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摘要：我国电网一般线路较长、配电变压器较多、用电设备多呈感性、负荷时变性较强，导致电网无功损耗极为明显，优化补偿电网无功功率对提高供电质量，降低线路损耗具有极为重要的意义。本文以农村10KV配电网为例，针对农村配电网无功补偿的优化进行了探讨。
关键词：农村；10KV配电网；无功补偿；优化
一、常用无功补偿设备和补偿方式
1、常用无功补偿设备
目前，在配电网中常用的无功补偿设备有同步发电机、电力电容器、同期调相机、静止无功补偿装置等。同步发电机是目前应用最为广泛的交流发电机，既可以作为电力系统中的唯一有功电源，也可以作为无功基本源。静止无功补偿装置可以平滑的调节无功功率和电压，应用于大型工业用户或超高压输电系统中能有效的增强系统稳定性，保持电力网络电压稳定。电力电容器则是应用最为广泛的无功补偿装置，能有效的减少线路损耗提高功率因数。同步调相机则主要用于供给无功功率，是一种专门产生无功功率的同步电机，能自动根据电网要求调节运行状态提高无功出力，主要应用于电网枢纽变电站中，调整和控制电网无功潮流。
2、常用无功补偿方式
在进行无功补偿时，理论上讲最好的方式是哪里需要无功就在哪里补偿，使整个系统没有无功电流，但在实践中缺乏可操作性，目前常用的有变电站集中补偿、杆上无功补偿、低压集中补偿、用户终端分散补偿几种方式。变电站集中补偿主要用于改善整个电网的功率因素，提高变电所电压并补偿变压器无功损耗，这种方式主要对高压进行补偿，缺乏自动调节能力。低压集中补偿是在配变电器380V侧进行集中补偿，主要用于提高专用变压器用户功率因数，对保证专一用户电压水平有较好的作用。但变电站集中补偿和低压集中补偿均对配电网中存在最多的公用变压器无功功率的补偿不足，使得配电网网损依然极高，通常还需采用10KV户外并联电容器在架空线路杆塔上进行杆上无功补偿的方式，但这种方式维护工作量大、安装不易、成本较高。
用户终端分散补偿方式直接对用户终端进行无功补偿，能较好的降低电网损耗维持网络电压水平，相较于前三种方式有较多的优点，但其无功补偿设备在较轻载时闲置利用率不高。
二、无功补偿优化策略
1、给定补偿点数条件下无功补偿的优化
配电网由于地处城乡，网络纵横交叉，大部分负荷线路是非均匀分布的.最优补偿计算是按照将线路有功线损降低到最小限度的原则，确定线路上装设电容器组的最佳位置和最优补偿容量。给定补偿点数的条件下进行无功补偿，就是用给定的最佳补偿容量，在每个节点上进行无功补偿，然后比较各点补偿后的网损，确定网损最小的节点为最佳补偿节点和对应的补偿容量为最佳补偿容量。
2、电压约束条件下无功补偿的优化
电力系统进行无功补偿不但可以减小系统的线损，还具有调节电压的功能，对于农村中压电网由于配电电线路长、配电变压器多、负荷季节性和时变性强，使得电网长期以来无功匮乏，功率因数低，线路末端电压过低，影响了电压的质量。因此，在进行无功补偿后就要对各点的电压偏差进行比较，看是否满足电压约束条件，看电压质量是否能得到保证。在补偿前，因无功功率的逐渐变化，线路上电压是逐点降低的。在补偿点N加入补偿后，N点后的线路上无功潮流发生变化，线路电压较加入补偿前有所提高。从而改善了线路负荷节点的电压，提高系统的稳定性。
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3、静止无功补偿优化
静止无功补偿装置简称静止补偿器（英文缩写为SVC），主要有断路器和电力电子开关两种，由于用断路器作为接触器的开关速度较慢，不能及时跟踪负荷的无功功率变化，所以应用较少。这种静止无功补偿装置主要包括晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器，通过用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使得它能吸收或发出无功功率，进而增大系统的功率因数，提高系统的稳定性。SVC与一般并联电容器补偿装置的区别在于其能够实时跟踪电网和负荷的无功变化，对系统的无功功率进行动态补偿。
在低压供电无功补偿领域中，比SVC更为先进的现代补偿装置是静止无功发生器（SVG），采用高频电力电子开关器件和特殊的电力电子电路结构，通过对控制算法的改进，使得它不仅可以实时、精确地补偿无功功率，而且能够起到滤波和抑制谐波的作用，因此静止无功发生器日益成为无功功率补偿的重要手段。
由于SVG在其直流侧只需要较小容量的电容器维持其电压，所以比需要大容量的电抗器、电容器等储能器件的SVC灵活方便，经济实用。SC无功补偿装置的特点是响应速度快（约10-20ms），与TCR相比，虽然不能连续调节无功功率，但是具有运行时不产生谐波而且损耗较小的优点，因此已在电力系统中获得了较广泛的应用，而且许多是与TCR配合使用，构成TCR+TSC型混合补偿装置。
三、无功补偿方式的优化
1、集中补偿
集中补偿方式是在变电站或配电室的低压母线侧安装补偿设备，以补偿配电变压器空载无功，减少对配电站上级电源的无功需求。低压集中补偿方式更接近于负荷端，可以改善配电变压器及上游电网的无功分布，降低配电站和配电线路的有功损耗。可以采用微机控制的低压并联电容器柜或具有动态补偿功能的静止无功补偿设备，根据用户负荷的变化投入不同数量的电容器进行跟踪补偿，实现较高功率因数运行。该种方式具有接线简单、维护方便等优点；缺点是不能减少用户内部配电网络的无功引起的损耗，电容器长期承受高压，寿命较短。
2、终端补偿
就地补偿是根据用电设备对无功功率的需求，将低压电容器装设在感性用电设备（主要是电动机）附近，从而直接对这些感性设备的无功功率进行就地无功补偿，所以也称为个别补偿方式。这种补偿电容器组的容量只能按电动机的空载电流选择，因而在电动机带负荷运行时，长期处于欠补偿状态，仍需由电源端向受电端输送无功功率，配电网的无功损耗仍然存在。根据国家《供电系统设计规范》（GB50052-95）要求，对于容量较大、负荷平稳并且经常使用的用电设备适合对无功进行单独就地补偿。
3、分散补偿
分散补偿方式就是根据需求的无功负荷分布，将电容器组装设在功率因数较低的配电线路中，形成分散的补偿方式，对配电线路或变压器端需要的无功功率进行补偿。优点是可以对配电变压器的无功进行分区补偿，而且分组电容器的利用效率较高。由于电容器分散在各用户旁，可以就近补偿主要用电设备的无功功率，且这部分无功功率不再通过线路向上传送，使用户上的变压器和配电线路的无功功率损耗相应地减少，适用于变压器下用户较多、功率因数低、用户配电线路分路多而且距离较远的线路。
4、智能无功补偿
智能无功补偿装置通常具备模块化结构，可将数据检测、投切机构、电容器等所有功能元件集成在一个单元内，具有先进的智能投切装置，可以通过Modem、现场总线、红外、蓝牙等与配网自动化装置有机结合。智能无功补偿在各地低压配电网的公用配变电中被广泛引用，它集低压无功补偿、综合配电监测、谐波监测等多种功能于一身，同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。采用智能型无功控制策略自动及时地投切电容器补偿无功功率容量，还可采集三相电压、零序电压、零序电流及设备本身工况等数据，在线跟踪装置中无功的变化，依据模糊控制理论智能选择电容器组合。
结语
低压配电输电线路长、配电变压器多，容易造成电能的线损，因此，要结合实际需要，选择合适的技术和方式对低压配电网进行无功补偿优化，保证电力系统的高效、可靠运行。
参考文献：
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[2]王毅. 10kV配电网无功补偿优化配置[J]. 环球市场, 2017(3):152-152.
[3]张曙云, 匡洪海, 唐婷媛等. 农村配电网无功补偿最佳优化配置[J]. 电源学报, 2018, 16(3).
论文作者:刘春明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
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