳定性与安全性。

1概述

1.1无功的概念

交流电力系统是当今有效利用能源、方便传输能源、灵活使用能源的有力工具。交流电力系统中除有功电源和有功负荷外，还有感性原件和容性原件，当系统处于运行状态，电流通过感性和容性原件时，其感性容量和容性容量与有功电源和有功负荷一样，也处在某一平衡状态。按有功电源和有功负荷的存在形式，通常习惯把感性容量视作无功负荷，把容性容量视作无功电源。

1.2无功电源与无功负荷

电力系统无功负荷主要有异步电动机、变压器和线路无功损耗及串并联电抗器等。无功电源包括发电机、线路充电功率，电业部门和用户的无功补偿设备的容性可用容量。

1.3无功不足对电力系统的影响

并联无功补偿一般是指补充无功电源、满足无功负荷的需要，以达到无功电源和无功负荷在额定电压条件下的平衡。

无功电源不足，将导致无功电源和无功负荷处于低电压的平衡状态。无功不足将引起线路及变压器等设备出力不足、电力系统损耗增加、设备损坏及电力系统稳定度降低等危害。

2无功补偿原则与无功补偿方法比较

2.1无功补偿原则

集中与分散补偿相结合的原则：运用集中补偿的方法能够对电力部门检查电压的运行情况提供方便，能把电压的数值参数控制在一定范围内。分散补偿主要是针对负荷集中地方，既要对变电站大容量进行补偿，又要对各配电线路、配变及用电设备处分散补偿。

降损与调压相结合的原则：以降损为主，同时与调压结合。主要是对输电线路长、分线多，负荷相对不集中的线路，降低电网的功率损耗、减少电网的电压损失，从而提高线路的供电能力。

供电部门的无功补偿与用户补偿相结合的原则：用户的用电设备是无功消耗的主要地方，无功补偿可满足用户降低损耗、节约成本的要求。

总体与局部平衡相结合的原则：满足全网的总无功平衡，同时满足各分线、各分站无功的平衡。

高压与低压相结合的原则：以低压补偿为主，与分散补偿的原理相似，并在相互之间产生联系。

2.2各种无功补偿方法比较

变电站高压集中补偿：其主要目的是改善输电网的功率因素，提高终端变电所电压和补偿主变压器的无功损耗，这种方案对配网的降损作用很小。

线路分布补偿：在配电线路上安装并联电容器实现无功就地补偿，具有投资省、见效快、降损显著地优点，而且安装简单，维护工作量小，事故率低，适用于线路较长、负荷供电点多的配电线路，缺点是因其负荷经常波动，故只考虑补偿基荷部分无功，又因该方式是长期固定补偿，适应能力较差。

变压器低压母线补偿：它是在变压器400V侧进行集中补偿，以提高专用变用户的功率因素，实现无功就地平衡，这种方式同样对用户的降损作用很小。

低压终端分散补偿：它是在用户设备所在位置就地补偿，这种方式较前三种方式大大减少线损，改善电压质量，提高系统供电能力。这种补偿缺点是投资大，每个设备单独补偿，加大补偿设备的总容量，设备利用率不高，适合于设备比较集中，单台设备较大，且年利用小时数较高的用电设备。

3220kV变电站低压侧无功配置实例分析

220kV变电站低压侧无功补偿装置是维持电网电压的关键设备。无功补偿容量的配置方式与电网结构、负荷性质、负荷间的同时率、受电电压等因素有关，电力系统相关规程规定，220kV及以下电压等级的变电所中，应根据需要配置无功补偿设备，其容量可按主变压器容量的10%～30%确定。实际变电站设计中，220kV变电站低压侧无功补偿具体配置方案需结合变电站各电压等级出线参数、主变负载系数、主变本身参数及负荷特性进行计算得出。变电站无功补偿主要考虑主变压器损耗、低压侧负荷无功及电缆线路充电功率。

某220kV变电站计算实例：

（1）主变规模：本期2×180MVA，阻抗电压14%/54%/38%；终期4×240MVA，阻抗电压14%/35%/21%，主变额定电压230±8×1.25/115/10.5，空载电流I0=0.8%。

（2）电缆线路规模：本期220kV电缆出线长度8km、110kV电缆出线长度49km：远景220kV电缆长度17km、110kV电缆出线长度54km。其中，220kV电缆单位充电功率按3.89Mvar/km、110kV电缆单位充电功率按0.76Mvar/km考虑。

（3）负荷功率因素按补偿前0.9、补偿后0.95考虑，即补偿系数为0.1556。

综合考虑近、远期需求，由于远景线路走廊规划不能完全确定，同时考虑无功设备的检修及故障情况，容性及感性无功补偿均需考虑一定的裕度。另外，为便于管理，变电站无功设备单组容量系列不宜太多，需结合本地区已有无功补偿设备情况综合考虑。最终该变电站无功补偿配置方案为：本期配置2组8Mvar电容器，7组10Mvar电抗器；终期配置10组8Mvar电容器，10组10Mvar电抗器。

4结语

通过以上内容的论述及实例分析，我们对电力系统无功补偿相关问题有了整体认识。根据具体情况合理进行无功补偿，对提高电力系统整体运行的安全稳定性及电网节能降损的经济性有着十分重要的现实意义。

参考文献：

[1]段经纬，电力系统无功补偿相关问题探讨，科技视界.2012（31）.

[2]电力系统设计手册P220-227.北京：中国电力出版社，1998.

[3]电力系统电压和无功电力技术导则，SD325-1989.