关键词：无功补偿；供配电系统；应用
1前言
无功功率平衡是电能质量主要指标之一。在配电系统中，可以对主变、配电线路、配变、低压线路及用电设备等主要配电设备采取无功补偿，进而达到提高电压稳定性、维持电压水平、降低电网损耗的目的。
2无功补偿原则和原理
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》中明确规定：供配电系统中配电变压器的无功补偿装置容量，应按配电变压器最大负载率在75%且负荷自然功率因数在0.85以上进行考虑，且经无功补偿后到配电变压器最大负荷工况时其高压侧功率因数不应小于0.95，或按照配电变压器容量的20%~40%进行无功补偿容量配置。
3无功补偿的运行方式
3.1变电站集中补偿运行方式
要平衡输电网的无功功率，可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，终端补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，优点是管理容易、维护方便，缺点是对配电网的降损起不到什么作用。
3.2低压集中补偿运行方式
目前，国内较普遍采用的另外一种无功补偿方式，变压器低压母线侧进行集中补偿，补偿装置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，它是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。此种补偿方式，既提高了低压系统的功率因数，同时也保证了专变用户的电压水平。自2011年以来天津供电公司通过合理增加配电变压器综合配电柜，不仅降低了台区损耗，同时还提高了配电线路的功率因数，降低了线损，线损率呈逐年下降趋势。以2013年为例：全年售电量为2.08亿千瓦时，线损率为7.8%，同比下降了0.5个百分点，减少损失123.66万千瓦时，为企业提高了效益。
3.3杆上无功补偿运行方式
由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，补偿度受到限制，由此造成很大的无功功率缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功功率沿线传输，配电网网损居高难下。因此可以把10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上（或另行架杆）的方法来进行无功补偿，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限制等工程问题。杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上沿线的公用变压器所需无功功率进行补偿。因这种补偿方式具有投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长距离配电线路，但是因负荷经常波动，而该补偿方式又是长期固定补偿，适应能力较差，主要是补偿了无功负荷，在线路重载情况下，补偿度一般是不能达到0.95。
3.4用户终端分散补偿运行方式
目前，在我国城镇，低压用户的用电量大幅增长，企业、厂矿和小区等对无功功率需求都很大，直接对用户末端进行无功补偿，将最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿。这样，对于企业和厂矿中的电动机，应该进行就地无功补偿，即随机补偿；针对小区用户终端，由于用户负荷小，波动大，地点分散，无人管理，应该开发一种新型低压终端无功补偿装置，并能满足智能型控制、免维护、体积小、易安装、功能完善、造价较低等的要求。
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与上述3种补偿方式相比，用户终端分散补偿方式更能体现以下优点：(1)线损率可以降低；(2)减小电压损失，改善电压质量，进而改善用电设备启动和运行条件；(3)释放系统能量，提高线路供电能力。
缺点是低压无功补偿通常按配电变压器低压侧最大无功功率需求来确定安装容量，而各配电变压器低压负荷波动的不同时性造成大量电容器在较轻载时闲置，设备利用率不高。
4无功补偿装置在供配电系统应用中应注意的问题
4.1补偿方式上应注意的问题
在实际操作中，往往注意补偿用户的功率因数，例如为提高电力负荷的功率因数就增加补偿箱，这对降损有所帮助，但没有考虑到电力网的损耗。如果以此为出发点，实现更有效的降损，就必须确定各点的最优补偿量、补偿方式，计算出无功潮流，把资金用到最恰当的地方，在权衡几种补偿方式的优缺点后再行选择，以便发挥补偿装置设备的最大效益。
4.2电压调节方式上应注意的问题
有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投放量的，它虽然能保证用户的电能质量，但对于电力系统而言却并不可取。尽管无功量变化能引起线路电压的波动，但线路的电压水平是由系统情况决定的，当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投放量可能与实际需求相差甚远，出现无功过补或欠补现象，因此其效果并不明显。
4.3无功倒送问题
无功倒送会加重线路负担，使线路和变压器损耗严重，这是供配电系统所不允许的。尽管生产无功补偿设备的厂商都承诺设备不会造成无功倒送，但在运行中这种无功倒送现象还是存在。接触器控制的补偿柜其补偿量应该是三相同调的；晶闸管控制的补偿柜应该是可以分调补偿量，但商家为节约成本，只选择一项做采样和无功分析，因此在三相负荷不对称的情况下，就可能造成无功倒送。所以在选择补偿方式时，应充分考虑这些因素。
4.4谐波问题
谐波问题往往被忽视，应引起足够的重视。尽管电容器具备一定的抗谐波能力，但是如果谐波含量过大就会减少电容器的使用寿命，使电器过早的损坏，造成资金的浪费。同时，电容器本身对谐波具有放大作用，例如无功补偿柜的控制环节也极易受谐波的干扰，会使控制出现失灵现象。因此，从整体考虑应增加滤波装置，从而使补偿设备能正常运转，也克服了过去补偿设备莫名其妙地损坏而找不出原因的不足。
4.5无功补偿容量多少的问题
在进行无功补偿时，还要注意在轻负荷时补偿不要过量，这样会造成功率损耗增加，增加成本。把功率因数提高到0.95左右的范围内是合理补偿区域，如果功率因数较高，那么每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小。因此在操作中一方面使电容器与电动机直接并联，同步投入或停用，可避免无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网；另一方面也有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
5供配电系统无功补偿分析
某炼油厂空压站配电一次系统，共三条6kV线路均引自炼油总降变。据运行统计资料表明，在集中用电时段，高压功率因数只有0.856，低压功率因数只有0.84，整个配电室一次配电系统线损较高。因此，需要采取合适的无功补偿方案改善系统运行环境，提高系统功率因数。
空压站负荷主要包括：6kV电动机、0.4kV电动机、车间照明。按照文章前文所述无功补偿原则，采取高压和低压各自集中补偿方案。补偿后6kV侧功率因数由0.856升高到0.967，相应设备利用率提高11.48%；0.4kV侧功率因数由0.84升高到0.94，相应设备利用率提高10.64%。由此可以看出，采用无功补偿对配电系统的重要性。
7结束语
在电力电路中，通过安装电力电容器等作为补偿装置来提高配电系统的功率因数，对电网的降损、节能、安全可靠运行和提高电能质量有着极为重要的意义。
参考文献：
[1]孔令俊.无功补偿技术在低压配电系统中的应用[J].中国高新技术企业.2015
[2]田传明.浅谈无功补偿在配电系统中的几点认识[J].科技创新导报.2014
论文作者:许振诚
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：功率因数论文; 负荷论文; 低压论文; 电容器论文; 方式论文; 电压论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第24期论文;