中低压配电网的无功补偿方式与优化

 

　　无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置;在高低压配电线路中分散安装并联电容机组;在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。

　　1、就地补偿

　　对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。

　　2、分散补偿

　　当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。

　　3、集中补偿

　　变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定;110KV变电站可按15%-20%来确定。

　　4、调容方式的选择

　　(1)长期变动的负荷

　　对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组。户外安装时可选用可调容集合式电容器;户内安装时可选用可调容柜式电容器装置。其基本原理为将电容器按二进制方式分成二组，通过分接开关或隔离开关选择投切组合，可以实现三档容量可调。随着负荷的改变，可以人工断电后改变投切组合满足某一时间段的无功平衡。这种场合可以装设无功自动调容装置，该装置可以满足无人值守综合自动化的要求。

　　(3)短时段内负荷频繁变化的场合

　　该场合宜装可快速跟踪的瞬态无功补偿装置。由于电容器每次投切前却必须保证电容器没有残存的电荷，而电容器放电即使通过放电线圈亦需要数秒的时间，所以高压瞬态无功补偿装置(也称SVC)一般都是固定补偿最大容量的电容器，同时并联一组容量可调的电抗器，通过快速调整电抗器的输出无功，从而达到无功瞬态平衡的目的。电抗器的调整技术主要有可控硅控制空心并联电抗器及直流偏磁调感两种方式，其中以前者较优，但价格较高。

　　无功补偿优化

　　1 加强农电中低压配电网无功补偿的意义

　　电力系统存在着大量的无功负荷，使电力系统在传输有功功率的同时输送着大量的无功功率，又由于无功补偿装置配置不足，导致农网配电网电压降低、线损增大、输送容量不足等问题较为突出。配电网是电力网末梢，电压低传输同样电能产生的线损和电压降要高于高电压网络，农网改造虽然使农网配电网架明显改善，但无功补偿和改造却不尽合理，特别是随着国家对农村政策性扶持的加大，农村经济发展呈良好稳定发展态势，农村用电大负荷、非线性负荷用户迅猛增长，对本来无功配置不足的配电网又加重了负担。因此，加强中低压配网无功补偿的优化配置，保持无功平衡，对于保证电能质量，降低电网损耗，提高电网的输送能力和设备利用率具有重要的作用和意义，以符合国家电网公司“十一五”农网无功发展规划纲要的要求。

　　2 配电网无功补偿遵循原则

　　配电网的无功补偿应遵循“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的基本原则，按照变电站和配电台区集中补偿，用户就地分散补偿和配电线路分散补偿的原则，实现无功功率的分级平衡。

　　3 配电网无功补偿装置的设置和容量选择

　　3.1 变电站10kV母线集中补偿

　　变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要是平衡输电网的无功功率，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站10 kV母线上，具备易于实现自动投切、利用率高、维护方便等优点。

　　确定变电站的集中补偿容量和投切控制方式应考虑以下主要因素：满足主变压器自身的无功损耗;就近向配电线路前段输送无功，以满足配电线路前段(变电站附近)的无功负荷;调压需要。

　　关于集中补偿容量的确定，对于110 kV及以下变电站集中补偿的容量按主变压器容量的10%～30%配备为宜。其中对负荷集中的工业变电站按满足主变压器的励磁和漏抗无功功率的要求，无功补偿容量确定为：QC为0.1～0.15倍主变压器额定容量;对负荷分散的农业负荷为主的变电站，无功补偿既要满足主变压器的无功损耗还要满足高峰负荷时无功负荷的需要，无功补偿容量确定为：QC为0.2～0.3倍主变压器额定容量。

　　根据负荷需求设计变电站的无功补偿容量，宜将补偿设备分为两组，运行中在保证电压合格和无功补偿效果最佳的情况下，应尽可能使电容器组投切开关的操作次数减少。

　　3.2 配电10kV线路分散补偿

　　线路补偿原则是通过在线路电杆上安装电容器实行单点或多点电容器补偿，单点补偿地点选在离线路首端2/3处，补偿的容量应为无功负荷的2/3，两点补偿分别装设在距首端2/5和4/5处。多点补偿是采用分支线分段补偿方式，对分支较大或线路较长负载自然功率因数低的线路进行补偿。根据农村实际状况，农网线路补偿的补偿点不宜过多;控制方式应从简;保护方式可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压简单保护。

　　确定某一条配电线路的补偿容量，应根据该线路的平均无功负荷和最小无功负荷计算，当线路的最小无功负荷小于平均无功负荷的2/3时，考虑到无功不应倒送，可安装固定的补偿装置，但应按最小无功负荷确定补偿容量。当线路中有较大无功负荷点时，除应考虑与线路始端的距离外，也应考虑大的无功负荷点。选择电容器时应考虑电容器的过电压能力，耐受短路放电能力、涌流，以及运行环境和电容器的有功损耗等因素。实际装设补偿装置每组以100～200kvar为宜。

　　3.3 配电变压器低压补偿

　　配网中存在大量公用变压器和用户专用配电变压器，配电变压器的无功补偿采用配电变压器低压侧无功补偿，主要补偿变压器本身的无功需求。用专用电容器柜或配电柜加装电容器组等方式对配电变压器进行补偿，实现无功就地平衡。

　　无功补偿装置选择要考虑在轻负荷时防止无功倒送和取得最大节能效果的原则。补偿容量按0.1～0.15倍配电变压器额定容量计算。

　　3.4 低压用户设备

　　直接对广大的工矿等用户的低压电动设备进行无功补偿是配电网节能和改进电压性能的有效手段。将电容器直接装在用电设备附近，与用电设备并联，对电动机补偿。在对电动机进行无功补偿时，要注意会产生高次谐波，用电容器进行无功补偿，应先进行谐波测试与分析，以便采取相应的技术措施，防止谐波危害的发生。

　　视机械负荷惯性大小而定，可按0.9～1.5倍电动机空载无功功率配置。

　　4 结束语

　　加强无功管理，意义重大，合理优化无功补偿装置的设置和配备无功补偿容量，对农村配电网节能降损和改善电压状况有重要的意义，在“新农村、新电力、新服务”道路上应重视无功补偿规划和实施，提高电网经济运行。