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低压配电网无功补偿探讨

发布时间：2017-06-23

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低压配电网无功补偿探讨

摘　要：近年来，电力网中的无功问题也已逐渐引起人们的广泛关注，无功功率增加会使功率因数偏低、系统电压下降，使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用，使电网的供电质量恶化。本文对无功补偿的发展现状进行了论述，介绍了无功补偿的作用和补偿方法，

关键词：低压配电网;无功补偿

一、无功补偿的意义

无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。长期以来，我国低压配电网网架薄弱、线径小、设施老化，负荷电流大，自然功率因数低，而且结构复杂，电压质量不易控制，无功功率靠上级电网远距离输送，得不到跟踪，降低了电网的经济效益。随着我国国民经济的发展，大里的非线性和冲击性负载接入电网，在运行时产生谐波、电压波动和闪变，造成电网电压波形畸变，三相负荷不平衡，供电质量下降，影响电网及用户设备安全和经济运行。因此，准确测量无功、谐波等系统参量，并合理补偿和治理就显得尤为重要。所以，电力部门大力推广无功就地补偿装置，其意义是十分明显的。

二、无功补偿原理

电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。接在交流电网中的电容器，在一个周期内上半周的充电功率与下半周的放电功率相等，这种充电功率叫做容性无功功率。所以无功功率被使用于建立磁场和静电场，它存储于电感和电容中，通过电力网往返于电源和电感、电容之间。无功功率在电力网元件中流动，将会在电力网元件中引起电压损耗和功率损耗，降低电网的电压质量，增加电网的线损率。

将电容器和电感并联在同一电路中，电感吸收能量时，电容器释放能量;而电感放出能量时，电容器吸收能量。因此能量就只在它们之间交换，即感性负荷所吸收的无功功率，可由电容器所输出的无功功率中得到补偿。因此把由电容器组成的装置称为无功补偿装置。因采用无功补偿措施后，电源输送的无功功减少，将使电力网和变压器中的功率损耗下降，从而提高了供电效率。无功补偿的目的就是提高电网的功率因数，即提高有用功在电网发出功率中的比例。

三、低压无功补偿方法

(1) 随机补偿

随机补偿的优点是用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停止运行时，补偿装置也退出，不需要频繁调整补偿容量。具有投资少，配置灵活，维修简单等优点。为防止电动机退出运行时产生自激过电压，补偿容量一般应大于电动机的空载无功负荷，通常推荐

UN——额定电压

IO——电动机空载电流

QC——补偿电容器容量

对于排灌电动机等所带机械负荷轴惯性大的电动机，补偿容量可适当增大，可大于电动机空载无功负荷，但要小于额定无功负荷。由于排灌电动机总是在带有水泵机械负载的情况下断电，这时电动机转速将急剧下降，即使补偿容量略大于电动机空载无功负荷，也不会产生自激过电压。一般的，电动机的年运行小时数大于1000h，选用随机补偿比其他方式更经济。用户的补偿投资可在 1～2 年内全部收回，补偿电动机无功负荷效果更佳。

(2) 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。农网配电变压器，尤其是综合用户配电变压器，普遍存在负荷轻和“大马拉小车”现象，在负荷低时接近空载。配电变压器的空载无功是电网无功负荷的主要部分。对于轻负载配电变压器而言，这部分损耗占供电量的比例较大，导致电费单价增高。由于随器补偿在低压侧，故而接线简单，维护管理方便，且可以有效地补偿配电变压器空载无功，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器的利用率，降低无功网耗，是目前补偿配电变压器无功的有效手段之一。随器补偿只能补偿配电变压器的空载无功功率 Q0，如果补偿容量 QC>Q0，则在配电变压器接近空载时将造成过补偿，因此推荐选用 QC=(0.95~0.98)Q0。

(3) 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据电网运行情况将低压电容器组补偿在用户配电变压器低压侧的补偿方式。补偿电容器组的固定连接组可起到跟随器补偿的作用，补偿用户自身的无功基荷，投切电容器组用于补偿无功峰荷部分。考虑到电动机投运的不同时率和单台电动机补偿容量的限制等因素，采用跟踪补偿比随机、随器补偿能获得更好的补偿效果，而且不需要提高补偿度，并可适当调整各组电容器的运行时间，使其寿命相对延长，从而降低电器的购置更新费用。

跟踪补偿投切方式分为自动投切和手动投切两种。手动投切通过人工投切各组电容器，达到改变补偿容量的作用，该方法适用于时间上呈一定规律变化的负荷。由于用户负荷有一定的波动性，采用人工手动投切补偿电容不能及时跟随无功负荷的变化，不能始终保持功率因数和电压质量所要求的指标，使电容补偿达不到应有的经济效益。因此，诞生了与无功补偿电容配套的自动投切装置。自动投切是微电子技术在电力系统中的应用。控制器根据测得的电力参数，计算出当前电网所需的无功补偿量，并输出指令来控制电容器组的投切，达到实时补偿的目的。

结束语

对配电网进行无功补偿,提高功率因数和搞好无功功率平衡,是一项建设性的降损技术措施。目前,配电网的无功补偿容量一般是根据供电部门要求达到的功率因数来确定的,而不是依据用户用电时实际的节能效益、最佳电能质量、最小支付电费的经济功率因数来确定。确定无功补偿设备的合理配置和分布,需寻找技术上和经济上的最优方案,以提高配电变压器出力,降低线损,提高电压质量。

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