配電網無功補償方案比較

配電網無功補償方案比較 

摘要：無功補償對電網的安全、優質、經濟運行具有重要作用。配電網規模巨大，負荷情況複雜，使用環境條件差，合理選擇無功補償方案和補償技術意義重大，補償工程也有很多問題值得認真分析和思考。本文重點分析、比較了配電網常用無功補償方案的特點，由於無功補償對電網安全、優質、經濟運行具有重要作用，因此無功補償是電力部門和用户共同關注的問題。合理選擇無功補償方案和補償容量，能有效提高系統的電壓穩定性，保證電網的電壓質量，提高發輸電設備的利用率，降低有功網損和減少發電費用。

我國配電網的規模巨大，因此配電網無功補償對降損節能，改善電壓質量意義重大。本文結合當前人們關注的電網無功補償問題，重點分析、比較了配電網常用無功補償方案特點。

[關鍵詞]：配電網 無功補償 補償方案 無功優化

1 配電網無功補償方案比較

配電網無功補償方案有變電站集中補償、配電變低壓補償、配電線路固定補償和用電設備分散補償。

1） 變電站集中補償

變電站集中補償裝置包括並聯電容器、同步補償器等，主要目的是平衡輸電網的無功功率，改善輸電網的功率因數，提高系統終端變電所的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10KV母線上，因此具有管理容易、維護方便等優點，但這種補償方案對10KV配電網的降損不起作用。

為實現變電站的電壓/無功綜合控制，通常採用並聯電容器組和有載調壓抽頭協調調節。但大量的實際應用表明，投切過於頻繁會影響電容器開關和分接頭的使用壽命，增大運行維護工作量，通常在實際中要限制抽頭調節和電容器組操作次數。採用電力電子開關控制成本比較高、開關自身功率損耗也很大，因此變電站高壓電壓/無功控制技術仍有待進一步改善和研究。

鑑於變電站無功補償對提高高壓電網功率因數，維持變電所母線電壓和平衡系統無功有重要作用，因此應根據負荷的增長安排、設計好變電站的無功補償容量，運行中在保證電壓合格和無功補償效果最好的情況下，儘可能使電容器組投切開關的操作次數為最少。

2） 配電變低壓補償

配電變低壓補償是目前應用最普遍的補償方法。由於用户的日負荷變化大，通常採用微機控制、跟蹤負荷波動分組投切電容器補償，總補償容量在幾十至幾百千乏不等。目的是提高專用變用户功率因數，實惠無功就地平衡，降低配電網損耗和改善用户電壓質量。配變低壓無功補償的優點是補償後功率因數高，降損節能效果好。但由於配電變壓器的數量多、安裝地點分散，因此補償工程的投資圈套，運行維護工作量大，也因此要求廠家要儘可能降低裝置的成本，提高裝置的可靠性。採用接觸器投切電容器的衝擊電流大, 影響電容器和接觸的使用壽命; 用晶閘管投切電容器能解決接觸器投切電容器存在的問題，但明顯缺點是裝置存晶閘管功率損耗，需要安裝風扇和散熱器來通風與散熱，而散熱器會增大裝置的體積，風扇則影響裝置的可靠性。低壓補償裝置安裝地點分散、數量大，運行維護是補償工程需要重點考慮的問題；另外，配電系統負荷情況複雜，系統可能存在諧波、三相不平衡，以及防止出現過補償等問題。

3 ）配電線路固定補償

大量配電變壓器要消耗無功，很多公用變壓器沒有安裝低壓補償裝置，造成的很大無功缺額需要變電站或發電廠承擔，大量的無功沿線傳輸使得配電網損居高難下，這種情況下可考慮配電線路無功補償，線路補償既通過在線路杆塔上安裝電容器實現無功補償。由於線路補償遠離變電站，因此存在保護難配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環境限制等問題。因此，線路補償的補償點不宜過多；控制方式應從簡，一般不採用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象；保護也要從簡，可採用熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓保護。線路補償主要是提供線路和公用變壓器需要的無功，工程問題關鍵是選擇補償地點和補償容量，線路補償具有投資小、回收快、便於管理和維護等優點，適用於功率因數低、負荷重的長線路。線路補償一般採用固定補償，因此存在適合能力差，重載情況下補償度不足等問題。自動投切線路補償仍是需研究的課題。

4） 用電設備隨機補償

在10KV以下電網的無功消耗總量中，變壓器消耗佔30%左右，低壓用電設備消耗佔65%以上。由此可見，在低壓用電設備上實施無功補償十分必要。從理論計算和實踐中證明，低壓設備無功補償的經濟效果最佳，綜合性能最強，是值得推廣的一種節能措施。感應電動機是消耗無功最多的低壓用電設備，故對於油田推油機、礦山提升機、港口卸船機等廠礦企業的較大容量電動機，應該實施就地無功補償，即隨機補償。與前三種補償方式相比，隨機補償更能體現以下優點：

a)               線損率可減少20%；

b)      線損率可減少改善電壓質量，減小電壓損失，進而改善用電設備啟動和運行條件；

c)釋放系統能量，提高線路供電能力。

由於隨機補償的投資大，確定補償容量需要進行計算，以及管理體制、重視不夠和應用不方便等原因，目前隨機補償的應用情況和效果都不理想。因此，對隨機補償需加強宣傳力度，增強節能意識，同時應針對不同用電設備的特點和需要，開發研製體積小、造價低、易安裝、免維護的智能型用電設備無功補償裝置。

根據以上常用無功補償方案的分析、討論，我們可歸納、整理出四種補償方案的特點和基本性能如表 1 所示。

表1 四種無功補償方法的特點比較

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