2019年农村配电网中无功补偿的探讨

1、农村配电网中无功补偿的探讨Discussion on reactive power compensation for ruraldistributi on system摘要：本文介绍了农村配电网无功功率的现状、无功补偿的配置原 则、比较了五种补偿方式的优缺点。 分析了配电网无功补偿的作用及 技术问题，最后指出了配电网中无功补偿存在的一些问题。关键词：配电网无功补偿无功功率Abstract： This paper presents the current situation of reactive power and the principle of reactive power compens

2、ation for rural distribution system. it compares 5 ways of reactive compensation, analyses the function and technical problems in reactive compensation for rural distribution system. At last, the author points out that some questi ons should be con sidered on reactive power compe nsatio n.Keywords:

3、distribution systemreactive compensation reactive power近几年，特别是农网改造以来，大量输变电设备在农村配电网 中广泛投入运行，对提高农村电网的供电能力、改善电能质量和降低 网损等方面发挥了重要作用。但在实际运行中，也暴露出一些问题， 特别是无功补偿问题比较严重，没有达到对农村配电网无功合理补偿 的目的， 下面结合农村配电网中无功补偿的现状， 着重对无功补偿的 配置原则、无功补偿的方式和无功补偿的效益进行阐述和分析。1 农村配电网中无功功率现状在农村配电网中，大多数电力负荷是感性负载，异步电动机、 感应电炉、交流电焊机、日光灯等设备是无功功

4、率的主要消耗者。另 外，感应电动机和中小容量配电变压器，它们各占农村电力负荷的 60%和 20%以上。同时，由于其分散，季节性强，配电线路供电半径 大，分支线多及用电设备的配套和使用管理不够合理， “大马拉小车”、 轻载和空载运行情况比较严重， 因此占用无功比例较大， 加之无功规 划长期未能引起足够的重视， 无功电源与无功占用不平衡， 造成农村 配电网功率因数偏低和电压质量低劣， 并引起功率损耗和电网损耗增 加。因此，对农村配电网无功负荷优化补偿应引起足够的重视。2 无功补偿的配置原则从电网无功功率消耗的基本状况可以看出 , 各级电网络和输变 电设备都要消耗一定数量的无功功率 , 而低压配电网

5、所占比重最大。 为了最大限度地减少无功功率在电网中的传输 , 提高输配电设备的功 率降低电网的线路损耗 ,无功补偿的原则是“全面规划 ,合理布局 ,分 级补偿, 地平衡。”具体要求是：(1) 总体平衡与局部平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要 满足分线、分站的无功平衡。(2) 分散补偿与集中补偿相结合，以分散补偿为主。分散补偿指在 配电网络中分散的负荷区，如配电线路、配电变压器和大用户的用电 设备等进行的无功补偿。集中补偿是在变电站集中装设较大容量的电 容器进行补偿。其目的就是做到无功就地平衡 ，减少其长距离输送， 有效降低线损。(3) 降损与调压相结合，以降损为主。这是针对线路长，分支

6、多, 负荷分散，功率因数低的线路。这种线路最显著的特点是负荷率低 ， 线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。(4) 供电部门的无功补偿与用户补偿相结合。 在配电网络中，因为 无功功率约60%肖耗在配电变压器中，其余消耗用户的用电设备中。若两者配合不好，就可能造成空载或轻载是过补偿，而在满负荷时欠 补偿，使补偿失去意义，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。3配电网无功补偿方式的比较提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，通常采用的方法主要有五种：变电站集中补偿、随器补偿、配电线路杆上补偿、 随机补偿、跟踪补偿。3.1变电站集中补偿为分级平衡电网的无功，在变电站进行集中补偿

7、，补偿装置包括 并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，其作用是提高电网的功率 因数，改善系统终端变电站的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站 10kV 母线 上, 因此具有管理容易、维护方便等优点，缺点是这种补偿方式对配 电网的降损作用非常小。32 随器补偿随器补偿是指将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器二 次侧, 以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配电变压器在轻载或 空载时的空载励磁无功是农网无功负荷的主要部分， 随器补偿的优点 是接线简单,维护管理方便 ,能有效地补偿配电变压器空载无功 ,就地 平衡该部分农网无功基荷 ,从而提高配电变压

8、器利用率 ,降低网损 ,提 高用户的功率因数 ,改善用户的电压质量 , 具有较高的经济性 ,是目前 无功补偿最有效的手段之一。 缺点是由于配电变压器的数量多、 安装 地点分散 ,因此补偿工作的投资比较大 ,运行维护工作量大。3 3 配网杆上无功补偿杆上无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。 线 路补偿宜单点补偿；控制方式应从简 , 一般不设分组投切；补偿容量 也不宜过大,避免出现轻载过补偿现象； 保护也要简化 ,主要采用熔断 器和避雷器作为过流和过电压保护。 线路补偿方式主要提供线路和公 用变压器需要的无功 , 该种方式具有投资小、见效快、便于操作等优 点, 适用于功率因数低、负荷

9、重的长线路。缺点是由于杆上安装的并 联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高 , 重载情 况下补偿不足等问题。34 随机补偿随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接 , 通过控制、保护装 置与电机同时投切的一种无功补偿方式。 随机补偿适用于补偿电动机 的无功消耗 , 以补偿励磁无功为主，可较好的限制配电网无功峰荷， 减少配电线路的损耗 , 同时还可以提高电动机的出力。随机补偿的优 点是用电设备运行时 ,无功补偿投入；用电设备停运时 , 补偿设备也退 出 , 而且不需要频繁调整补偿容量 , 随机补偿方式具有投资少、 占位 小、安装容易、维护简单及事故率低等特点。35 跟踪补偿跟踪补偿是

10、指将低压电容器组装设在大用户配电变压器低压侧的补偿方式。这种补偿方式主要适用于100kVA以上的专用配电变压器用户,可以替代随机、 随器两种补偿方式 ,补偿效果好。 跟踪补偿的 优点是可较好地跟踪无功负荷的变化 ,运行方式灵活 ,补偿效果好。但 缺点是控制保护装置复杂 , 先期投资相对较大。4 无功补偿的作用及效益分析41 合理加装无功补偿设备，可以改善电压质量图 1 为一条简化的等值电路（忽略电力线路对地导纳）Z 二 R jXp2 jQ2UiU2图1短线路等值电路图中：U电源侧电压 U 2负荷侧电压 P 2有功负荷 Q 2 无功负荷Q无功补偿容量 R 线路等值电阻X 线路等值电抗U1p2r

11、q2xU2(1)未补偿时线路的电压降=Ui的简化计算公式为：安装补偿容量为Qc的无功补偿后，线路的电压降 U2为:U2P2RQ2 - Qc X(2)比较（1）式和（2）式可见.U丿，一般情况下XR，故可略 去（1）式和（2）式中的P 2R项，则偿容量为Qc的电容器后引起电 压升高为：QcX4. 2合理加装无功补偿设备，可以降低线损。当线路输送的有功功率P定，功率因数为cos i时，流过线路的电流为Ii ；安装无功补偿设备后功率因数提高为cos 2时，流过线路的电流为J。则:(4)=S _ P . 11 一 . 3U - COS i 、3U_ 学 P 12 一 . 3U - COS 2、3UAR

12、 _31； _ S _COS22 .P，_3I2 _ S _ COS21由上述公式可知，有功功率损耗与功率因数的平成反比，当功率因数COS巾提高以后，线路中功率损耗减少。且减少的有功率损耗 为：1-1(7)&0S2阳 COS22 ,v式中：P有功功率；U 线电压； P 补偿前有功损耗；P2 补偿后有功损耗；R线路上的总电阻4. 3合理加装无功补偿设备，可挖掘发供电设备的容量(1) 在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因设配电网中某设备输送的有功功率为 P，无功功率为Q1，其视在功率为s。如图2所示图2有功功率不变时，进行无功补偿设备释放的容量当安装容量为 Q补偿设备后，其无功功率下降为 Q2

13、，有功功率 P不变，此时功率因数由cos i提高到cos，相应的其视在功率减少 为S2。因此可以减小该输电设备的容量，提高配电网的传输能力，节 省电网建设的投资。由图2可得释放容量为：1COS 24. 4改善设备运行状态，延长主设备使用寿命通过合理加装无功补偿设备，提高功率因数，电压质量得到改善, 提高了电压合格率，则有载调压的主变分接头开关调节次数将大大减 少，从而改变了主设备的运行状态，延长了设备寿命。4. 5合理无功补偿可减少用户电费支出(1 )可以避免因功率因数低于规定值而受罚(2) 加装无功补偿设备后，在不增加有功负荷的条件下，可以更换小容量的变压器，因此可以减少支付给电力部门按变压

14、器容量收取的基本电费。(3) 可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，减少电费的支出。提高负荷的功率因数与线损降低率关系可以用下。5配电中无功补偿存在的问题5. 1补偿点的问题目前无功补偿的侧重点往往放在用户侧，只注意补偿用户的功 率因数，而忽略了全区、全配电网的无功平衡于优化。要实现有效的 降损，必须从电力系统的全网出发，通过计算全网的无功潮流，确定 配电网的补偿方式、最优补偿容量和最佳补偿地点，才能使有限的资金发挥最大的经济效益。因此县级供电企业在在进行无功优化配置 时一定要着眼于全局，合理的补偿各点无功，这样方能在保证配网电 压水平的同时尽可能多的降低网损。5. 2过补偿

15、问题过补偿会造成无功功率的倒送，加重配电线路的负担，增加线路 的损耗，这是电力系统所不允许的。对于采用固定电容器补偿的用户， 补偿后的功率因数应适当。如对其要求过高，则装设的电容器容量较 大，增加投资费用，而且在轻载时会出现过补现象，向电网倒送无功， 增加电能损耗。此外，在部分农村小型化变电站的实际运行中，电容 投入运行后，常出现过补偿情况，向电网倒送无功，网电压升高，危 害电网和设备安全运行，压合格率降低，通过调整主变电压分接头， 虽然能降低电网电压， 但仍然不能解决向电网倒送无功题， 这些情况 在实际运行中存在较多都是电力部门所要考虑的， 因此必须在设计中 限制补偿容量，在运行中加强对补偿装置的监视， 根据负荷变化情况， 及时调整补偿容量。53 谐波问题电容器本身具备一定的抗谐波能力 , 但同时也有放大谐波的副作 用。谐波的含量过大会降低电容器的使用寿命 , 甚至造成电容器的过 早损坏 ; 并且由于电容器对谐波的放大作用 , 将使电力系统的谐波 干扰更严重。另外,