供配电系统的无功补偿与节能

杨仕达

中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司 河北秦皇岛 066000

摘要：电网中的电力负荷例如离心风机、压缩机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中这些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率，因此配电系统需向这些设备提供相应的无功功率。为了降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，通过在供配电网系统中安装并联电容器等无功补偿设备，从而给供配电网提供因感性负载所消耗的无功功率，最终减少无功功率在供配电网中的流动。本文将在简要分析无功补偿的基础上，对供配电系统无功补偿装置的配置进行研究，并对供配电系统无功补偿的节能应用进行探讨。

关键词：供配电系统；无功补偿；节能

1无功补偿

1.1无功补偿的概述

无功补偿(Reactive power compensation)，全称无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

1.2无功补偿的意义

(1)补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。

(2)减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

(3)降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosθ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosθ为补偿前的功率因数则：cosΦ>cosθ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

1.3无功补偿方式

电网中常用的无功补偿方式包括：

(1)集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；

(2)分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；

(3)单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。

加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。

2供配电系统无功补偿装置的配置

为了保证电力系统电压质量和系统运行的稳定，加强电网运行，提高电网的经济效益，各级电网企业和电力用户均应遵守《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》关于供配电无功补偿装置配置的规定。配电网中无功补偿一般应以容性补偿为主，一般采用在变、配电站装设集中补偿电容器为主，以6-20kV配电系统的高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量，按补偿对象变压器最大负载率为75%、负载对象实际的功率因数为0.85来考虑，当相应的无功补偿达到相应变压器的最大负荷时，其配电系统高压侧的功率因数不应低于0.95。另外也可以按照相应变压器额定容量15%-40%的比例进行相关无功补偿配置。以上配置是根据电网系统运行经验分析出来的。而《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》对于配电变压器容量的适用范围未作具体规定，各用电单位可以根据实际情况制定。配电变压器的补偿装置电容器组还应装设以电压为约束条件，可以根据无功功率或者无功电流进行分组自动投切的控制装置。电力用户应根据配电网中所接载负荷的特点，合理配置电力系统的无功补偿装置，并能达到如下要求：100kVA及以上负载容量的高压电力电网用户，在电网用户用电负荷高峰时变压器高压侧的功率因数不应低于0.95；而其他用电负荷水平的电网用户，其电力系统功率因数不宜低于0.90。同时，所配置的无功补偿装置应具有可以进行分组自动投切的功能，并且在任何情况下应保证不向系统倒送无功。

3供配电系统无功补偿的节能应用

3.1正确的选择智能无功补偿技术

智能无功补偿技术是对补偿效果造成主要影响的主要要素。在实际工况当中，由于电力系统的设计在快速更迭换代，电力设备的更新也在快速进行着，因此电力系统往往连接着各式各样的多种设备，所承担的荷载也很复杂。因此，仅仅选择单一的智能无功补偿技术远远达不到实际所预期的效果，而想要尽可能地实现预期的效果，就需要将智能动态补偿技术和固定补偿技术进行有机地结合和使用，在不断发展之中的智能无偿补偿技术过程中可供综合采用的无功补偿技术也在相应地发展和进步。电网亟待解决的问题是三相的不平衡，对于无功补偿来说，单向补偿往往会造成很高的成本，即便是采用三项共补也很难解决。因此，就需要采用对共分结合的补偿方式，这样既可以尽可能地实现预期的效果，也可以在一定程度上降低成本。除以上所述之外，稳定态补偿和快速跟踪补偿结合的方式也是较为可取的方法。

3.2恰当选用补偿控制器

补偿屏中主要的核心部件就是补偿控制器，可以将其大致分为三种类型，分别是功率因数、无功电流以及无功功率。实际工况中，投切电容决定了功率因数的大小，但当不同负载需要由同一功率补偿到另一功率因数时，补偿电容容量往往是不相等的，此时就会出现振荡的现象，主要是因为这样的补偿控制器不具备电容容量大小的投切功能。而负荷大小决定了无功电流和无功功率，从而选择是否补偿。因此，想要减少振荡现象的发生，就需要选择合适的容量电容器就投。

3.3电容器的放电与投入

之所以需要在电容器内部增加电阻或在部分投切线路中增加放电回路，主要是由于一旦将电容器的电源断开，端子上会产生剩余电压，此时剩余电压会更多地重新使用，会导致电网电压叠加，从而形成更高电压。当在电容器内部增加电阻或在投切线路中增加放电回路之后，可以尽可能地将剩余电压释放，根据我国电网的标准，电压需要控制在额定电压10%以下，通过设置控制器，保证更多放电时间。

3.4真空断路器的合理应用

根据无功补偿理论研制出来的真空断路器的合理应用，其特点在于整体结构简单，生产成本低，同时能够将在电网供电输送中对电力带来的过度消耗而有效降低，但真空断路器也存在一定的技术问题。真空断路器在原有的工作基础上，将固定滤波器和合闸管调节电抗器进行科学合理的结合，从而更好地实现了无功补偿，进而使电网输送中的电流能够保持平衡的状态，同时还能够确保自动化系统中的内部功率因数达到最大值。我国国民经济建设的战略重点之一便是能源建设。我国在能源建设的过程当中，高效节能是我们的目标，始终坚持贯彻科学发展观，减少使用过程中对能源的浪费。当在运行当中出现电力电网大负荷欠补偿条件下，对供电、发电和用电企业进行有效协调，做好无功补偿工作，降低成本，节能减排，从而减少能源的消耗和浪费，进而为我国国民经济的可持续发展做出一定的贡献。

4结束语

在电网中安装无功补偿装置后，能够提供感抗耗费的无功负荷，降低电网开关电源提供给感性负载并根据路线传送的无功负荷。因为电网中无功负荷的消耗降低，能够降低由路线和变电器传送无功负荷造成的输出功率耗损，即无功功率补偿。而且无功功率补偿能够提升功率因素，是一种项目投资少、效果好的环保节能对策。

参考文献

[1]刘威.供配电系统及其自动化无功补偿技术的实际应用[J].今日自动化，2018(3):21-22.

[2]李成军.智能无功补偿技术在供配电自动化中的应用[J].集成电路应用，2020(03):106-107.

作者简介：

杨仕达（1994.05.10），性别：男，籍贯：河北省秦皇岛市，民族：汉族，学历：硕士研究生，职称：助理工程师，职务：职员，研究方向：电气。