電力工程配電網裝置研究論文

1無功補償的概述

無功補償技術在電力系統中能有效提高電網的功率因數，其能有效減少供電變壓器及其線路的電能損耗，從而改善供電環境及提高供電效率。在小型的電力系統中，該技術能起到調整三相不平衡電流的作用；而在大型供電系統中，該技術則能起到調整電網電壓與提高電網運行可靠性的作用。在電力系統中，其供電功率能分為有功與無功兩種，無功功率不能遠距離傳輸，因此對於下屬用電及配電變壓器的無功功率應就地補償。無功功率是在系統中設置無功補償裝置而進行的，其設備能和電路中的用電設備相互抵消無功功率，從而提高功率因數。無功補償技術可將感性與容性功率負荷裝置連接在相同的電路中，使能量能在兩種負荷之間進行交換，且其所需要的無功功率也能從容性負荷輸出的無功功率中獲取等量的補償。

2無功功率對電力工程配電網的影響

電磁線圈電氣設備在運行中必須要附加電氣元件，以將其產生的無功功率降低。如電動機的轉子磁場，必須在電源下獲取無功功率才能建立。在電網系統中，無功功率對電力工程配電網的影響主要包括以下幾個方面：（1）無功功率對輸變電系統供電能力的影響；（2）無功功率對發電設備有功功率輸出能力的影響，如用户需要一定的有功功率時，當電網的無功功率增加時，則會導致電網的損耗也相應增加。（3）無功功率對配電網電壓損失的影響；（4）無功功率對發電機有功功率的影響，導致其運轉功率因數降低，從而影響電網的運行環境，導致用户電力設備難以發揮出應有的作用。為此，在電力工程配電網運行時，應對供電電網及用户電氣設備進行無功功率補償，以提升設備運行的功率因數及系統的供電質量。

3電力工程配電網的無功功率補償的應用

3.1明確無功功率補償的容量

在電網系統中，要想明確無功功率補償的容量，必須要運用以下幾種方式：（1）根據配電網運行電壓值確定，其目標是對電壓的調節，計算公式為Qc=所需電壓值×所需的電壓值/配電網線路阻抗值；（2）根據線損降低率確定，能有效證明配電網線損降低率和補償容量間的關係；（3）根據配電因數確定，功率因數應滿足電力用户的實際需求；（4）根據變壓器容量確定，並選擇合理的補償方式。

3.2選擇合適的無功功率補償方式

在電力工程配電網應用中，必須要選擇合理的無功功率補償方式，才能有效降低電網系統運行的無功功率，從而降低電網中的電能損耗。現階段，我國電力工程配電網中常用的`無功功率補償主要包括變電站補償、低壓補償、杆上補償、終端補償、配電線路補償及隨機補償等。

3.2.1變電站補償。

通過變電站集中的無功功率補償，該補償方式主要應用於10kV變電站的母線中，且主要集中安裝在等量的電容器中，不僅能有效降低供電線路中的無功損耗，且有利於降低變電站輸電線路的無功電力損耗。但電力用户所需的無功率補償還應在變電站線路中輸送。因此，在10kV變電站線路中依然有無功功率電流，故認為該補償方式無法代替配電網無功補償所發揮的作用，而且也無法很好地解決配電網運行中無功降損的矛盾問題。

3.2.2低壓補償。

低壓補償作為我國當前常用的補償方式之一，主要是在配電變壓器的低壓側進行補償。該低壓補償設備主要根據用户的負荷水平變化情況、投入的電容器進行跟蹤補償，其目的是為了提高變壓用户的功率因數，以實現無功功率平衡的目的。其不僅具有降低電網、變壓器損耗的作用，還能有效提高用户電壓的水平。低壓補償設備通常是根據無功功率或功率因數實現對電容器自動投切的目的。低壓補償雖能保證用户電能的質量，但無功功率的投切量且有可能會與實際的需求量相差較大，容易導致出現無功功率補償不足或過多的現象，從而影響電力系統的正常、可靠運行。

3.2.3杆上補償。

在配電網中絕大多數的公用變壓器無低壓補償，從而限制無功功率的補償度。因此，對於配電網無功功率的缺口還必須通過變電站和發電廠來填補。而無功功率通過線纜傳輸，從而增加配電網的損耗。因此，應把10kV户外並聯的電容器安裝在架空線路杆上進行無功補償，以提高配電網的功率因數，從而實現降損升壓的目的。但安裝在杆上的電容器與變電站之間的距離比較遠，因此難以裝配保護措施，對其的控制成本也比較高，且保養維護的難度較大，工作量較多，且安裝環境受限因素較多。當線路處於輕載狀態下，應避免配電線路出現過補償及過電壓。因此，必須要合理控制桿上補償的安裝點，無需進行分組投切，且要控制好其容量。

3.2.4終端補償。

隨着低壓用户用電需求量的不斷增多，也就意味着對無功功率的需求也相應增大。因此需要對終端進行補償，以降低電網的損耗與維持網絡電壓的水平。但終端補償方式的補償點比較分散，其管理難度比較大。而且負荷的不同波動使大部分電容器在輕載狀態下容易形成閒置，導致設備的利用率不斷降低。

3.2.5配電線路補償。

通過配電線路進行的無功功率補償，該補償方式主要應用於配電線路中，主要安裝在配電網線路主幹的2/3位置上。每個集中點都要安裝一個能夠承受10kV電壓的電容器，雖然這種補償方式能在一定程度上降低配電線路的無功損耗，但也存在一定的弊端，如電氣設備長期處於露天環境下，容易受到人為、雷擊等因素的損害，當配電線路出現故障後，難以實現對線路的及時、有效搶修。

3.2.6隨機補償。

隨機補償就是基於隨機的原則進行無功功率的補償，該補償方式一般將無功功率補償的電容器安裝在供電企業的電動機兩側，通過補償電動機無功功率，從而實現降低功率損耗的目的。

3.3選擇合理的無功補償裝置

在電力工程配電網中，若想選擇一種合理、可行的無功功率補償裝置，必須要充分考慮配電網中對不同的電壓需求及其補償裝置技術特性等因素後才能決定選擇哪一種無功功率補償裝置。現階段，我國電力工程配電網最常用的無功功率補償裝置主要包括高壓裝置、中壓裝置、低壓裝置三種。

3.3.1高壓裝置。

高壓裝置主要應用在高壓配電網絡中，主要是以高壓並聯電容器的補償裝置。該裝置通常安裝在10kV變電站中的主變壓器側，主要是為了降低主變壓器無功功率的損耗，改善配電網中的功率因數，且改善變電站出站端的電壓，從而實現提高變電站輸出電能質量的目的。

3.3.2中壓裝置。

乾式自愈型並聯電容器是我國當前中壓補償裝置中最常用的裝置，通過乾式自愈型並聯電容器實現對中壓網絡進行補償。該設備的電容元件主要由金屬薄膜卷製作而成，並在卷繞後進行頂端的噴漆，並通過導線焊接將其引出；而元件的外部主要通過樹脂封灌而成，能實現絕緣空氣的目的。

3.3.3低壓裝置。

相對於高壓裝置與中壓裝置，低壓裝置在我國無功功率補償中的應用更為廣泛。低壓裝置通常安裝在電力工程配電網變壓器中的低壓側或者安裝在單台低壓電動機側。該裝置不僅能在和電動機啟動或停止時進行無功功率補償，還能對高層建築、賓館、車間等配電房進行無功功率補償。

4結語

綜上所述，電力工程配電網在運行時，隨着大量無功電流的流動，既會使電網中線路的損耗增加，也會對電網的供電質量造成影響，從而影響配電網的穩定、可靠運行，對電力供應企業及用電用户都帶來極大的影響。因此需要加強對無功功率對電力工程配電網影響的分析，並選擇合理的補償方式與裝置，才能降低電網線路的損耗與提升電網供電的可靠性與穩定性，從而提高電力企業的經濟效益。

作者：廖國東 單位：國網重慶市大足區精誠電力發展總公司