论供电企业配电网无功补偿技术分析

摘要：配电网是电力网的重要组成部分，它所占电能损耗的比例很大，所以为了作好降损节能、改善电能的质量，提高电气设备的有功出力，使电气设备在最佳经济状态下使用运行，把有限的电力更好的为社会服务，做好配网无功补偿工作势在必行。因此，本文作者结合工作实践对供电企业配电网无功补偿技术进行分析和阐述，可供同行技术人员借鉴参考。

关键词：供电企业;配电网;无功补偿;技术分析

1.供电企业面临配电网的现状

目前，在我国绝大多数地区配电网还存在着供电设施陈旧老化，供电线路半径过长，高耗的配电变压器极多，导线过细，电压严重不足，电能质量十分差，造成电能损耗极高;严重阻碍了我国欠发达地区的经济发展。

2.供电企业配电网无功补偿作用

人们对有功功率的理解非常容易，而认识无功功率却不是轻而易举。无功功率对供电系统和负荷的运行是十分重要的，因为电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的，大多数的网络元件消耗无功功率，大多数的负载也消耗无功功率。如果这些无功功率都要由发电机组并经过长距离的传送显然是不合理也不经济的;合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方产生。

无功功率既影响了配电系统的电压质量，也限制了线路、配变的供电容量，更是增加了配电系统的供电线损。无功功率增大，即功率因数降低，其影响更大。无功补偿，是改善电压质量，提高供电能力，尤其是节能降损的技术手段和措施。为此，必须要在配电系统中安装补偿装置，通过补偿装置与系统中线路、配电变压器、用电设备等互相抵消无功功率，达到从整体上平衡或减少无功功率，使功率因数提高。因此，无功补偿对于降低供电线损具有非常重要的作用。

3.无功补偿的方案及原则

目前，农业及工业用电大部分地区还采用10kV供电，随着我国经济的高速发展以及工农业的兴起，大多数地区用电量日益增加，线损加大，同时供电质量，达不到国家规定的用电标准。因此，10kV供电线路的无功补偿已变得刻不容缓。

为了最大限度发挥无功补偿装置的经济效益，必须按照“全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”的原则。在配电网中，线路或变压器的功率损耗△P为△P=RSS2/U2= RSP2/（Ucosφ）2假如将功率因数由COSφ1提高到COSφ2，则线路或变压器的功率损耗可降低，降损幅度δp为δp=1-（cosφ1/cosφ2）2。如果功率因 在原来的0.7提高到0.9，则损耗就全减少22%。由此可见，进行无功补偿能收到非常有效的降低供电线损的效果，从而也可提高供电企业的经济效益。

配电网的无功补偿：（1）在线路上取一点的补偿情况，只要补偿点不在线路的首端，补偿点之前各段无功电流就会发生变化，从面电能耗损也会发生变化，变化的大小和范围与补偿量有关。最佳补偿点从首端起线路总长的2/3处，补偿容量取全补偿的2/3，就时节电效率最高达88%。在一般情况下，取补偿点在线路的1/2—4/5处，补偿容量为全补偿的1/2—4/5，这时的节电率可达80%。（2）在线路 上取多点补偿的情况。如果线路分支较多或线路较长，负载自然功率因数就低，可采用分支线分段补偿方式可取得较高的节电效率。

配电变压器的无功补偿：变压器是工农业生产的主要供电设备。变压器的激磁功率是与负荷无关的无功功率。以10KVS8型容量为30KVA变压器为例，空载电流约占变压器额定电流的2.1%，而空载无功功率的消耗

（△Q0=I0%·SN/100）

式中：Q0------变压器空载励磁无功功率，kvar

I0%-----空载电流百分数

SN-------变压器额定容量，KVA

与变压器空载电流的大小成正比关系;而额定负荷下的无功功率消耗

（△QT=3I2·XT·10-3）

式中：I-----负荷电流

XT------变压器电抗

又与变压器的阻抗电压百分数或负荷电流的平方、变压器的电抗成正比;当负荷一定时的无功功率消耗又与变压器的负荷系数有关。由于欠发达地区变压器的量多、面广，因此变压器的无功功率消耗约占电力系统全部无功功率的10%左右。而欠发达地区排灌用的配电变压器容量，约占电网配电变压器容量的30%左右，其运行的特点是：季节性强，设备利用率低，昼夜用电不平衡，功率因数一般在0.6～0.7左右。所以随器补偿是配电变压器空载无功的有效补偿方式。能有效地补偿配电变压器的空载无功，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器的利用率降低无功网损。

三相异步电动机的无功补偿：电动机的无功补偿又叫随机补偿，就是把低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切。异步电动机的功率因数和效率在70%以上负荷率时最高，在额定功率时COS约为0.85～0.89。而在空载或轻载运行时功率因数和效率都很低，COS约为0.2～0.3。

4.进行无功补偿时应注意的问题

（1）在确定补偿容量时，不宜一味强求高功率因数。实践证明，把功率因数从0.9提高到1.0所需的补偿容量与从0.8提高到0.9的补偿容量差不多，但前者的降损幅度却差不多是后者降损幅度的一半。所以，不能强求高补偿度，应与投资效益综合考虑。一般情况下，可确定补偿后的功率因数在0.9～0.95之间

（2）要严防过补偿，向系统倒送无功。因为多余的无功功率会抬高运行电压，威胁到设备的安全运行，同时，会加大网络损耗，降低节能效果，所以必须采取措施防止向系统倒送无功功率。

5.保护功能

并联电容器补偿装置的故障、电容器本身的制造质量及其控制与保护装置的配置，电网运行参数和运行状态等直接关系到设备的可靠性和使用寿命，影响到电力企业及社会的经济效益。为此，无功自动补偿装置中设置了完善的保护功能，以控制各种故障的发展，更好地提高功率、降低电能损失、减少设备损坏，提高电网的可靠性。

5.1自恢复功能

控制器出现控制程序混乱时1s内程序自动恢复正常。在此期间不会有误输出。

5.2动态自检功能

控制器内部控制参数出错以及非严重性故障均可闭锁。

5.3欠压保护

如果电压为零或出现不正常的低值（如0.8倍电容器额定电压）低于欠压设定值并达到欠压保护设定时间，切除电容器并闭锁，当电压恢复正常水平后，自动进入正常控制。这是因为重新赋能时，电力变电器的励磁涌流中包含大量的谐波，而电容器可能在其中的某次谐波下与网络谐振。

5.4过压保护

对于现代电力电容器，决定性的因素往往上耐受电压，而不是热的极限，电容器使用年限与电压的7—8次方成反比。如电压提高15%。则使用年限就要降低2/3，这样电容器就要损坏。故国际电工委员会（IEC）规定：电压升高1.10倍，允许长期运行，电压升高1.15倍，允许运行30min，J电压升高1.20倍，允许运行5min，电压升高130倍，允许运行1min。当电压高于过压设定值并达到设定时间，必须切除电容器，并闭锁电容器控制，电压恢复正常时装置恢复正常控制，过压设定值一般为1.15—1.3倍电容器额定电压。过压保护设定时间要远小于电容器投切延时时间。

5.5过电流保护

由于系统电压波动、谐波和短路故障可能会引起过大的电容器电流。为保护电容器，当电容器电流高于过电流设定值并达到设定时间后，切除电容器。当电容器电流高于速断电流设定值并过到速断保护设定时间后，即切除电容器。

6.结束语

本文根据上述情况可知：无功补偿是日常运行电网最常用、最有效的节能降损技术措施 无功分散补偿，实现无功就地平衡，对于降低供电线损、提高配网的供电能力、改善电压质量更具重要意义。所以，在农网建设与改造中，应大力推动应用无功补偿技术。

参考文献：

【1】陈坤永.试论"10KV 配电网的无功补偿方法J.中国新技术新产品，2012.