论文部分内容阅读
摘 要：无功补偿就是充分利用无功补偿装置和设备获取更多的所需无功功率，从而有效减少电网功率的损耗，提高功率因数，实现改善电网电压环境的目的。在配电网运行过程中，输电线路存在较大的功率损耗，造成了严重的浪费，为了提高经济效益，必须学会合理运用无功补偿来降低损耗，提高配网运行效率。本文对电力配网系统的无功补偿及其优化进行研究分析。
关键词：电力配网系统；无功补偿；优化；研究
1 配网无功补偿及治理技术现状
1.1 电容补偿
电容器因其可提供固定的无功功率，且价格低廉，安装维护简单，是目前配网中使用最为广泛的无功补偿设备。在配电网中电容补偿常常与台区的馈电、计量等配合使用，即户外多功能综合配电柜（JP 柜）。
并联电容器虽然可以提高功率因数，降低损耗，增加系统容量。但因电容补偿属于有级调节，补偿效果因补偿步长、投切速度等差异性很大，导致配网台区补偿效果较差，无功补偿现状参差不齐，过补、欠补现象十分严重。随着配电网用电负荷的日益增加，除无功补偿外，三相不平衡问题、谐波问题等也已经越来越突出。而传统的电容器补偿技术在不平衡治理、谐波治理等灵越局限性越来越强、且效果差，实现难度大。
1.2 静止无功发生器
电 力 电 子 技 术 的 快 速 发 展，静 止 无 功 发 生 器（SVG，也 叫STATCOM）应运而生。基于 IGBT 的自换相变流技术的 SVG 装置，其作为完全可替代电容补偿的补偿装置，具有补偿效果好，响应速度快，可综合治理多重电能质量问题等优点，目前在国外已取得普遍应用，在我国工业负荷中也已得到广泛应用。但在城区或农村配电网中应用较少，多以示范工程、科研项目的形式处在推广阶段。
2配网中的无功补偿
无功补偿是对无功功率补偿的简称，能够有效提高电网的功率因数，降低供电变压器和输电线路的损耗、提高供电效率、改善供电环境，无功补偿装置在电力系统中是不可或缺的。从目前的情况看，我国配网中存在形式众多的无功补偿，它们有着各自的侧重点和优缺点，在不同时段和区域有着相应的优势。
2.1 变电站集中补偿
变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机和静止补偿器等，一般与变电站10 kV母线相连接，以实现对主变压器空载无功消耗和输电线路无功功率损耗的集中补偿。变电站集中补偿的优点在于管理简单、维护方便，是当前电力系统中广泛应用的无功补偿方式，但基本不具备降损效果。
2.2 随线补偿
随线补偿是指在高压配电线路上分散安装相应的并联电容器，对配电线路中的无功功率进行补偿，能起到提高配网功率因数、降损和升压的效果，适用于功率因数低、负荷重和公变多的长配单线路。其优势主要体现在投资小、回收快和补偿率高等方面，但随线补偿的保护装置配置较难，维护和管理中存在很大的问题，且受到安装环境等因素的限制，在配网中的应用较少。
2.3 低压补偿
低压补偿可分为低压集中补偿和低压分散补偿两种。
2.3.1 低压集中补偿
低压集中补偿是指将无功补偿自动投切装置作为控制保护装置，在低压母线上并联电容器组，以实现对变压器和低压配电线路无功损耗的补偿。低压集中补偿在用户专变和农村电网中应用广泛，但在公用变压器中，受管理和维护问题的制约，很容易形成安全隐患，难以有效利用。
2.3.2 低压分散补偿
低压分散补偿是指在无功负荷相比密集的低压线路上安装电容器，以对线路本身和用电设备消耗的无功功率进行补偿。相比于上述补偿方式，低压分散补偿在改善电压质量、提升配网供电能力和节能降耗方面有着非常明显的优势，不过受低压负荷分布分散性和随机性特征的影响，补偿位置和补偿容量的选择比较困难，且电容器在轻载时会闲置，影响了设备的利用率，在我国当前配网中几乎没有使用。
2.4 动态补偿
动态无功补偿是一种提升电压稳定性的有效措施，同时，也是实现配网安全、稳定运行的客观需求，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。动态无功补偿的功能主要体现在：可提升系统潮流可控性，提高配电线路的运行效率；可提升电力系统的静态稳定性和暂态稳定性；可改善配网系统的静态和动态品质；可改善配网功率因数、降低网损；可改善直流输电系统的性能等。
3在配网中实现无功补偿的措施
3.1 补偿点的确立
为了实现配网的无功补偿，首先应该对补偿点进行有效的、合理的确定。这里还是主要针对于10kV配网来说。
在线路运行中，对无功补偿进行计算的方法有很多，比如相对分析法、动态规划法和有功均匀分布法、无功均匀分布法，其中最适合10kV配网的为无功均匀分布法，其具有实用性、简便性、适用性等优点。对于整个线路来说，可以将补偿点确定在三分之二处，但是其并不能对整个线路实现无功补偿，也只能是就近补偿，因此剩余的部分就落在了变电站上，在补偿过程中，主要分为三段来进行，中间和末端由补偿点来实现，而变电站就为前端提供损耗，尽量将无功补偿发挥到最大，从而有效降低电压、电能的损耗。在实际中对于补偿点的确定，主要是依靠节点的位置，简而言之，节点确定了，补偿点也就确定了。
3.2 补偿容量的确定
在对无功补偿容量进行确定时，就会应用到功率因数值，主要是考虑补偿前后的区别，功率因素值发生一点小小的变化，将会给补偿容量造成很大的影响，比如由0.95变化到1，感觉只有0.05的差距，但其实会将补偿电容增加数倍，因此，如果将功率因数值确定为1是非常不合理的，也不符合实际情况，尤其对于高压补偿来说，将会不断扩大投资成本，虽然成本增加了，但是收益却是不理想的，就失去了经济效益。
3.3 无功补偿设备的选择
在选择无功补偿设备时，必须考虑到适用性及合理性，另外对于设备的性能特点也要多加注意，对于经济条件比较好的供电单位，在选择投切装置时，要以自动化的为主。由于我省地理位置及经济水平的限制，在对无功补偿设备进行选择时，必须考虑到环境因素，对电压的承受能力要进行提前的勘察，尽量提高设备的耐用性，另一方面，在安装电容器时，也要考虑到环境的温度差距和抵抗电流的能力。
3.4 投切开关的选择
为了电容器的良好运行，在选择投切开关时，也要注重实用性与合理性，避免电流过大对电容器的冲击，如果冲击的次数过多，就会对电容器造成损坏，降低了电容器的有效使用时间，就会造成设备的浪费，增加电力运行的代价。在实际的工作中，为了解决此问题，智能化的复合开关就诞生了，其体积非常小，在处理线路故障时非常灵活，具有自动化功能，而且可靠性也比较高，对于恶劣、复杂的环境也能很好的适应，具有很好的耐用性，在选择投切开关时值得推广与应用。
4结束语
总而言之，在当前电网规模不断扩大，社会对电力需求不断增加的情况下，实现有效的电压控制和合理的无功补偿是非常必要的，直接关系着整个配电网的安全、稳定运行和电压质量稳定，需要电力工作人员予以重视。
参考文献
[1] 孟子 .探析低壓配电线路无功补偿装置谐波治理技术[J].科技传播，2016（16）：241-242.
[2] 王彤.中压配网无功补偿优化方法研究[J].水电能源科学，2009，27（2）：205-207.
关键词：电力配网系统；无功补偿；优化；研究
1 配网无功补偿及治理技术现状
1.1 电容补偿
电容器因其可提供固定的无功功率，且价格低廉，安装维护简单，是目前配网中使用最为广泛的无功补偿设备。在配电网中电容补偿常常与台区的馈电、计量等配合使用，即户外多功能综合配电柜（JP 柜）。
并联电容器虽然可以提高功率因数，降低损耗，增加系统容量。但因电容补偿属于有级调节，补偿效果因补偿步长、投切速度等差异性很大，导致配网台区补偿效果较差，无功补偿现状参差不齐，过补、欠补现象十分严重。随着配电网用电负荷的日益增加，除无功补偿外，三相不平衡问题、谐波问题等也已经越来越突出。而传统的电容器补偿技术在不平衡治理、谐波治理等灵越局限性越来越强、且效果差，实现难度大。
1.2 静止无功发生器
电 力 电 子 技 术 的 快 速 发 展，静 止 无 功 发 生 器（SVG，也 叫STATCOM）应运而生。基于 IGBT 的自换相变流技术的 SVG 装置，其作为完全可替代电容补偿的补偿装置，具有补偿效果好，响应速度快，可综合治理多重电能质量问题等优点，目前在国外已取得普遍应用，在我国工业负荷中也已得到广泛应用。但在城区或农村配电网中应用较少，多以示范工程、科研项目的形式处在推广阶段。
2配网中的无功补偿
无功补偿是对无功功率补偿的简称，能够有效提高电网的功率因数，降低供电变压器和输电线路的损耗、提高供电效率、改善供电环境，无功补偿装置在电力系统中是不可或缺的。从目前的情况看，我国配网中存在形式众多的无功补偿，它们有着各自的侧重点和优缺点，在不同时段和区域有着相应的优势。
2.1 变电站集中补偿
变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机和静止补偿器等，一般与变电站10 kV母线相连接，以实现对主变压器空载无功消耗和输电线路无功功率损耗的集中补偿。变电站集中补偿的优点在于管理简单、维护方便，是当前电力系统中广泛应用的无功补偿方式，但基本不具备降损效果。
2.2 随线补偿
随线补偿是指在高压配电线路上分散安装相应的并联电容器，对配电线路中的无功功率进行补偿，能起到提高配网功率因数、降损和升压的效果，适用于功率因数低、负荷重和公变多的长配单线路。其优势主要体现在投资小、回收快和补偿率高等方面，但随线补偿的保护装置配置较难，维护和管理中存在很大的问题，且受到安装环境等因素的限制，在配网中的应用较少。
2.3 低压补偿
低压补偿可分为低压集中补偿和低压分散补偿两种。
2.3.1 低压集中补偿
低压集中补偿是指将无功补偿自动投切装置作为控制保护装置，在低压母线上并联电容器组，以实现对变压器和低压配电线路无功损耗的补偿。低压集中补偿在用户专变和农村电网中应用广泛，但在公用变压器中，受管理和维护问题的制约，很容易形成安全隐患，难以有效利用。
2.3.2 低压分散补偿
低压分散补偿是指在无功负荷相比密集的低压线路上安装电容器，以对线路本身和用电设备消耗的无功功率进行补偿。相比于上述补偿方式，低压分散补偿在改善电压质量、提升配网供电能力和节能降耗方面有着非常明显的优势，不过受低压负荷分布分散性和随机性特征的影响，补偿位置和补偿容量的选择比较困难，且电容器在轻载时会闲置，影响了设备的利用率，在我国当前配网中几乎没有使用。
2.4 动态补偿
动态无功补偿是一种提升电压稳定性的有效措施，同时，也是实现配网安全、稳定运行的客观需求，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。动态无功补偿的功能主要体现在：可提升系统潮流可控性，提高配电线路的运行效率；可提升电力系统的静态稳定性和暂态稳定性；可改善配网系统的静态和动态品质；可改善配网功率因数、降低网损；可改善直流输电系统的性能等。
3在配网中实现无功补偿的措施
3.1 补偿点的确立
为了实现配网的无功补偿，首先应该对补偿点进行有效的、合理的确定。这里还是主要针对于10kV配网来说。
在线路运行中，对无功补偿进行计算的方法有很多，比如相对分析法、动态规划法和有功均匀分布法、无功均匀分布法，其中最适合10kV配网的为无功均匀分布法，其具有实用性、简便性、适用性等优点。对于整个线路来说，可以将补偿点确定在三分之二处，但是其并不能对整个线路实现无功补偿，也只能是就近补偿，因此剩余的部分就落在了变电站上，在补偿过程中，主要分为三段来进行，中间和末端由补偿点来实现，而变电站就为前端提供损耗，尽量将无功补偿发挥到最大，从而有效降低电压、电能的损耗。在实际中对于补偿点的确定，主要是依靠节点的位置，简而言之，节点确定了，补偿点也就确定了。
3.2 补偿容量的确定
在对无功补偿容量进行确定时，就会应用到功率因数值，主要是考虑补偿前后的区别，功率因素值发生一点小小的变化，将会给补偿容量造成很大的影响，比如由0.95变化到1，感觉只有0.05的差距，但其实会将补偿电容增加数倍，因此，如果将功率因数值确定为1是非常不合理的，也不符合实际情况，尤其对于高压补偿来说，将会不断扩大投资成本，虽然成本增加了，但是收益却是不理想的，就失去了经济效益。
3.3 无功补偿设备的选择
在选择无功补偿设备时，必须考虑到适用性及合理性，另外对于设备的性能特点也要多加注意，对于经济条件比较好的供电单位，在选择投切装置时，要以自动化的为主。由于我省地理位置及经济水平的限制，在对无功补偿设备进行选择时，必须考虑到环境因素，对电压的承受能力要进行提前的勘察，尽量提高设备的耐用性，另一方面，在安装电容器时，也要考虑到环境的温度差距和抵抗电流的能力。
3.4 投切开关的选择
为了电容器的良好运行，在选择投切开关时，也要注重实用性与合理性，避免电流过大对电容器的冲击，如果冲击的次数过多，就会对电容器造成损坏，降低了电容器的有效使用时间，就会造成设备的浪费，增加电力运行的代价。在实际的工作中，为了解决此问题，智能化的复合开关就诞生了，其体积非常小，在处理线路故障时非常灵活，具有自动化功能，而且可靠性也比较高，对于恶劣、复杂的环境也能很好的适应，具有很好的耐用性，在选择投切开关时值得推广与应用。
4结束语
总而言之，在当前电网规模不断扩大，社会对电力需求不断增加的情况下，实现有效的电压控制和合理的无功补偿是非常必要的，直接关系着整个配电网的安全、稳定运行和电压质量稳定，需要电力工作人员予以重视。
参考文献
[1] 孟子 .探析低壓配电线路无功补偿装置谐波治理技术[J].科技传播，2016（16）：241-242.
[2] 王彤.中压配网无功补偿优化方法研究[J].水电能源科学，2009，27（2）：205-207.