配電網(wǎng)的無功補償?shù)恼?dāng)方法

合理的濾波補償裝置點的選擇以及補償容量的確定，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損。而且由于我國配電網(wǎng)長期以來無功缺乏，造成的網(wǎng)損相當(dāng)大，因此無功功率補償是降損措施中投資少回收高的有效方案。配電網(wǎng)無功補償方式常用的有：變電站集中補償方式、低壓集中補償方式、桿上無功補償方式和用戶終端分散補償方式。

配電網(wǎng)無功補償方案

1、變電站集中補償方式

針對輸電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進行集中補償，補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器等，主要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)、提高終端變電所的電壓和補償主變的無功損耗。這些補償裝置一般連接在變電站的10kV母線上，因此具有管理容易、維護方便等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)變電站的電壓控制，通常采用無功補償裝置(一般是并聯(lián)電容器組)結(jié)合變壓器有載調(diào)壓共同調(diào)節(jié)。通過兩者的協(xié)調(diào)來進行電壓/無功控制在國內(nèi)已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，九區(qū)圖便是一種變電站電壓/無功控制的有效方法。然而操作上還是較為麻煩的，因為由于限值需要隨不同運行方式進行相應(yīng)的調(diào)整，甚至在某些區(qū)上會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象;而且由于實際操作中變壓器有載分接頭的調(diào)節(jié)和電容器組的投切次數(shù)是有限的，而在九區(qū)圖沒有相應(yīng)的判斷。因此，現(xiàn)行九區(qū)圖的調(diào)節(jié)效果還有待進一步改善。

2、低壓集中補償方式

在配電網(wǎng)中，目前國內(nèi)較普遍采用的無功補償方式是在配電變壓器380V側(cè)進行集中補償，通常采用微機控制的低壓并聯(lián)電容器柜，容量在幾十至幾百千乏左右，根據(jù)用戶負荷水平的波動投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進行跟蹤補償。它主要目的是提高專用變用戶的功率因數(shù)，實現(xiàn)無功補償?shù)木偷仄胶猓瑢ε潆娋W(wǎng)和配電變的降損有積極作用，同時也有助于保證該用戶的電壓水平。這種補償方式的投資及維護均由專用變用戶承擔(dān)。目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的自動補償裝置通常是根據(jù)功率因數(shù)來進行電容器的自動投切。就這種方案而言，雖然有助于保證用戶的電能質(zhì)量，但對電力系統(tǒng)并不可取。雖然線路電壓的波動主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平往往是由系統(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)值偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相去甚遠，易出現(xiàn)無功過補償或欠補償。

對配電系統(tǒng)來說，除了專用變之外，還有許多公用變。而面向廣大家庭用戶及其他小型用戶的公用變，由于其通常安裝在戶外的桿架上，實現(xiàn)低壓無功集中補償則是不現(xiàn)實的：難于維護、控制和管理，且容易造成生產(chǎn)安全隱患。這樣，配電網(wǎng)的無功補償受到了很大地限制。

3、桿上補償方式

由于配電網(wǎng)中大量存在的公用變壓器沒有進行低壓補償，使得補償度受到限制。由此造成很大的無功缺口需要由變電站或發(fā)電廠來填，大量的無功沿線傳輸使得配電網(wǎng)網(wǎng)損仍然居高難下。因此可以采用 10kV戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上(或另行架桿)進行無功補償，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達到降損升壓的目的。但由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠離變電站，容易出現(xiàn)保護不易配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限制等問題。因此，桿上無功優(yōu)化補償必須結(jié)合以下實際工程要求來進行：

(1)補償點宜少，建議一條配電線路上宜采用單點補償，不宜采用多點補償;

(2)控制方式從簡。建議桿上補償不設(shè)分組投切;

(3)建議補償容量不宜過大。補償容量太大將會導(dǎo)致配電線路在輕載時出現(xiàn)過電壓和過補償現(xiàn)象;另外桿上空間有限，太多數(shù)電容器同桿架設(shè)，既不安全，也不利于電容器散熱;

(4)建議保護方式應(yīng)簡化。主要采用熔斷器和氧化鋅避雷器作簡單保護。

顯然，桿上無功補償主要是針對10kV饋線上的公用變所需無功進行補償，因其具有投資小，回收快，補償效率較高，便于管理和維護等優(yōu)點，適合于功率因數(shù)較低且負荷較重的長配電線路，但是因負荷經(jīng)常波動而該補償方式是長期固定補償，故其適應(yīng)能力較差，應(yīng)積極開發(fā)應(yīng)用電容器組能自動投切的桿上無功補償技術(shù)。

4、用戶終端分散補償方式

目前在我國城鄉(xiāng)各地，低壓用戶的用電量增長迅速，企業(yè)、廠礦和小區(qū)等對無功需求都很大，直接對用戶末端進行無功補償將最恰當(dāng)?shù)亟档团潆娋W(wǎng)的損耗和維持配電網(wǎng)的電壓水平的有效措施。對于企業(yè)和廠礦中的電動機，應(yīng)該進行就地?zé)o功補償，即隨機補償;針對小區(qū)用戶終端，由于用戶負荷小，波動大，地點分散，無人管理，因此應(yīng)積極開發(fā)應(yīng)用一種新型的低壓終端無功補償裝置，并滿足以下要求：①智能型控制，免維護;②體積小，易安裝;③功能完善，造價較低。

與前面三種補償方式相比，本補償方式更能體現(xiàn)以下優(yōu)點：①線損率可減少約 20%;②減小電壓損失，改善電壓質(zhì)量，進而改善用電設(shè)備啟動和運行條件;③釋放系統(tǒng)能量，提高線路供電能力。缺點是由于低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負荷波動的不同時性造成大量電容器在負荷較輕時出現(xiàn)閑置，設(shè)備利用率不高。

綜合以上四種無功補償方式，

配電網(wǎng)無功補償遇到的問題

隨著人們對配電網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補償技術(shù)的發(fā)展，低壓側(cè)無功補償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。從靜態(tài)補償?shù)絼討B(tài)補償，從有觸點補償?shù)綗o觸點補償，都取得了豐富的經(jīng)驗。但是在實踐中也暴露出一些問題，必須引起重視。

(1)目前無功補償?shù)某霭l(fā)點往往放在用戶側(cè)，只注意補償用戶的功率因數(shù)。然而要實現(xiàn)有效地降損，必須從電力系統(tǒng)角度出發(fā)，通過計算全網(wǎng)的無功潮流，確定配電網(wǎng)的補償方式、最優(yōu)補償容量和補償?shù)攸c，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。

(2)目前10kV配電網(wǎng)的線路上的負荷點一般無表計，記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和同時性無法保證。這對配電網(wǎng)的潮流計算和無功優(yōu)化計算帶來很大困難。

(3)電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞，同時使配電網(wǎng)的諧波干擾更嚴(yán)重。