1、电力网无功功率补偿技术的探讨摘 要：近年来我国电力行业高速发展，现在电网的无功补偿一般采用集中补偿和就地补偿技术。就地补偿技术一般被用于负荷相对稳定的异步电动机补偿，而集中补偿技术则在变配电所中使用。本文先介绍无功补偿的原则和我国电力系统无功补偿的现状，再重点分析现有电网无功功率补偿技术存在的问题和解决的方案。 关键词：电力网；无功功率补偿 中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号： 前言：电网中电力设备一般由阻性、感性、容性三种负载混合组成。对于感性和容性负载，他们在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。因此电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅仅在用电负荷与电源之间进
2、往复交换，由于这种交换功率不对外做功，因此成为无功功率。无功功率反映了内部与外部往返交换的能量情况，但并不像有功功率那样表示单位时间内所做的平均功率，无功功率的符号用 Q表示，单位为乏（var） 、千乏（Kvar） 、兆乏（Mvar） 。 1.无功补偿的原则 从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。 1.1 总体平衡与局部平衡相结合，以局部平衡为主 首先要满足整个地区电网的无功电力平衡，其次要满足变电
3、所、配电线路的无功电力平衡。如果无功电源的布局、补偿容量和补偿位置选择不合理，局部地区的无功电力不能就地平衡，就会造成不同分区之间无功电力的长途输送和交换，使电网的功率损耗和电能损耗增加。因此，在规划过程中，要在总平衡的基础上，研究各个局部的补偿方案，求得最优化的组合，才能达到最佳的补偿效果。 1.2 电力部门补偿与用户补偿相结合 在配电网络中，用户消耗的无功功率约占 50%60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户分级共同进行补偿。 1.3 分散补偿与集中补偿相结合，以分散补偿为主 集中补偿，是在变电
4、所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指把补偿装置分散安在用电设备旁等进行就地的无功补偿。集中补偿，主要是减少主变压器本身的损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。 1.4 降损与调压相结合 利用并联电容器进行无功补偿，其主要目的是为了达到无功电力就地平衡，减小网络中的无功损耗，以降低线路损耗和电压损失。对于主干网，补偿方式为集中补偿，以调压为主要目的。对于配电网络，补
5、偿以集中和分散双结合的方式，以降低线路损耗为主要目的，辅以调压的功能。 2.我国电力系统无功补偿的现状 近年来， 随着国民经济的跨越式发展，电力行业也得到快速发展，特别是电网建设，负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升，也使电网中无功功率不平衡，导致无功功率大量的存在。目前我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式： 2.1 同步调相机 同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表，它虽能进行动态补偿，但响应慢，运行维护复杂，多为高压侧集中补偿，目前很少使用。 2.2 并联电容器补偿装置 并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，但电容补偿只能补偿固定的无功，尽管采用电容分组投切相比固定
6、电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化，但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节，不能实现无功的平滑无级的调节。 2.3 并联电抗器 目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。 2.4SVC 补偿装置 SVC 补偿装置结合了电容器和电抗器，通过现代电力电子技术，能动态平滑无级调节无功的输出，是一种新型的高效能的补偿装置。 3.电力网采取的无功补偿技术的优缺点 3.1 集中补偿技术 3.1.1 集中补偿技术的优点： 这种装设方式与分散补偿方式相比，具有以下优点： （1）通过电容器组与自动投切装置配套，能自动追踪无功功率变化而改变用户的补偿容量，避免在总的补偿水
7、平上产生过补偿或欠补偿，从而使用户功率因数始终保持在规定范围之内。在这种意义上讲，可使用户达到最优补偿。 （2）集中补偿有利于控制用户本身的无功潮流，避免受电力网的电压变化或负荷变化而产生过大的电压波动。当电压波动超过允许范围时，可借助自动投切装置调准母线电压水平，以改善电压质量。 （3）电容器组的基本容量是根据用户正常负荷需要确定的，运行时间长，利用率高，补偿效益就高；而且集中补偿方式在运行维护上较为方便，事故率相对减少，相应的提高了补偿效益。 3.1.2 集中补偿方式的缺点 这种方式只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所造成的损耗，而不能减少用户内部通过配电线路向用电设备输送无功功
8、率所造成的损耗。其降损节电效益必然受到限制。这也就是说，集中补偿容量再多，起作用仅限于减少变压器本身及以上配电线路的无功损耗。 3.2 分组补偿技术 3.2.1 分组补偿的优点 （1）分组补偿有利于对无功进行内部分区控制，实现无功负荷分区平衡，减少无功功率在变配电站以下配电线路中的流动，使内部线损显著降低。 （2）对于实行分车间考核用电指标的用户，分组补偿有利于分车间加强无功电力管理，提高本车间的功率因数，降低产品单耗和生产成本。 （3）分组电容器的投切随车间总的负荷水平而变化，其利用率较单台补偿高；分组补偿也比单台电动机易于控制和管理。 3.2.2 分组补偿的缺点 不如集中补偿便于管理；如果
9、在车间装设电容器未能分组，则补偿容量无法调整，可能会出现过补偿或欠补偿；如果只进行分组补偿，则用户变压器消耗无功功率必须由车间电容器向上倒送，或由电网输送，显然效果不好；分组补偿的一次性投资大于集中补偿。 4.电网无功功率补偿技术存在问题 4.1 大量无功潮流远距离穿越、传输 大量无功潮流从发电厂涌向高压变电站，在通过输电线路输送至中压变电站，造成大量无功潮流远距离穿越、传输。输电线路长，对地分布电容较大，为防止跳闸后电压幅度波动，超高压线路的充电功率不宜作补偿使用。 4.2 变电站无功补偿容量问题 无功补偿容量配置不合理，大多变电站补偿电容分组投切，不能根据负荷变化需要做到就地平衡，高负荷时
10、功率因数太低，低负荷时又出现过补偿。 4.3 存在无功向配电网倒送现象 无功倒送会增加电网损耗，加重配电线路负担，尤其是采用固定电容器补偿方式的用户，可能在负荷低谷时造成无功倒送。如果一个城市10kv 及以下配电网长期以来无功补偿不足，由此造成严重的网损。 5.解决和完善无功功率补偿技术问题措施 5.1 高度重视配网无功补偿 负荷电流在通过线路、变压器时会产生功率与电能损耗，功率因数越低电网所需功率就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗。提高功率因数，降低线损耗，是节能降损最直接和最经济的手段。对负荷较大的公用变压器，要全面考虑在配变低压侧加装电容器组进行
11、补偿。 5.2 根据实际确定变电站无功补偿容量 220kv 变电站应有较多的无功调节能力，使高峰负荷时功率因数达到 0.98 左右，调节容量因地而异。变电站的无功补偿应立足于对变压器和变低侧负荷的无功补偿，合理配置补偿容量，防止无功倒送。 5.3 加强用户侧管理 加强用户侧无功补偿的管理和节能降损宣传力度，使用户认识到即使是未进行功率考核的小容量用户，加强无功补偿可以减少内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。 6.结语 进行电力系统的无功功率补偿技术研究的意义是有目共睹的，开发先进而实用的无功补偿装置具有广泛而深刻的现实意义和广阔的应用前景。随着电力电子技术的飞速发展，系统性地研究配电网的节电与无功优化技术是加强配电网经济性、安全性运行和提高效益、节约电能的必要途径。 参考文献： 1刘华云,对电网无功功率补偿的探讨J,科学之友,2007(05) 2王兆安,谐波抑制和无功功率补偿M,北京：机械工业出版社,1998.
