无功补偿技术方法的探讨

无功补偿技术方法的探讨

关羽锋

关羽锋刘洪利/沈阳市沈北新区公用事业管理处

【摘要】目前电气自动化技术的应用在社会的许多领域随处可见，高速电气化铁路的牵引系统。现代化的大型变电站、发电站等对电气自动化的应用都已趋向成熟。但是由于单相电力的牵引负荷变化复杂、也给高速电气自动化的发展带来了严重的阻力，通常表现在注入电力系统的负荷和谐波过多，影响电力系统的安全性，造成了电力系统的资源利用有效率低，电力浪费严重等问题。所以我在此对无功补偿技术方法进行探讨。

【关键词】无功功率；补偿技术；方法；探讨

一、无功补偿技术的认识

电能的稳定性和安全性是评价电能质量的重要指标，是评价供电设备系统质量优劣的重要指标。而电压又是影响电能稳定性的重要内容，因此说电能稳定性通常就是说电压的稳定性。电网的无功功率因数以及变电所对电力的瞬间稳定性能的调控能力这三方面的因素。同时变压器的阻抗和接触网的大小不同，也严重影响着电力系统的稳定性和安全性。①感性无功技术。电网中的很多电力设备都是通过电磁感应运行的。例如发电机组是线圈即发电转子在强磁场中运动切割磁感线而产生交流电，变压器也是通过电磁互感而使电压发生变化传输到相对较远的地方，从而达到减少在输送过程中电力损失的目的。电动机是在电磁场中通入电流，通电线圈在磁场中受到力的作用而运动的，电动机和变压器都是在强磁场中受到作用而发上电磁互感来实现电和磁之间的相互转化的，而在这样的转化过程中会形成的一个交变的磁场。电力设备在一个电磁互换周期内，所吸收的功率和释放的功率相等即没有发生电力的损失和消耗，这种没有发生变化的功率成为感性无功功率。②电力设备在设计中安装的有固定容抗和阻抗的电容器和电感器，用来过滤掉一定的单调谐波。这种设备在设计时需要一定的技术，用于提高设备的功率因数，无功补偿技术的开发应用在这方面给予了很大的帮助。电气自动化的发展着实让给会发展增加了动力，然而社会的迅速进步也受到电力发展的限制，而限制电力发展的主要因素也是电力传输以及电能损耗问题，短暂的电力缺失是电力安全与设备稳定运行的一大难题，尤其是机器设备的发动起步阶段，对电力的短暂性的需求大增，影响了电力系统的稳定性。无功补偿技术为解决这种短暂性的电力缺失的难题提供了技术上的保障。③无功补偿技术。就是无功电压控制服务技术，指发电机机组向电网注入无功率，用来维持电力系统正常运行时，保证连接点电压波动在其波动范围内，使之能够受到良好的控制的电力系统服务技术。

二、低压配电网无功补偿的方法

提高功率因数的主要方法主要是采用低压无功补偿技术，低压配电网无功补偿是很有效很实用的方法，我们单位通常采用的方法主要有三种：

1.低压配电跟踪补偿。跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。应优先选用跟踪补偿方式。

2.低压配电随机补偿。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。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。这种补偿方法具有用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等优点。

3.低压配电随器补偿。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。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。这种补偿方法具有接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性优点，这种方法是目前补偿无功最有效的方法。

三、高压配电网无功补偿的方法

对10kV配电线路加装无功补偿装置系统。为提高10kV配电线路的供电可靠性和供电可靠率，使电力系统运行稳定、安全、经济。通过城、农网的建设与改造工作，对10kV配电线路加装无功补偿装置系统，能使配电网供电能力增大，供电可靠性显著提高，供电电压质量明显改善。

1.对高压配电网采用分散和集中办法进行无功补偿。高压配电网无功补偿的原则是就地平衡。因为农网配电线路的实际情况很复杂，所以要采用分三步进行补偿：第一步是变电所内按主变压器容量的15%左右安装固定补偿电容器组。第一步是在线路负荷中心或某处按低负荷时的无功需求量安装固定补偿电容器组。第一步是在线路负荷中心的上侧安装自动补偿电容器组。这样也能达到很好补偿的效果。

2.对高压配电网采用固定和自动无功补偿两种方式。国家电力标准要求10kV功率因数大于0.9，线损小于5%，及电压质量和无功补偿的运行管理等要解决的关键问题是在10kV线路中投入一定的电容器，采用固定或自动相结合的投入两种方式实现无功补偿。一条线路有固定和自动补偿两种方式相互配合无功补偿效果最好，但要注意：一条供电线路中投入固定的电容器组的容量，一般是按线路低负荷进行计算；一条供电线路中投入自动补偿电容器组的容量，是按线路满负荷时计算。

3.对高压配电网采最好采用综合无功补偿。农网使用的是10kV配网系统，完整的无功补偿应该包括变电站集中补偿；10kV线路补偿；用户端低压补偿；随机补偿，这就是所谓的3+1无功补偿模式。

4.对高压配电网补偿时要准确计算和选择补偿容量。应根据该线路的平均无功负荷和最小无功负荷计算，当线路的最小无功负荷小于平均无功负荷的三分之二时，考虑到无功不应倒送，可安装固定的补偿装置，应按最小无功负荷确定补偿容量；当线路中有较大无功负荷点时，应考虑大的无功负荷点。

5.对高压配电网补偿时要准确计算和选择补偿容量。应根据该线路的平均无功负荷和最小无功负荷计算，当线路的最小无功负荷小于平均无功负荷的三分之二时，考虑到无功不应倒送，可安装固定的补偿装置，应按最小无功负荷确定补偿容量；当线路中有较大无功负荷点时，应考虑大的无功负荷点。

6.对高压配电网补偿时要考虑输电线路的线路损耗。线路补偿原则是通过在线路上安装电容器实行单点或多点电容器补偿，单点补偿是地点选在离线路首端三分之二处，补偿的容量应为无功负荷的三分之二；两点补偿分别装设在距首端五分之二至五分之四处；若线路较长，负荷较大，实施固定补偿与自动补偿相结合、在线路上三点进行分散补偿。但是根据农村实际状况，农网线路补偿的补偿点不宜过多；控制方式应从简；保护方式可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压简单保护，这样以便维修和操作。

总之无功功率补偿容量的方法要从实际出发以提高合适的功率因数，提高有功功利用率和经济效益为目的。