配电网无功优化及无功补偿技术

摘要：无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统的电压质量、降低网络损耗以及系统安全经济运行必不可少的重要组成部分。网络元件及负载所需要的无功功率来源于网络中的某个地方，如果要网络所需的无功功率都由发电机提供并跨过各个电压等级系统长距离传输显然是不合理的，不符合科学规律也很难做。科学合理的方法应该是在有无功功率需求的地方产生相适应的无功功率，即我们所说的无功补偿。在电力系统中，解决好无功补偿问题，对提高系统电能质量、保证安全经济运行、降损节能等方面都有着极为重要的意义。该文主要针对电力系统无功补偿的原则、方式、容量确定以及经济效益等做出论述和分析。

关键词：无功补偿  方式  容量  效益

1无功补偿的作用及无功补偿原则

1.1电网中的无功电源

1.1.1同步发电机同步发电机既是有功电功率电源，同样也是电网无功功率的来源，额定功率因数一般为0.8。

1.1.2同步调相机同步调相机是连接在电力系统中的同步电动机。它的主要用途是产生无功功率，提高电力系统功率因数，提高电能质量和系统运行的稳定性。

1.1.3输电线路充电电容高压输电线路不仅产生电感，消耗无功，同时具有相线对地电容，产生无功。

1.1.4电容器静止电容器按照连接方式分为并联电容器补偿和串联电容补偿，采用电容器进行无功补偿是系统中广泛采用的一种方式。

1.2无功补偿的作用

（1）在系统中三相负载不平衡的情况下（如电气化铁道等），应进行适当的无功补偿，这样可以平衡三项的负载。（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。为了提高输电系统的稳定性和输电能力，输电线路应适当设置动态无功补偿装置；（3）提高电力系统及其负载的功率因数，降低设备容量，减少设备功率损耗； 

1.3配电网无功补偿的原则

（1）无功补偿的方式有以下几种：高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主。（2）无功补偿应合理布局，统一规划，分级补偿，就地平衡。

2无功补偿容量的计算

2.1确定补偿容量的方法

确定补偿容量的目的是要提高配电网的某种运行指标,下面介绍几种常用的确定补偿容量的方法。

如排灌电动机等所带机械负荷轴惯性较大的电机，补偿容量可适当加大,大于电机空载无功负荷，要注意额定无功负荷。

对于排灌用普通电机，可按下式确定

配电变压器空载无功是网载功负荷的主要部分。是目前补偿配电变压器无功的有效手段之一。

随器补偿只能补配电变压器的空载无功。如果补偿容量，则配电变压器接近空载时造成过补偿，经验表明，在此条件下，当出现配电变压器非全相运行时，易产生铁磁谐振，因此推荐选用。

2.2.3跟踪补偿跟踪补偿是以无功补偿投切装置作为控制保护装置将低压电容器组补偿在用户0.4 kV母线上的补偿方式（称为跟踪补偿方式）。其固定连接组可起到随器补偿的作用，补偿用户的无功基荷；投切连接组用于补偿无功峰荷部分。跟踪补偿适用于100 kVA以上专用配电变压器的用户，可以替代随机、随器两种补偿方式。在跟踪补偿与随机随器补偿的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

2.3随机随器补偿的节能效益

2.4配电网无功补偿配置技术原则

（1）配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。（2）配电变压器的无功补偿容量可按变压器最大负载率为75 %，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95，或按变压器容量的20%～40%进行配置。（3）配电变压器的电容器组应装设以电压为约束条件，根据无功功率（或无功电流）进行分组自动投切的控制装置。（4）配电线路分散补偿，无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则，尽可能减少主干线上的无功电流为目标。一般对于均匀分布无功负荷的配电线路，其补偿容量和安装位置按[2n/(2n+1)]（其中n为不小于1的整数）规则，求得最优补偿方案。考虑到无功补偿装置的运行维护、补偿效益及投资回收期限，因此，沿线的无功补偿点以安装一处为适宜，最多不应超过二处，可以直接连接于主干线上和较大的分支线上，每个补偿点的容量不宜超过100～150kvar。配电线路上无功补偿容量应适当控制，并且在线路负荷低谷时，不应出现过补偿向系统倒送无功。负荷在线路上的分布状况不同，安装地点也不相同，具体位置应根据负荷分布特点和容量的大小计算确定见表1所示。

3结语

无功优化已是配网系统安全经济运行的核心问题之一,它的目标是在满足约束条件的前提下,使系统的某个指标或多个指标达到最优,在现代化的能量管理系统(EMS)中占有重要地位。配网系统电压/无功优化在保证满足运行约束的同时，用尽量少的无功投入（或尽量少的无功补偿设备投资），最大限度地改善电压质量、降低网损。随着电力科学技术的不断进步，配电网无功补偿技术必定会再上新台阶，满足新需求！

参考文献

[1]    王合贞.高压并联电容器无功补偿实用技术[M].中国电力出版社,2006-09.