Question

低压配电网中的无功补偿 电容无功补偿的原理

Answer 1

　　【摘 要】电网无功补偿是一项建设性的技术措施，对电网安全、优质、经济运行起着重要作用。虽然配变无功补偿容量小、电压低，但工程中却有很多技术问题值得认真分析和思考，本文对配电线路的无功补偿方案进行了分析和探讨。根据电力企业的实际情况，进行合理的选用，以达到配网线路经济运行的目的。
　　【关键词】低压配电网；无功补偿；应用
　　
　　随着供用电系统中感性用电设备的应用日益广泛，且大多数用电设备功率因数不高，供用电系统中对无功功率的需求也越来超越大，给电网带来额外负担，并影响到电网电能质量。与此同时，越来越多的高级用电设备对电能质量的要求不断提高。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。
　　一、低压配电网中的无功补偿含义
　　低压配电网中的无功补偿是对低压配电网中的无功功率进行补偿的措施，旨在提高低压配电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压配电网的供电环境。低压配电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压配电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性和电能质量。
　　二、常用无功补偿方案的分类
　　(1)变电站集中补偿。集中补偿多用在变电站，为分级平衡电力系统的无功，在变电站设置并联电容器、同步调相机、静止补偿器等集中补偿装置，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，改善输电网的功率因数，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10kV母线上，具备易于实现自动投切、利用率高、维护方便等优点。缺点是对配电网的降压损耗作用非常有限。
　　(2)配电变低压补偿。配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大，通常采用微机控制，跟踪负荷波动分组投切电容器补偿。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电能质量。这种补偿方式虽利于保证用电质量，但当线路电压基准偏高或偏低时，无功投切量可能与实际需求相差甚远，会出现无功功率过补或欠补情况。补偿容量按0.1～0.15倍配电变压器额定容量计算。
　　(3)低压配电线路补偿。线路补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。很多公用变压器没有低压补偿装置，需要变电站或发电厂承担，大量的无功沿线传输增加了配电系统的线损，需采用配电线路无功补偿。因线路补偿远离变电站，存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题，所以线路的补偿点不宜过多，控制方式应从简，补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象。
　　(4)用电设备分散补偿。在10kV以下电网的无功消耗总量中，变压器消耗占30％左右，低压用电设备消耗占65％以上。由此可见，在低压用电设备上实施无功补偿十分必要。从理论计算和实践中证明，低压设备无功补偿的经济效果最佳，综合性能最强，是值得推广的一种节能措施。对于水电站中的电动机，应采用就地无功补偿；针对用户终端，由于用户负荷小，波动大，地点分散，无功补偿装置应能满足智能型控制、免维护、体积小、易安装、造价较低等的要求。
　　无功补偿合理配置的原则:从电力网无功功率消耗的基本状况来看，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为最大限度减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局：(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占55％左右，其余的无功功率消耗在配电网中。为减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，须由电力部门和用户共同进行补偿。(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，主要是补偿主变压器本身及变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗，但不能降低配电网络的无功损耗，为了有效降低线损，必须做到无功功率在哪里发生消耗，就在哪里补偿。因此低压配电网应以分散补偿为主。(4)降损与调压相结合，以降损为主。
　　三、补偿中常见问题及解决方案
　　低压无功补偿安装地点分散、数量多，且配电网电压、负荷情况复杂，工程中相关问题若考虑不周，不仅影响装置正常运行，也带来很多维护、管理等问题。
　　(1)运行及产品可靠性问题。与配电变压器相比，低压补偿装置的维护量要高很多，控制系统越复杂、功能越多，维护量越大。低压补偿装置的可靠性在开关和电容器，补偿装置的投切开关是关键。工程实践表明，户外配变无功补偿工作条件差，机电一体开关是最佳选择。
　　(2)产品类型和功能选择问题。对配电台变的补偿控制，有多种类型和不同功能的产品可供选择。不同场合要求不同，一般城网台变多以无功补偿为主，很多要求有综合监测功能；特殊用户可考虑配电+补偿、补偿+计量、配电+补偿+计量或补偿+综测。
　　(3)控制量选取和控制方式问题。很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量，这种方式有助于保证用户的电压质量，但对电力系统无功补偿不可取。电网的电压水平是由系统情况决定的，若只按电压高或低控制，无功补偿量可能与实际需求相差很大，容易出现无功过补偿或欠补偿，取无功功率为控制量是最佳控制方式。
　　(4)补偿效果和补偿容量问题。配变低压补偿无功可提高配变功率因数，降低配变损耗，因此，某条线路配变安装补偿数量少或补偿容量不足，会影响全网(线路)降损和电压改善效果。配电网日负荷变化大，负荷性质不同，补偿容量要求也不同。工程实践表明，对动态补偿在配变容量30％内。
　　(5)无功倒送和三相不平衡问题。无功倒送会增加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送，应要求控制器检测、计算三相无功投切控制。固定补偿容量过大，容易出现无功倒送，一般动态补偿能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗。对三相不平衡较大的负荷，应考虑采用分相无功补偿装置。
　　总之，由于配电网负荷、场合的复杂性，虽然装置容量小、电压低，却有很多值得认真分析和思考的问题。特别是台变补偿在户外，使用环境差，工程上应给予足够的重视。
　　四、结语
　　低压电网中的无功补偿能够优化电网系统，提高电压质量，提高电能的利用率。对于不同的无功功率，需要根据其无功功率的原理，选择不同的无功补偿方法和装置，能够有效提高无功功率因数，降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗。因此，低压电网中的无功补偿对于社会发展具有重要意义。
　　参考文献
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