有關農村配電網中無功補償的探討

王成

（西安蘭亭建筑設計咨詢有限公司 710082 西安）

    近幾年，大量輸變電設備在農村配電網中廣泛投入運行，對提高農村電網的供電能力、改善電能質量和降低網損等方面發揮了重要作用。但在實際運行中，也暴露出一些問題，特別是無功補償問題比較嚴重，沒有達到對農村配電網無功合理補償的目的，下面結合農村配電網中無功補償的現狀，著重對無功補償的配置原則、無功補償的方式和無功補償的效益進行闡述和分析。

1.農村配電網中無功功率現狀

    在農村配電網中，大多數電力負荷是感性負載，異步電動機、交流電焊機、日光燈等設備是無功功率的主要消耗者。同時，由于其分散，季節性強，配電線路供電半徑大，分支線多及用電設備的配套和使用管理不夠合理，輕載和空載運行情況比較嚴重，因此占用無功比例較大，加之無功規劃長期未能引起足夠的重視，無功電源與無功占用不平衡，造成農村配電網功率因數偏低和電壓質量低劣，并引起功率損耗和電網損耗增加。因此，對農村配電網無功負荷優化補償應引起足夠的重視。

2.無功補償的配置原則

    從電網無功功率消耗的基本狀況可以看出 ,各級電網絡和輸變電設備都要消耗一定數量的無功功率 ,而低壓配電網所占比重最大。為了最大限度地減少無功功率在電網中的傳輸,提高輸配電設備的功率降低電網的線路損耗,無功補償的原則是“全面規劃,合理布局,分級補償,地平衡。”

3.配電網無功補償方式的比較

    提高功率因數的主要方法是采用低壓無功補償技術,通常采用的方法主要有五種：變電站集中補償、隨器補償、配電線路桿上補償、隨機補償、跟蹤補償。

    3.1變電站集中補償

    為分級平衡電網的無功,在變電站進行集中補償,補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等,其作用是提高電網的功率因數, 改善系統終端變電站的母線電壓,補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10kV母線上,因此具有管理容易、維護方便等優點，缺點是這種補償方式對配電網的降損作用非常小。

    3.2隨器補償

    隨器補償是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側,以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配電變壓器在輕載或空載時的空載勵磁無功是農網無功負荷的主要部分，隨器補償的優點是接線簡單,維護管理方便,能有效地補償配電變壓器空載無功,就地平衡該部分農網無功基荷,從而提高配電變壓器利用率,降低網損,提高用戶的功率因數,改善用戶的電壓質量,具有較高的經濟性,是目前無功補償最有效的手段之一。缺點是由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散,因此補償工作的投資比較大,運行維護工作量大。

    3.3 配網桿上無功補償

    桿上無功補償即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。線路補償宜單點補償；控制方式應從簡,一般不設分組投切；補償容量也不宜過大,避免出現輕載過補償現象；保護也要簡化,主要采用熔斷器和避雷器作為過流和過電壓保護。線路補償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功,該種方式具有投資小、見效快、便于操作等優點,適用于功率因數低、負荷重的長線路。缺點是由于桿上安裝的并聯電容器遠離變電站，容易出現保護不易配置、控制成本高,重載情況下補償不足等問題。

    3.4隨機補償

    隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接,通過控制、保護裝置與電機同時投切的一種無功補償方式。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗,以補償勵磁無功為主，可較好的限制配電網無功峰荷，減少配電線路的損耗,同時還可以提高電動機的出力。隨機補償的優點是用電設備運行時,無功補償投入；用電設備停運時,補償設備也退出 ,而且不需要頻繁調整補償容量 ,隨機補償方式具有投資少、占位小、安裝容易、維護簡單及事故率低等特點。

    3.5跟蹤補償

    跟蹤補償是指將低壓電容器組裝設在大用戶配電變壓器低壓側的補償方式。這種補償方式主要適用于100kVA以上的專用配電變壓器用戶,可以替代隨機、隨器兩種補償方式,補償效果好。跟蹤補償的優點是可較好地跟蹤無功負荷的變化,運行方式靈活,補償效果好。但缺點是控制保護裝置復雜 ,先期投資相對較大。

4.配電中無功補償存在的問題

    4.1補償點的問題

    目前無功補償的只注意補償用戶的功率因數，而忽略了全區、全配電網的無功平衡于優化。要實現有效的降損，必須從電力系統的全網出發, 通過計算全網的無功潮流, 確定配電網的補償方式、最優補償容量和最佳補償地點 , 才能使有限的資金發揮最大的經濟效益。

    4.2 過補償問題

    過補償會造成無功功率的倒送，加重配電線路的負擔，增加線路的損耗，這是電力系統所不允許的。對于采用固定電容器補償的用戶，補償后的功率因數應適當。如對其要求過高，則裝設的電容器容量較大，增加投資費用,而且在輕載時會出現過補現象，向電網倒送無功，增加電能損耗。這些情況在實際運行中存在較多都是電力部門所要考慮的，因此必須在設計中限制補償容量，在運行中加強對補償裝置的監視，根據負荷變化情況，及時調整補償容量。

    4.3諧波問題

    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。諧波的含量過大會降低電容器的使用壽命,甚至造成電容器的過早損壞;另外,動態無功補償柜的控制環節容易受諧波干擾影響, 造成其控制失靈。因此在無功補償的同時必須考慮諧波治理,在有較大諧波干擾，又需要補償無功的地點, 應考慮增加濾波裝置。

5.結束語

    在配電網中進行無功優化補償, 是一項建設性的降損技術措施。無功補償不僅能提高農村配電網的功率因數、改善電壓質量,而且可以就地平衡無功功率,提高農網的經濟運行水平,同時降低用戶的電費支出,減少工農業生產的投資。但如何確定無功補償設備的合理配置和分布,需尋找技術上和經濟上的最優方案。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)