配電網無功補償設備應用分析

   日期：2019-08-13

摘 要：本文提出了配電電網無功補償設備的配置應按照“分級補償，就地平衡”的原則進行規劃。合理布局。并指出配電電網無功補償工作中存在的幾個突出的技術問題。

一、無功補償設備的合理配置原則

從城鄉電力網無功功率損耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，無以配電網所占比重最大。為了減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則進行規劃，合理布局。而且要滿足以下幾點條件：
　　

1、總體平衡與局部平衡相結合

要做到城鄉電力網的無功電力平衡，首先要滿足整個縣級電網的無功電力平衡，其次要同是滿足分站(變電站)、分線(配電線路)的無功電力平衡。如果無功電源的布局(補償容量和補償位置)選擇不合理，局部地區的無功電力不能就地平衡，就會造成一些變電站或者一些線路的無功電力偏多。電壓偏高。過剩的無功電力要向外輸出;或者造成一些變電站或一些線路的無功電力不足。電壓下降，必然要向上索取無功電力。這樣仍然會造成不同分區之間的無功電力的長輸送和交換，使電網的功事損耗和電能損耗增加。因此，在規劃過程中，要在總體平衡的基礎上，研究各個局部的補償方案，示得最優化的組合，才能達到最佳的補償效果。

2、供電部門補償與用戶補償結合

統計資料表明。在城鄉電網中，用戶消耗的無功功率約占50%，在工業性網絡中，用戶消耗的無功功率約占60%，其余的無功功率消耗在輸配電網絡中。因此。為了減少無功功率在網絡中的輸送，要盡可能地實現無功就地補償、就地平衡，所以必須由供電部門和用戶共同進行補償。
　　過去，在有的地區，往往只強調用戶進行補償。而忽視供電網絡本身的補償：有的雖然裝設了補償設備，但是由于怕麻煩或者怕增加事故，而不投入運行，使補償設備的利用率很低，效果很差。效果很差。有的地區則出現另一種傾向，只注重供電部門自身的無功電力建設，忽視發揮用戶的作用。沒有加強對用戶的無功電力復寫昨考核。這兩種傾向，都會使電網的無功電力平衡失調。所以應當根據總的無功電力需求，同時發揮供電部門和用戶的兩個積極性，共同搞好無功電力的建設和管理。

3、分散補償與集中補償相結合，以分散為主

無功補償既要達到總體平衡，又要滿足局部平衡;既要開展供電部門的補償。又要進行用戶的補償。這就必然要采取分散補償與集中補償。這就必然要采取分散補散與集中補償相結合的方式。

在農村電力網中，集中補償，是指在變電站集中裝設容量較大的電容進行補償;分散補償，則指在配電網絡中分散的負荷區(如配電線路、配電變壓器和用戶的用電設備等)分散進行的無功補償。

理論分析表明，變電站的集中補償，主要是補償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電站以上輸電線路傳輸的無功電力，從而降低供電網絡的無功損耗。但它不能降低電網絡的無功損耗。因為用戶需要的無功損耗。因為用戶需要的無功仍需要通過變電站以下的配電線路向負荷端輸送。所以為了有效降低線損，必須進行分散補償。

在城鄉電力網中，由于配電網的線損占全網總損失的70%左右，因而應當以分散補償為主。只有這樣才能有效地降低配電網的無功線損，從而使城鄉電力網的總線損降低。

4、降損與調壓相結合，以降損為主

利用并聯電容器進行無功補償，其主要目的是為了達到無功電力就地平衡，養活網絡中的無功損耗，以降低線損。與此同時，也可以利用電容器組的分組投切，對電壓進行適當的調整，但這只是并聯電容器補償的輔助目的。在一般情況政權以降損為主，調壓為輔。

對于某些樞紐性變電站或者電壓水平經常偏低的變電站，有時需要裝設容量較大的電容器組，以控制網絡的無功潮流和改善電壓水平。其最終目的也是為了達到無功電力平衡，以提高電網的安全經濟運行水平。這里需要說明的是，利用并聯電容器提高電壓水平的幅度是有限的，一般只有3%～5%。超過這個限度，將使容量選得過大。

過去，一些變電站為了提高運行電壓，在站內集中裝設了較大的電容器組。但當配電網的無功補償水平提高以后，變電站的電容器應顯得過多了，只得閑置不用或者進行搬遷。造成不應有的損失。這顯然是不經濟的。
　　

二、配電網無功補償現存的幾個問題

隨著人們對配網建設構重視和無功補償技術的發展。低壓側無功補償技術在配電系統中也開始普及。從靜態補償到動態補償。從有觸點補償到無觸點補償，都取得了豐富的運行經驗。但是，在實踐過程中也暴露出一些問題，必須引起重視。

　

1、補償方式同題。

目前很多部門無功補償的出發點還放在用戶側，即只注意補償用戶的功率因數，而不是立足于降低電力網的損耗。如為提高某電力負荷的功率因數，增設1臺補償箱。這固然會對降損有所幫助。但是如果要實現有效的降損，必須通過計算無功潮流，確定各點的最優補償量、補償方式，才能使有限的資金發揮最大的效益。這是從電力系統角度考慮問題的方法。實踐經驗證明：為降低10KV線路的損耗，最好將補償裝置安裝在配電變壓器的低壓側，即所謂的分散就地補償方法。

如北京某地線路的補償方案由于缺乏通盤考慮。投資三、四十萬元，而線路降損只有1%。而經計算，該線路的降損潛力至少有50%～6%，如果能合理補償，完全可以達到這一降損目標。
　　

2、諧波問題。

電容器具備一定的抗諧波能力，對電網的諧波污染，尤其是高頻諧波污染有很好的濾除作用。但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞;另外，動態無功補償柜的控制環節，容易受諧波干擾影響，造成控制失靈。
　　因而在有較大諧波干擾，又需補償無功的地點，應考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視。致使一些補償設備莫名其妙地損壞。因而做無功補償設計時必須考慮諧波治理。

3、無功補償容量選擇問題。

過補償會造成無功倒送，這是電力系統所不允許的，因為它會增加線路和變壓器損耗，加重線路負擔。采用固定電容器補償方式的用戶，在負荷低谷時，可能造成無功倒送。對于接觸器控制的補償柜，補償量是三相同調的，在三相負荷不對稱的情況下。就可能造成無功倒送。對于晶閘管控制的補償柜，雖然三相的補償量可以分調，但是很多廠家為了節約資金，只選擇一相做采樣和無功分析。于是至于選擇補償方式時，應充分考慮這一點。

4、電壓調節方式的補償設備帶來的問題。

有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的，這有助于保證用戶的電能質量，但對電力系統而言卻并不可取。因為雖然線路電壓的波動主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統情況決定的。當線路電壓基準偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相去甚遠，出現無功過補或欠補。

5、投切振蕩及防止

由于是電容分級補償，閉環控制方式，可能出現投切振蕩。即負載無功功率沒有變動時，補償電容卻在頻繁地投切。投切振蕩不但嚴重縮減投切接觸器和補償電容的壽命。

綜上所述。10kV配電網低壓側的無功補償工作應更多地考慮系統的特點，不應因電壓等級低、補償容量小而忽視補償設備對系統側的影響(包括網損)。如果需降損的線路能基于一個完善的補償方案進行改造，則電力系統側的收益將比分散的純用戶行為的補償方式要大得多。