浅谈如何优化配电系统的无功补偿

【摘 要】无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理地选择对配电网络的无功补偿方式，可有效的降低电能损耗，提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，有助于提高配电网的输配电效率，以保证用户用电的安全性以及整个电网运作过程中的经济效益。因此，加强对配电系统的无功补偿研究分析，具有非常重大的现实意义。

【关键词】配电网；优化；无功补偿

近年来，随着我国经济水平的迅猛发展和电力事业的快速发展，对电源电压的质量要求不断的提升。电压作为电能运行质量当中的重要衡量的指标，其好坏将决定用户使用质量和电气设备寿命，可见，对电源电压进行无功补偿或者是无功的平衡，是保障电压运行的最为基本的条件。而随着实践的应用，在我国的配电网络当中，长期缺乏无功的补偿，以此给配电网络带来了很大的损失，因此，通过无功功率的补偿是降低损耗的有效方法。目前，无功补偿是电子供电系统提高电网功率、节能降耗，改善电网电压质量最经济、最有效的方式之一。为此，在配电网中无功补偿是不可缺少的。

1 无功补偿方案类型

1.1 变电站集中补偿方式

变电站集中补偿装置主要包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，这些装置通过对功率因数的改变，从而达到电压的平衡。因此，为更好的实现对变电站在电压方面的控制，一般采用无功补偿的装置并结合有载的抽头来对其进行调节。如现阶段设计的新型的被应用在变电站的以一种无功微机控制的装置，在保证无功最佳补偿的同时，通过有载的变压器分接头可使得对其调节的次数与传统的装置相比要减少大约1/3，线损降低大概20%左右。

1.2 低压集中补偿方式

低压集中补偿作为另外的一种补偿方式，被应用在380V侧的变压器当中。对该补偿方式，其通常采用微控的低压并联电容器，其容量通常在几十到几百不等，主要是根据线路的复核波动对其进行动态的跟踪补偿。而其原理则是通过改变用户的功率因素，从而实现对无功的平衡，以此达到对配电网或者是变电站的损耗。但这种补偿方式通常应用在专用的变用户方面。

目前，我国国内生产以该原理的补偿装置的厂家，其都是按照功率因数的方式来试下对电容器的自动的投切，以此保证供电的电压稳定水平。而这种装置其判断的水平通常都是以电压作为根本的判断依据。但是，这种方法在保证用户的电能质量的同时，也存在很大的问题，如在线路的基准电压出现过高或者是过低的情况下，其无功的投切量可会出现与实际的需求相差很大的情况，甚至出现无功过补偿或者欠补偿的情况。因此，对配电系统来讲，在考虑专用变的情况下，还必须考虑公用变。而针对公用变压器，通常都是被安装到户外，通过集中补偿在操作上不现实，从而给配电网的补偿带来一定的限制。

1.3 杆上补偿方式

针对上述中的公用变无功补偿限制，其无功损耗通常是由变电站或者是发电厂来承担，而这部分损耗通常占据整个输电线路的大部分。因此，为解决这个问题，采用将10kV户外并联电容器安装到杆塔上，从而对输电线路进行无功补偿，提高配电网的功率因数，以此达到止损的目的。而针对在杆塔上安装并联电容器的方式，其具有不容易维护和成本过高的问题，对安装工程提出以下的原则：

第一，补偿点应该要少，在一条配电线路中应采用单点补偿的方式；

第二，对其控制的方式应讲求简单；

第三，对配电线路的补偿容量不宜过大，以防止出现不安全或者是不利于电容器散热的情况；

第四，接线要尽量简单。在工程中每相尽量采用一台电容器的原则，以防止整套都出现故障的问题。

1.4 用户终端分散补偿方式

我国广大的城镇地区，其低压用户的数量比较多，对无功的补偿需求也通常比较大，因此，在电网运行中，直接对用户终端进行无功补偿，成为当前对配电网降损的主要方式。而结合《供电系统设计规范》（GB50052一1995），对容量比较大，负荷比较平稳的且经常进行使用的设备，采取单独补偿的方式。因此，对实际中的厂矿中的发电机，采用随机补偿的方式；而针对小区的用户，则采用现阶段比较新型的低压终端无功补偿。该装置的特点是智能化控制，同时体积小和容易安装。而和上述的补偿方式相比，其具有线损率低，通常可达到止损20%；其次是通过减小损失，改善电气设备使用寿命；再次则是通过释放能量，提高整个线路的供电的能力。而其缺点则是在各个配电变压器的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，设备利用率不高。

2 配电网无功补偿遇到的问题

随着电力技术的发展与革新，低压侧无功补偿技术也被广泛的应用在了电力系统当中。从原来的无功补偿，再到动态的补偿，从有触点的补偿，再到无触点补偿，其技术的变化，都随着电网的发展在不断的改变，并取得了很多经验，但是，在实践中也暴露出很多的问题。

第一，关于对配电线路的优化。现阶段对无功补偿的研究通常都是放在了用户终端，并通常只以功率因素作为参考和优化指标。然而，要实现整个输电线路的降损，其还必须从整体的角度出发，通过对全网的无功潮流进行计算，以确定无功补偿的方式，线路补偿的最佳容量以及补偿的地点，这样才能实现对资源的最大化的利用。而这个过程是个非常复杂的过程，对其计算相当的复杂。

第二，量测。现阶段针对10kV配电网的线路上的负荷点一般都是不通过表，而是根据技术人员的技术水平来进行确定，从而无法有效的保障其记录的准确性。由此这些数据的不准确性，给潮流的计算带来很大的苦难。因此，针对专用变的用户，其必须对其进行准确的记录，而对380V的则通过安装有功的电度表来测度。

第三，谐波问题。在对电容使用过程中，会产生一定的谐波，从而对电容器和系统产生干扰。因此，在进行无功补偿的同时，必须考虑到谐波的影响，如考虑安装相关的过滤装置。

第四，无功倒送。无功到送将家中对配电网整体的损耗，并由此给配电线路形成巨大的负担，而该问题在电力系统当中则是不被允许的。尤其是在电力系统中，采用固定电容的方式进行补偿的，发生无功倒送的可能性更高。

因此，综合上述的分析，对10kv配电网的无功补偿应更多的必须结合系统的特点，而不应该因为电压的等级比较低，或者是补偿容量小而忽视了对系统的影响。

3 应用情况分析

（1）以我公司某站312的配电线路作为研究的案例，其原始的线路总长为5km，在这线路中有32台配电的电压器，其最大的负荷可以达到5050MvA。现在根据规划要求，需要在远离变电站6公里左右的建设一个排污站，需要6台380V、28k0w的异步电动机带水泵，整体的功率因素在0.85。两台户外的油浸的自冷S7一1000/10专用变压器在同时运行。按照最大的运行功率计算的话，该排污站在接入线的馈线总的电流为286A，末端最小的符合点的电压在9.67kv，10kv的线路的有功损耗在134.7kw；在接入到排污站后，6台不同的水泵按照额定的功率运行，其相应的有功损耗为316.2kw，末端的负荷点电压在9.37kv。通过上述的分析，必须对线路进行无功补偿。因此，采取以下的方案：

首先对终端用户采用随机补偿的方式，按照每台补偿的容量在不大于其空载的情况下，给每台补偿为45kvar；

其次是对380v侧的电压器采用集中补偿的方式，在其最大的运行负载下，通过无功补偿的自动切换装置，对电压器进行无功补偿，其标准为15kvar×20组，总共补偿300kvar；

最后，对10Kv的配电线路的路杆进行无功补偿，其操作是按照最小的运行方式，固定对该馈线的无功基荷600kvar补偿到某个节点上。

（2）一条10Kv线路，长5公里，导线型号LGJ一70，其中g=0.46W/km，xo=0.41Ω/km，所带负荷为200+j150，在线路末端补偿Q=100kvar，求线路损耗和电压降。

①求线路上的损耗： Pl=3×l2R=3×（2002+1502）/102×5×0.46=4313w。

补偿后： p2=3×l2R =3×[2002+（150-100）2/102]×5×0.46=2933w。

则一年少损失电量A=（Pl-P2）T×10-3=（4313-2933） ×8760×l0-3=12089kwh。

②求电压降：

补偿前： U=（PR+Qx） /u=（200×5×0.46+150×5×0.411）/10=77v。

补偿后：U=（PR+Qx）/u=[200×5×0.46+（150-100）×5×0.411]/10=56v。

所以，补偿后电压由9.92Kv提高到9.94Kv，提高了电压质量。

4 结束语

综上所述，做好对配电线路的无功补偿，对提高电能的使用效率，减少供电企业的损失具有重要的意义。本文针对不同的情形提出不同的优化解决方案，从而最大程度减少配电网络的损耗，在经济和服务上做到最优。因此，要高度重视对电网的无功补偿，并认识到低配电网和主网无功补偿的优缺点，从而制定更好的方案，实现对电网的高效、经济运行，并在实践中逐步推广。

参考文献：

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