低压配电网无功补偿方式的探究

2015-03-12颜畅平

中国新技术新产品 2015年20期

颜畅平

（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东台山 529200）

低压配网无功补偿当前得到了电力行业企业的积极关注，供电企业也加大了对无功补偿方式的研究力度。经过实践总结得出，配网无功补偿技术不仅能够维护电压的安全，提高电压供应质量，同时也能够控制供电成本，达到节能降损等目标。从整体上维护配网系统的安全。从当前来看，低压配网无功补偿依然存在多方面的问题，影响了配网的高效运行，必须加大对配网无功补偿方式的研究力度，打造出科学的补偿模式。

一、无功补偿的基本原理与重要作用

配网系统中，因为一些特殊电器元件的配置，例如：电容元件等等，导致系统内部出现了有功与无功功率，后者自身不会耗费能量，然而，会造成电能损耗问题，从而对配网系统带来不良影响。假设配网系统的电流量上升，电压下降，此时的电能损耗会更高。因此，科学分配无功补偿容量，使无功潮流得到合理布置，提高功率因数，从而能够有效控制配网内部的各种损耗，同时也能够对应确保电器设备功能与作用的高效发挥。

1 控制线路的有功损耗

如果通过线路的电流为I，该线路电阻对应的有功功率损耗，可以通过以下公式算出：

其中：

V ——电压；

R ——电阻；

I——电流；

ΔP1——有功损耗。

当配网系统的构造、参数等保持恒定时，且有功功率P保持不变时，配网线路的ΔP1和cos2φ之间呈负相关，这样有效控制了有功损耗。

2 控制电压损耗

配网系统的电压损耗应该用以下公式来表示：ΔV=PR+QX/V，在该公式中，

P ——有功功率损耗；

Q——无功功率损耗；

R——电阻；

X——电抗。

假设并联电容器QC发挥补偿作用，对应公式则变为：ΔV=PR+（Q-QC）X/V

当该线路得到无功补偿，则有效控制了电压损耗。

3 确保设备被高效利用

电器设备的功率因数应该利用下面的公式来计算：

其中 S 代表电源设备容量，如果线路的电压与电流处于稳定不变状态，那么 cosφ和P之间成正比。

二、低压配网无功补偿优化配置的原则

配网系统内部，无功功率呈现出某种变化、流动的特点，无功功率在某种程度上维护了配网的正常、安全、合理运转。所以，必须积极控制其流动性，只有这样才能有效维护配网的安全稳定，提高其运行质量。因此，无功补偿可以本着“分层次、分地域进行补偿，就地平衡”的理念，具体应该把握好以下方面：

1 维护配网整体和部分之间的平衡统一。因为一旦无功电源的布置、安装不科学，就很容易造成配网局部地区无功电力的不平衡，从而带来大规模的无功功率流动现象，加剧了配网的无功损耗。

2 调动电力部门与用户的双重力量。无功补偿需要双方的有效配合，力争实现无功的就地补偿与平衡，供电部门要同用户建立沟通和联系，本着大体的无功功率的需求，来调动双方的无功补偿积极性，从而有效控制配网无功功率，提升用户电压。

同时，还要重点做好配网降损与调压工作，低压配电补偿为主体，辅助其他补偿方式，最终实现配网的无功补偿。

3 分散补偿与集中补偿共同努力。应该重点发挥分散补偿的作用，要使无功补偿一方面实现配网的整体平衡，另一方面又要维护部分的平衡。电力部门与用户端齐头并进，共同参与支持补偿，从而实现分散与集中补偿共同促进的目标。所谓的集中补偿就是将大型的补偿装置配置于变电站，发挥大型补偿作用。分散补偿则与此相反，是针对于配网中的局部地区实施的分散式补偿。

三、低压配网无功补偿中的问题分析

1 无功补偿容量不足

从目前的供电系统来看，有很多公共变压器，其数量也在持续上升，然而，其内部缺少充足的无功补偿容量，从而加剧了有功损耗规模，而且这种大型的公共变压器被利用的次数和程度都相对有限，其工作和作用得不到充分发挥，不仅造成了资源浪费，同时，因为各个用电客户端的无功补偿缺少一致性，使得补偿缺乏科学性、合理性。

2 不合格的无功补偿设备

当前，大多数无功补偿设备的无功信号选择方式主要为：随意选择一项；一相电流、余下的两相电压，将这种无功信号的选择模式作为参照，来决定投切容量，然而，这其中存在一些问题和弊端，具体体现为：非采样相补偿不足或者补偿过度。而且对于投切容量的选择，也存在一些问题和弊端，通常是根据功率因数来对应决定电容器的链接与拔除，由于电容器容量级差较大，则会在很大程度上影响投切的准确度，甚至出现投切次数过多的问题。

3 集中补偿规模过大

这种补偿模式的适用范围相对有限，一般是针对于配网以及变压器来说的，能够有效控制无功功率损耗。却对用户一端产生的有功损耗起不到太大的控制作用。总的来看，在集中补偿模式下，用户一端的无功损耗没有得到有效控制，事实上也就无法达到节能降损、减排等目标，总体上也达不到良好的补偿效果。

四、无功补偿的模式和方法

1 补偿模式

补偿模式的选择要尽量实现无功就地平衡，具体可以选择随机补偿与随器补偿，这两种补偿模式，具体的操作方法如下：

第一，随机补偿。将电容器和电机联系起来，再优选出合适的控制装置与保护设备，使他们和电机共同投切，这种补偿形式往往能够带来可观的经济效益。一般来说，如果小于30千瓦线路应该选择固定补偿，相反，则应该让固定补偿、动态补偿同步进行。这其中所涉及到的补偿容量公式为：

式中：

QC——无功补偿容量；

Ue——电机额定电压；

Io——电机空载电流。

第二，随器补偿。当线路＜50kvA时，单纯进行空载固定补偿，相反，则适合选择固定补偿与动态补偿相互配合、共同促进的补偿模式。

2 补偿方法

主要的无功补偿方法包括以下几大类：

第一，固定补偿。

固定补偿是立足于配网整体实施的补偿模式，是对配网系统的综合衡量、全面考虑，例如：通过分析配网各项年平均参数，参照无功的分布特点来对应有针对性地择取无功补偿点，而且保证各点投入一定的电容量，从而达到节能环保、控制成本的效果。固定补偿方法的优势体现在：维护了整个配网的高效运行，降低了补偿成本，维护了配网无功潮流的平衡。其缺点体现为：无法彻底解除电压波动现象。

第二，手动补偿。

所谓的手动补偿，就是将多个电容器按照一定的规律、规则和顺序，有效地组合起来，以此来改善并优化补偿容量。这种补偿方法一般适合用配网负荷不稳定、容易发生波动的情况。不足之处体现在：实施过程相对复杂，因为分组工作相对繁琐，而且不同电器设备质量较重、占地较大，是一项高专业、高技术、高体力的工作，同时，只能围绕采样点参数来计算，无法获得理想的补偿成效。

第三，自动补偿。

自动补偿是现代化信息技术、自动化技术发展的结果。是将微电子技术运用在配网系统内部。参照传感器中的信息，控制器负责计算数据，得出不同阶段配网所需要的无功补偿量，对应科学调整电容器组的投切，从而实现及时、有效补偿。

随着现代化技术的发展，自动补偿技术得到了全新的发展，最为典型的就是功率因素自动补偿系统的发明和应用，其具体的运行原理如图1所示。

图1

五、低压配网无功补偿优化模式与最佳配置

1 优化模式

经过对不同配网补偿方式的分析，综合对比来看，低压配网的无功补偿适合选择2/3法则来实现补偿模式的发展和优化。具体体现为：选定某一电源线路，确保其处于无功负荷状态下，对其实施三等份划分，那么其2/3的地方就是最适合配置无功补偿装置。

2 最优配置

最优配置的前提是，科学、合理地定位无功补偿设备的位置，并正确地选择补偿容量。实际可以从以下方面来把握：

第一，依据2/3法则来优化配置无功补偿设备，使其处于主线无功负荷2/3的地方。第二，科学标识出不同线路上的无功负荷的分布状况，再将一个分叉主线对应变化为两个。第三，经过变化得到的两条无分叉主线各自来做好最优配置。

现阶段，低压配网无功补偿已经得到了供电部门的充分重视，由于其主要存在于10kV变电站内部，补偿不足容易对变电站系统带来多方面的问题，例如：无功功率损耗、线损、供电服务水平下降等等，这些问题必须引起充分的重视，加大对电网的设计与规划力度，采取科学、合理的无功补偿方法，来实现对配网的优化，这样不仅能够维护配网的安全、稳定运行，同时，也能够确保配网的安全、有效运转，也能够达到节能环保的效果。