配電係統無功補償方案及優化

1、無功與線損的關係

因此合理的選擇無功補償點以及補償容量，能夠有效地維持係統的電壓水平，提高係統的電壓穩定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網損，減少發電費用。而且由於我國配電網長期以來無功缺乏，尤其造成的線損相當大，因此無功功率補償是降損措施中投資少回報高的方案。

2、配電係統無功補償方案

2.1變電站集中補償方式

針對輸電網的無功平衡，在變電站進行集中補償，補償裝置包括並聯電容器、電抗器等，主要目的是改善輸電網的功率因數、提高終端變電站的電壓和補償主變的無功損耗。這些補償裝置一般連接在變電站的10KV母線上，通常無功補償裝置（一般是並聯電容器組）結合有載調壓抽頭來調節，通過兩者的協調來進行電壓／無功控製，然而操作上還是較為麻煩的，需要運行人員根據實時電壓及有、無功進行分組投切。並且這種方案對配電網的降損起不到什麼作用。

VQC裝置的投入運行能有效地調節係統的電壓和做到無功平衡，並減少運行人員日常調整電壓、投切電容器組的工作量。但是目前一些廠家的電壓無功綜合控製係統仍存在較多的問題，以至於不少的變電站中雖然安裝有VQC裝置，但是實際卻冇有投入運行，或者雖然投入運行，卻存在較大的事故隱患。

2.2杆上補償方式

目前10千伏配網上很大的無功缺口需要由變電站來填補，大量的無功沿線傳輸使得配電網網損仍然居高難下。因此可以采用10KV戶外並聯電容器安裝在架空線路的杆塔上（或另行架杆）進行無功補償，以提高配電網功率因數，達到降損升壓的目的。由於杆上安裝的並聯電容器遠離變電站，容易出現保護不易配置、控製成本高、維護工作量大、受安裝環境和空間等客觀條件限製等工程問題。因此，杆上無功優化補償必須結合以下實際工程要求來進行：

（1）補償點宜少，一條配電線路上宜采用單點補償，不宜采用多點補償，安裝位置的確定線路出口電壓較高，無需進行補償，線路末端電壓偏低，電容器運行困難，可以將自動補償裝置安裝在距線路電源側2／3處。如果線路較長，可根據負荷情況選擇兩處補償點，一處安裝在線路2／5處，另一處在4／5處；

（2）控製方式從簡。杆上補償不設分組投切；

（3）補償容量不宜過大。補償容量太大將會導致配電線路在輕載時的過電壓和過補償現象；另外杆上空間有限，太多的電容器同杆架設，既不**，也不利於電容器散熱；

（4）接線宜簡單。*好是每相隻采用一台電容器裝置，以降低整套補償設備的故障率；

（5）保護方式也要簡化。主要采用熔斷器和氧化鋅避雷器分彆作為過流和過電壓保護。顯然，杆上無功補償主要是針對10KV饋線上沿線的公用變所需無功進行補償，這種補償方式具有投資小，回收快，補償效率較高，便於管理和維護等優點，適合於功率因數較低且負荷較重的長配電線路，但是因負荷經常波動而該補償方式是長期固定補償，故其適應能力較差，主要是補償了無功基本負荷，在線路重載情況下補償度一般是不能達到0.95。應該開發電容器組能自動投切的杆上自動無功補償技術，可以根據配網無功潮流分布情況實時補償，達到*佳效果。

2.3用戶終端分散補償方式

《供電係統設計規範》指出，容量較大，負荷平穩且經常使用的用電設備無功負荷宜單獨就地補償。故對於企業和廠礦中的電動機，應該進行就地無功補償，即隨機補償；針對小區用戶終端，由於用戶負荷小，波動大，地點分散，無人管理，因此應該開發一種新型低壓終端無功補償裝置，並滿足以下要求：

①   智能型控製，免維護；

②體積小，易安裝；

③功能完善，造價較低。

與前麵三種補償方式相比，本補償方式將更能體現以下優點：

①線損率可減少20％；

②減小電壓損失，改善電壓質量，進而改善用電設備啟動和運行條件；

③釋放係統能量，提高線路供電能力。缺點是由於低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側*大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負荷波動的不同時性造成大量電容器在較輕載時的閒置，設備利用率不高。

3、配電網無功優化遇到的問題

（1）優化的問題。目前無功補償的出發點往往放在用戶側，隻注意補償用戶的功率因數。然而要實現有效的降損，必須從電力係統角度出發，通過計算全網的無功潮流，確定配電網的補償方式、*優補償容量和補償地點，才能使有限的資金發揮*大的效益。無功優化配置的目標是在保證配電網電壓水平的同時儘可能降低網損。由於它要對補償後的運行費用以及相應的安裝成本同時達到*小化，計算過程相當複雜。

（2）量測的問題。目前10KV配電網的線路上的負荷點一般無表計或部分安裝了負荷測錄儀，人員的技術水平和管理水平參差不齊，表計記錄的準確性和同時性無法保證。這對配電網的潮流計算和無功優化計算帶來很大困難。要爭取帶專變房的用戶的支持，使他們能按一定要求進行記錄。380V終端用戶處通常隻裝有有功電度表，要實現功率因數的測量是不可能的。這也是低壓無功補償難於廣泛開展的原因所在。

（3）諧波的問題。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。諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞；並且由於電容器對諧波的放大作用，將使係統的諧波乾擾更嚴重。因而做無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波乾擾，又需要補償無功的地點，應考慮增加濾波裝置。

（4）無功倒送的問題。無功倒送會增加配電網的損耗，加重配電線路的負擔，是電力係統所不允許的。尤其是采用固定電容器補償方式的用戶，則可能在負荷低穀時造成無功倒送，這引起充分考慮。

綜上所述，10KV配電網的無功補償工作應更多地考慮係統的特點，不應因電壓等級低、補償容量小而忽視補償設備對係統側的影響（包括網損）。如果需降損的線路能基於一個完善的補償方案進行改造，則電力係統的收益將比分散的純用戶行為的補償方式要大得多。