配电网无功补偿现状分析与应用研究

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摘 要 电力系统中，配电网是连接供电输电网络的一个枢纽。逐渐增加的用电需求和供电质量诉求，使得配电网的重要性日益突出。无功补偿技术是解决配电网络损耗、提高供电质量的关键性技术。文章概述了当前无功补偿技术在配电网中的应用现状，从无功补偿的技术原理分析出发，通过分析对比典型无功补偿模式，重点阐述了无功补偿关键电子元件的功能表现，为提高配电网的整体效益提供了新的技术支持。

关键词 配电网；无功补偿；应用现状分析

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）23-0034-01

当今社会是工业发展和信息应用的时代，电力资源作为这两者不可或缺的基础能源，其规模和性能得到了长足的发展。经过数十年的电力行业的整体发展，我国的电力行业构造了以火电为主，水电为辅，核电、风电等新能源模式相结合的电力组成，基本上满足了我国社会经济生活对于电力的需求，但是在局部点去，仍然存在及其严重的电力短缺或者电力覆盖不力的局面，这也是我国电力行业需要进一步发展的方向所在。电力产业中，主要包括发电、配电和供电三大技术环节，这其中配电是沟通发电厂和电力用户的核心和枢纽，也是决定供电效率和供电质量的关键环节，长期以来，电力行业主要的关注都放在发电环节，对于新型发电模式和新型发电设备的研发一直不曾停止，配电网的重要性一直得不到足够的重视，随着电力网络的整体完善，配电网的固有缺点开始展现，配电过程中的电力损耗、电力波动和电力灾害对供电质量带来及其严重的损害，配电网的安全稳定、高自动化的运行模式变得日益重要，迫切需要新的配电网管理技术来解决这一技术难题。

1 配电网无功补偿的技术原理

无功补偿技术是专门针对配电网中的电力损耗和电力波动现象而提出的新型配电管理技术，经过较长时间的发展，无功补偿技术开始大范围的应用到了配电网之中。分析其技术原理和技术根据，可以看出电子设备通常都是基于电磁感应原理以实现多种形式的能量转化，在这其中会产生多种形式的交变磁场。在核定的时间之内，能量进出功率达到动态平衡，则此时的功率称之为无功功率，当有功功率为一定值的前提之下，用电设备的功率因素越小，电网系统对于无功功率的要求越高，当电网系统中过多了消耗无功功率时，配电网中的变压器和导线的整体电容量就会激增，如果用户端缺少相应的功率补偿机制，线路的电力损耗就会增加，电网的整体利用效率也会大打折扣，将容性功率负荷的装置和感性功率负荷装置同时以并联的方式接入一段电路，能够实现两种负荷装置之间的能量转化。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

2 无功补偿的工业作用

从配电网中无功补偿的技术实现原理来看，要真正实现无功补偿必须从以下几个方面来进行技术操作。

1）提高功率因素，功率因素cosq的价值体现在当有功功率一定时，无功功率得到一定的补偿之后，功率因素角度会相应的减小，由此功率因素也就是功率因素角的余弦值会相应的增大。

2）降低电网的线损和变压器功率耗损，在常规电路中，功率耗损与功率因素呈现较强的负相关。因此，一旦功率因素得到增大，功率损耗将大大减小，于此同时无功补偿更会使得无功电流减小，线路的供电能力也得到了保障。

3）电压稳定性提高，线路压损与无功功率成正比，由此所带来的压损的减小量也是十分客观的。

4）提高设备的负载能力，功率因素增大，视在功率也得到增强，设备的承载能力得到了极大的提高。

3 常见的无功功率补偿形式

综合来说，目前配电网中的无功补偿方式主要有以下几种。

1）变电站集中补偿。合理分配配电网的整体无功功率，最为重要的方式就是在变电站进行集中补偿，通过对以并联电容器为代表的装置进行补偿，可以有效的提高配电网的功率因素，提高配电网前端的电压稳定性，而且在前端进行集中补偿，能够更有效的进行电力操作，但是对于配电网整体的电力损耗的减少量并不客观。

2）随器补偿。随器补偿是将低压电容器通过低压熔断器接在配电网中的变压器二次侧，以补偿配电变压器在空载状态下的无功损耗。配电变压器在弱载荷的工况下主要无功负荷是励磁无功载荷，而随其补偿能够有有效的解决这个问题，提高变压器的整体利用率，但是其缺点也是十分明显，过多的变压器数量，会大大增加变压器的管理和维护，无功补偿的成本大大增加。

3）线路补偿。针对于35 kV和10 kV的长距离配电网络时，线路本身的电阻损耗就很大，配电网末端的电压往往偏低，这样更会使得线路末端的电力损耗加倍出现，因此沿配电线路布置无功补偿装置的主要目的在于减少电力损耗，并且提高配电网末端电压水平。

4）随机补偿。随机补偿是将低压电容器组与电动机并联，通过控制、保护装置与电动机同时投切的一种无功补偿方式。随机不产主要是针对电力波动较大的配电网络中的部件来设立的，电动机就是它集中补偿的一种方式，电动机中励磁无功占据主要的无功补偿成分，通过随机补偿可以有效的弥补配电网中的无功峰值，减少有功损耗的比例，同时随机补偿不需要进行大规模补偿装置的铺设，前期投入成本较小，对于后期的维护和安装提供了很大的便利。

5）跟踪补偿。在电力系统中，许多用电大户都会存在较为严重的无功缺损的现象，常见的做法就是在用户的配电变压器的低压端装设低压电容器，主要用在配电变压器功率高于100KVA以上的设备之中。这种无功补偿方式也是对随机补偿和随器补偿的一种补充和完善，其优点主要体现在能够适应用户多变的用电模式，对于无功功率的动态补偿效果突出，但是它对于控制装置的要求较高，因此，安装成本和维护成本也要高于其他的补偿形式。

4 总结

我国的电力行业在几十年的发展历程中，从行业规模和技术能力上都得到了长足的进步，超大功率的发电装置和输电线路的使用更加提升了我国的整体发电、输电和供电能力，但是在配电环节中，电力耗损的现象一直难以避免。本文针对这一在电力配电网中的常见的无功功率损失的情况，概述了当前无功补偿技术在配电网中的应用现状，从无功补偿的技术原理分析出发，通过分析对比典型无功补偿模式，重点阐述了无功补偿关键电子元件的功能表现，为提高配电网的整体效益提供了新的技术支持。

参考文献

[1]刘莹.城市配电网无功补偿技术的研究[D].天津大学，2012.

[2]杨建.配电网无功补偿系统的关键技术研究[D].中南大学，2009.