・学术论坛・ 论配电网四种无功补偿技术方案的比较 李广 郝中军 李坤 （第二：炮兵青州士官学校 山东青州 ２６２５００） 【摘 要】配电网合理的无功补偿方式，能够有效地维持系统的电压水平，降低有功网损，提高网络输送容量，减少发电费用。本 文对配电系统四种无功补偿方案进行了技术比较，并对配电网进行无功补偿时遇到的一些问题提出一些建议。根据配电网的实际， 将四种无功补偿方案结合起来使用，可以获得最好的技术和经济效益。 ［关键词］配电网 无功补偿 优化 ［中图分类号］ＴＭ７１４．３ 随着国民经济的高速发展和人民生活水 平的提高，人们对电力的需求日益增长，同 时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的 要求。合理的无功补偿点的选择以及补偿容 量的确定，能够有效地维持系统的电压水 平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功 的远距离传输，从而降低有功网损，减少发 电费用。一般配电网无功补偿方式有：变电 站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上 无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。 １ 配电系统无功补偿方案 １．１变电站集中补偿方式 针对输电网的无功平衡，在变电站进行 集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步 调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输 电网的功率因数、提高终端变电所的电压和 补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连 接在变电站的１ＯｋＶ母线上，因此具有管理 容易、维护方便等优点，但是这种方案对配 电网的降损起不到什么作用。 １．２低压集中补偿方式 目前国内较普遍采用的另外一种无功补 偿方式是在配电变压器３８０Ｖ侧进行集中补 偿，通常采用微机控制的低压并联电容器 柜，容量在几十至几百千乏不等，根据用户 负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行 跟踪补偿。这种补偿方式的投资及维护均由 专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自 动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容 器的自动投切的，也有为了保证用户电压水 平而以电压为判据进行控制的。这种方案虽 然有助于保证用户的电能质量，但对电力系 统并不可取。 １．３杆上补偿方式 由于配电网中大量存在的公用变压器没 有进行低压补偿，使得补偿度受到。由 此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电 厂来填，大量的无功沿线传输使得配电网网 损仍然居高难下。因此可以采用１ ＯｋＶ户外 并联电容器安装在架空线路的杆塔上（或另 行架杆）进行无功补偿，以提高配电网功率 因数，达到降损升压的目的。由于杆上安装 的并联电容器远离变电站，容易出现保护不 易配置、控制成本高、维护工作量大、受安 装环境和空间等客观条件等工程问题。 １．４用户终端分散补偿方式 目前在我国城镇，低压用户的用电量大 ２ 数字技术与应用 ［文献标识码】Ａ ｆ文章编号］１００７－９４１６（２０１０）０２－０１ １２－０１ 幅增长，企业、厂矿和小区等对无功需求都 （４）无功倒送的问题。无功倒送会增加配 很大，直接对用户末端进行无功补偿将最恰 电网的损耗，加重配电线路的负担，是电力 当地降低电网的损耗和维持网络的电压水 系统所不允许的。尤其是采用固定电容器补 平。 偿方式的用户，则可能在负荷低谷时造成无 与前面三种补偿方式相比，本补偿方式 功倒送，这引起充分考虑。 将更能体现以下优点：线损率可减少２０％； 综上所述，ｌＯｋＶ配电网的无功补偿工作 减小电压损失，改善电压质量，进而改善用 应更多地考虑系统的特点，不应因电压等级 电设备启动和运行条件；释放系统能量，提 低、补偿容量小而忽视补偿设备对系统侧的 高线路供电能力。缺点是由于低压无功补偿 影响（包括网损）。如果需降损的线路能基 通常按配电变压器低压侧最大无功需求来确 于一个完善的补偿方案进行改造，则电力系 定安装容量，而各配电变压器低压负荷波动 统的收益将比分数的纯用户行为的补偿方式 的不同时性造成大量电容器在较轻载时的闲 要大得多。 置，设备利用率不高。 ３算例 ２配电网无功补偿遇到的问题 以某条城市配电线路为例，原先该线路 随着人们对配电网建设的重视和无功补 长５ｋｉｎ，共有配电变压器３２台，最大负荷达 偿技术的发展，低压侧无功补偿技术在配电 到５０５０ＭＶＡ。今需要在远离变电所送电距 系统中也开始普及。从静态补偿到动态补 离为６ｋｍ的江边建一水厂，６台３８０ｖ、２８０ｋＷ 偿，从有触点补偿到无触点补偿，都取得了 的异步电动机带水泵， 功率因数为０．８５。两 丰富的经验。但是在实践中也暴露出一些问 台户外型油浸自冷￥７－１０００，Ｘｌ０专用变压器同 题，必须引起重视。 时运行。在最大运行方式下，该水厂负荷接 （１）优化的问题。目前无功补偿的出发点 入前馈线总电流为２８６Ａ，末端最小负荷点 往往放在用户侧，只注意补偿用户的功率因 电压为９．６７ｋＶ，１０ｋＶ线路部分的有功损耗 数。然而要实现有效的降损，必须从电力系 为１３４．７ｋＷ；接入该水厂后如果６台水泵额 统角度出发，通过计算全网的无功潮流，确 定运行，相应有功损耗将达到３ｌ６．２ｋＷ，末 定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿 端最小负荷点电压为９．３７ｋＶ。因此需要进 地点，才能使有限的资金发挥最大的效益。 行无功补偿。方法是先考虑对各台电动机进 无功优化配置的目标是在保证配电网电压水 行用户终端分散补偿（即随机补偿）：按补 平的同时尽可能降低网损。由于它要对补偿 偿容量不大于电机的空载无功的原则给每台 后的运行费用以及相应的安装成本同时达到 机补偿４５ｋｖａｒ；然后在配电变压器３８０Ｖ侧 最小化，计算过程相当复杂。 进行集中补偿：按最大运行方式下不造成无 （２）量测的问题。目前ｌ０ｋＶ配电网的线路 功倒送为依据选择无功补偿自动投切装置， 上的负荷点一般无表计，且人员的技术水平 ｌ５ｋｖａｒ＊２０组，共３００ｋｖａｒ；最后再考虑进行 和管理水平参差不齐，表计记录的准确性和 ｌ０ｋＶ配电线路杆上无功补偿：按最小运行 同时性无法保证。这对配电网的潮流计算和 方式固定补偿该馈线的无功基荷６００ｋｖａｒ到 无功优化计算带来很大困难。要争取带专变 某节点上，不造成该馈线过电压和过补偿。 房的用户的支持，使他们能按一定要求进行 潮流计算的结果如下表所示： 可见在该线 记录。３８ＯＶ终端用户处通常只装有有功电度 路上进行的几种无功补偿能够起到显著的技 表，要实现功率因数的测量是不可能的。这 术和经济效果。 也是低压无功补偿难于广泛开展的原因所在。 ４结语 （３）谐波的问题。电容器本身具备一定的 在配电网进行无功补偿、提高功率因数 抗谐波能力，但同时也有放大谐波的副作 和搞好无功平衡，是一项建设性的降损技术 用。谐波含量过大时会对电容器的寿命产生 措施。目前，配电网的无功补偿容量一般是根 影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由 据供电部门给定的要求达到的功率因数来确 于电容器对谐波的放大作用，将使系统的谐 定的，而不是依据用户用电时实际的节能效 波干扰更严重。因而做无功补偿时必须考虑 益和电能质量最佳、支付电费最小的经济功 谐波治理，在有较大谐波干扰，又需要补偿 率因数。如何确定无功补偿设备的合理配置 无功的地点，应考虑增加滤波装置。 和分布，需寻找技术上和经济上的最优方案。
