配电系统无功补偿技术的应用分析.doc

1、配电系统无功补偿技术的应用分析摘要：无功补偿技术应用于配电网当中,能够最大程度地保障电力系统的安全,实现经济运行。配电系统无功补偿技术不仅可以节省投资、节越电力、减少污染，还可以提高电力系统设备的供电能力，改善电压质量，减少用电费用。本文根据笔者多年工作经验，对无功补偿的原理，无功功率对配电网的影响、无功补偿的作用、基本原则和要求，以及补偿方式等问题进行了探讨。 关键词：无功补偿 配电网 中图分类号：U665 文献标识码： A 正文： 用电设备在工作时,需要在电源中吸收有功功率和无功功率,一旦电网的无功功率过低,不能达到要求时,将不能建立一个完整的磁场,电网电压也会出现下降的现象,导致用电设备

2、无法在正常情况下工作。但是,出自发电机和高压输电线路的无功功率很难满足其主要的负荷供给需求,为了弥补这一缺憾,可以在配电网中安装无功补偿装置来进行补偿,使得用电设备在稳定的电压下正常工作。无功补偿装置主要的工作原理就是把容性功率负荷和感性功率负荷进行连接,使得这两者能量能在负荷之间实现转换,这时容性负荷为感性负荷提供无功功率。 1.配电系统中无功补偿技术的作用 在各类用电设备中，除白炽灯等发热设备在消耗有用功外，少部分同步电动机也会发出一部分无功，而绝大部分设备都在消耗无功。电网中的负载设备如电动机、变压器等，有些感性负载，它们要运行就不得不为这些设备带去一定的无功功率。而在电网中装并联电容器

3、补偿装置，即可减小感性电抗器消耗的无功功率，从而减少线路与变压器因输送无功功率带来的电能损耗，这即为无功补的，也就是我们说的无功补偿。无功补偿主要有以下作用： 增加系统的功率因数，让设备得到更充分利用，减小设备所需容量、线路及设备损耗，以达到节约电能之目的。稳定受电端、电网的电压，促进电能质量进一步上升。将装置安装在长距离线路中时，还能提高输电线路的稳定性及输电能力。在三相负载不协调的地方，添加无功功率补偿，还能平衡三相负载。变压器、发电机、供电线路等的备用量会有所增长。降低配电变压器的安装容量、电费等。无功补偿的最终目的就是保持电网无功平衡，倘若系统的无功电源较多，能适应较高电压水平下的无功

4、平衡相关要求，系统的运行电压水平相对来说也会提高；相反，无功不足时，运行电压水平就会降低。所以，我们应该尽量在额定电压下平衡系统无功功率，并以此为准安装相应的无功补偿装置。 2 无功功率对配电网的影响 一般来说,电力系统无功功率主要消耗在 2 个方面:一是在进行输电过程中,电路自身会主动地消耗无功功率;二是用电设备工作时会消耗无功功率,通常情况下可以分为感性负载和非线性负荷消耗无功。在电气设备中,存在一些用电容量很大的设备,一般在其启动的时候都会消耗大量的无功,导致电网电压出现波动和畸变。感性负载会给电力系统带来诸多不良影响,使得电网功率因数降低,主要表现在以下几个方面:(1)对发电机组和输变

5、电设备带来极大的不利影响,降低其输电能力和电气设备的效率,增加了发电和输变电成本。(2)会使损耗增大,增加运营成本。(3)导致电网电压出现波动和畸变。 3.无功补偿技术要点 对于所有的配电网来说,消耗无功功率是不可避免的,特别是在低压配电系统当中,无功补偿应该遵循“分级补偿,就地平衡”的原则合理布置,以最大限度地减少损耗。具体要求如下:(1)无功功率补偿应该逐级进行,遵循就地平衡的原则。(2)补偿方式主要有 2 种,即分散补偿和集中补偿,大多数情况下两者结合使用效果更佳。(3)应保证各节点的电压保持在一个稳定的水平,除此之外,还需要留有充足的无功余量。(4)要实现区域协调和经济性相互支撑的局面

6、。(5)应符合全局电压稳定的需求。 4.配电系统无功补偿方式 4.1 低压集中补偿方式 现阶段 , 我国用的比较多的一种无功补偿方式 , 即在配电变压器 380 V 侧予以集中补偿 ,该方式下 , 补偿装置一般会采用微机控制的低压并联电容器柜 , 它投入的电容器数量会随着用户负荷水平的变化而变化 , 也就是所谓的跟踪补偿。跟踪补偿能促进专用变压器用户的功率因数进一步提高 , 能就地平衡无功功率 , 同时也能降低配电网、配电变压器的损耗 , 使该用户的电压水平保持稳定。专用变压器用户自己应该承担低压集中补偿方式所涉及的投资、维修等全部费用。现行国内各厂家提供的自动补偿装置一般都是以功率因数为依据

7、，来自动投切电容器 , 部分厂家为了稳定用户电压水平，也会将电压视为一大控制因素。尽管该补偿方式能有效提高用户的电能质量 , 却并不适应于电力系统。究其原因为，线路电压会随着无功量的变化而发生变化 , 当线路电压基准较高或较低时 , 无功功率的投切量可能也会有无功补偿过剩或不足的情况，使之无法满足用户实际需求。 4.2 杆上无功补偿方式 通常来讲，配电网中的补偿度会有所受限，这是由于配电网中很多公用变压器都未予以低压补偿造成的，这就会增加无功功率缺口，此时变电站、发电厂必须及时进行弥补 , 而大面积的无功功率沿线传输 , 配电网的损耗也在不断增加。针对上述情况，我们可在架空线路的杆塔上安装 1

8、0kV 户外并联电容器，以此对电网进行无功补偿,从而增加配电网功率因数,满足降损升压之需求。安装在杆上的并联电容器一般距离变电站较远 , 往往会出现一系列工程问题，如配置措施不够,成本高,维护难度大,受安装环境及空间等因素影响明显等题。 4.3 用户终端分散补偿方式 现阶段 , 我国城镇低压用户的用电量不断在上升 , 企业、厂矿、小区等区域的无功功率需求在增加,对用户末端予以直接性无功补偿,能最大可能的减少电网损耗、稳定网络的电压水平。针对企业、厂矿中的电动机 , 可采取就地无功补偿也就是随机补偿来进行。小区用户终端 , 他们的用电负荷低 , 变动大 , 地点分散 ,可研发出一种全新低压终端无

9、功补偿装置 , 实现智能型控制、安装简单、功能齐全等多项要求。 4.4 配电线路补偿 该种补偿方式主要是通过在塔杆上安装电容设备的方式实现无功补偿之目的。该补偿方式相对比较简便，而且要求补偿容量不可太大，以免出现过补偿现象。在此补偿过程中，可以通过安装避雷设备、熔断器等装置，实施过压、过流保护。一般而言，配电线路补偿过程中所提供的主要是公用变压设备的无功补偿，它具有投资小、方便管理以及回报快等特点，因此广泛用于那些功率因数相对较低、荷载较重的输电线路之中。 4.5 变电站补偿 该种补偿方式主要是针对 10KV 配电系统中的无功平衡问题而出现的，通过集中补偿的方式，在并联电容器、静止补偿器和同步

10、调相机的共同作用下，实现平衡无功功率，从而有效改善功率因数，提供整个电力系统的终端母线电。因该方式将相关补偿设备集中于 10kV 母线之上，所以很容易管理和维护。 5 配电网无功补偿中的技术问题 5.1 确定补偿容量 现有功率因素为 cos1，要求提高后功率因素为 cos2，那么，计算补偿容量的公式为： Qc = Pa v ( tg1 - tg2 ) =Pca ( tg1 -tg2 )其中 : Pc a 代表最大有功计算负荷 , 单位为 kW; 代表平均有功负荷系数 ;tg1、tg2 分别代表了补偿前、后均权功率因数角的正切值。我们应根据实际运行电压及额定电压来计算补偿电力电容器的容量、个数，

11、电容器实际可补偿的容量要比额定容量更低 , 这时候必须调整额定容量。 5.2 选择补偿级数 补偿级数也就是补偿电容器的分组数量越大 , 补偿的精度也就越高 , 不过，增加了补偿级数后 , 装置的成本也会上升，同时还会扩大箱壳的体积。我们综合补偿精度、箱体体积等因素分析后认为 , 非常容量补偿为 11 级 , 基本补偿（等容量补偿）为前 9 级 , 而小容量为后 2 级，主要以提高补偿精度为目标。 5.3 选择投切控制方式 投切控制方式主要分为三相共补、三相分补两种。为减少装置的体积 , 使之更加可靠 ,我们可根据一定容量将电容器予以分组 , 利用控制器的软件来排列这些电容器组合，并进行投切。 结语 无功补偿能增加功率因数，是一种经济、靠谱的降损节能方式。在实际中，我们可根据具体需求来选择相应的补偿方式进行无功补偿，满足各领域用电需求。 参考文献 1 黄锦 , 赵文忠 . 基于 S-3C 的配电网串联补偿技术应用分析 J. 自动化与仪器仪表 .2011(01). 2 任强 , 杨涛 , 谢伟峥 , 王丽 , 冯建伟 .串联补偿装置与并联补偿装置兼容运行J. 电力电容器与无功补偿 .2011(01).