无功补偿技术：配电网实施无功补偿的意义

近几年来，随着电力设备的日益更新以及农网、城网改造的逐步落实，配电网的结构正在日趋合理，线路、配变的供电能力日渐增强，供电可靠性及安全系数都得到明显提高;但是，据有关数据表明，全国工农业用电功率因数普遍达不到有关部门规定的要求，无功电力还未能得到大家的充分重视。

　　《电力系统电压和无功电力管理条例》第一章之第一条中明确规定:“......无功电力是影响电压质量的一个重要因素。各级电力部门和各用电单位都要加强电压和无功管理，切实改善电网和用户端的受电电压。”

　　书面理论和多年的实践经验均表明，无功补偿对于电压质量的改善和经济效益的提高都有很大益处;然而，却一直得不到很好的推广，下面就无功补偿的有关方面做以下简单分析。

　　一、实施无功补偿的意义

　　1、对电压的影响

　　配电网末端总存在电压过低等有关问题，究其原因，除电网自身的问题之外，主要是由于无功不足所致。电网在进行功率传输时，电流将在线路等阻抗上产生电压损耗△U，假如始端电压为U1，末端电压为U2，则电压损耗可有以下公式计算:U=U1-U2=(PR+QX)/UN

　　式中P-线路传输的有功功率kW

　　Q-线路传输的无功功率kvar

　　UN-线路额定电压kV

　　R、X-线路电阻、电抗Ω

　　我们保持有功功率恒定，而R和X为定值，无功功率Q愈小，电压损失愈小，电压质量就会愈高;当线路安装无功补偿容量为QC的并联电容器补偿装置后，线路电压损耗变为:

　　U`=[PR+(Q-QC)X]/UN

　　可以看出:采取无功补偿以后，无功功率Q变小，限制了无功功率在电网中的传输，相应的减少了线路电压的损耗，提高了配电网的电压质量。

2.对线损的影响

　　无功功率不仅影响配电系统的电压质量，更导致了配电系统供电线损的增加;在配电网中线路和变压器功率损耗为:

　　△P=3I2Rε*103=P2Rε*103/UN2COS2φ

　　P-线路传输的有功功率kW

　　COSφ为功率因数;

　　Rε为每相导线的等效电阻;

　　UN为运行电压;

　　由公式可以看出:当线路有功功率P和导线电阻Rε不变时线路的功率损耗与功率因数平方成反比，COSφ愈大，△P则愈小，即电网线损愈小。

　　综上所述，无功补偿措施将大大改善电压质量使线损和电压器增容，如果采取调节变压器接点等方式来升高电压，效果还不及无功补偿的一半，而投资至少是无功10倍以上，以下我们来简单分析一下电容在无功补偿中的具体实施方法。

　　二、电力电容器无功补偿的实施

　　1.补偿原理

　　所谓电容器补偿，就是在变电所母线或用电设备上并联电力电容器，从而提高供电系统的功率因数和电压质量。

　　现实中绝大多数电器设备均为感性电抗，

　　从而导致电流I(R+L)置后于电压一个相位角φI,并联电容器以后，即我们引入一个超前电流IC，使得φ1接近于零值，从而达到不使供电设备传输过多无功的目的。

2.补偿方式

　　从电力网无功功率的损耗来看，各级电网和输配电设备均消耗一定无功，为了更好的提高电压质量降低线损应采用“整体补偿”和“分散补偿”相结合的补偿原则。

　　所谓整体补偿，就是将一定容量的电容器装于变电所的10kV母线上，用以大体平衡整体变电所的无功功率，以保证上一级供电线路的功率因数，减少了高压线路的无功损耗。

　　所谓分散补偿，就是指将一定容量的电容器装设于无功损耗较大(或者说是功率因数较低)的低压用户端，从而平衡过多无功，不向线路反送，降低了配电线路中的无功电流，使配电线路的有功损耗变小。

　　3.最优补偿

　　实际补偿过程中，电容器容量的选择是一个十分重要的问题，如果我们选择的容量过小，则起不到很好的补偿作用;如果容量选择过大，使供电回路电流í的相位超前于电压ù，就会产生过补偿，将会引起变压器二次电压升高，导致电力线路及电容器自我的损耗增加。

　　电容器的补偿容量要以具体情况而定，一般以下列公式计算:

　　QC=βavqcPc

　　βav---平均负荷率，一般取0.7-0.8

　　qc---电容补偿率(kvar/kW)，即每千瓦有功负荷需补偿的无功功率，可通过有关数据表格得到

　　Pc---由变配电所供电的月最大有功计算负荷kW

　　在变电所补偿电容的选择时应结合网内无功潮流的分布及配电线路用户的无功补偿水平来考虑，由于变电所一般均设两台变压器、二次侧接线又可分两段接线，为了适应变压器分台运行和二次侧分段运行及检修方便，补偿电容器组以分装两组为易，其容量一般均能适应轻载无功负荷(接近主变空载运行)及平均无功负荷(接近主变正常无功负荷)一般按主变容量的10%-20%确定。

　　无功补偿是日常运行中最常用、最有效的节能降损技术措施，而无功分散补偿更是实现无功就地平衡，对于降低供电线损，提高配网供电能力，改善电压质量都有重大意义，所以，在配电网建设与改造中应大力应用无功补偿技术。