电网无功补偿的意义和方式 于洪涛

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1、电网无功补偿的意义和方式于洪涛一无功及其对电网的影响电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换而占有的电网容量叫无功。它是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时，电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量。一方面，无功功率可以用来产生用电设备所需要的磁场，比如电动机等电感性设备。另一方面，这种功率在电网中会造成电（感性电抗时）或电压升高（容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电压质量对电网稳定、电力设备安全运行以及工农

2、业生产具有重大影响，无功是影响电压的一个重要因素。尤其对确定规模的电网络终端系统，无功过剩一方面会提高系统运行电压，导致运行中的用电设备的运行电压超出额定工况，缩短设备的使用寿命；另一方面，也会影响线路传输的安全稳定性，导致系统的输送容量下降，给电网运行调度带来不利的影响。而系统无功不足时，一方面会降低电网电压，另一方面，电网中传送的无功功率还增加了电能传输时的网络损耗，加大了电网的运行成本[1]。因此，无功的合理调整在提高电能质量、降低网损、操作电网运行的稳定性和安全性等方面具有极为重要的意义。二　无功补偿及其作用2.1　无功补偿的概念无功要在电路中产生电流，这种

3、电流称之为电感电流。电感电流同样会增加电气线路和变压设备的负担，降低电气线路和变压设备的利用率，增加电气线路的发热量。但没有它，用电设备（特别是电动机等电感性设备）又不能正常工作。因此，就需要找一种电器件接在线路上，这个器件在同一电源下，所产生的电流与电感电流方向相反，可以用来抵消电感电流。这样，既不影响电动机产生磁场，又能消除或减少线路上的电感电流，这种电容器就叫补偿电容器，也叫电力电容器,它在线路上的电流正好与电感电流相反。只要在线路上接的电容数量与负载的电感分量向匹配，他产生的电容电流就能非常有效地消除或减少线路上的电感电流，也就是消除或减少负载向电网吸取无功

4、功率。这样就能减少电气线路和变压设备的负担，提高电气线路和变压设备的利用率，降低电气线路的发热量。这种在电气线路上安装补偿电容器以减少无功功率方式就称为无功补偿。2.２无功补偿的作用随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。由于负荷的不断增加，以及电源的大幅增加，不但改变了电力系统的网络结构，也改变了系统的电源分布，造成系统的无功分布不尽合理，甚至可能造成局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。随着系统结构日趋复杂，当系统受到较大干扰时，就可能在电压稳定薄弱环节导致电压崩溃。合理的无功补

5、偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。采用无功补偿可以收到以下效果：①减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。②改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。③延长设备寿命。改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此可以降低温升增加寿命（温度每降

6、低10°C，寿命可延长1倍）④最终满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因为功率因数过低而产生的罚款三　我国目前无功补偿的方式及适用场合目前，国内电网采用的无功补偿技术主要有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。３.１变电站集中补偿方式针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿（如图1的方式1），补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，但是这种方案对电网的降损起不

7、到什么作用。　　　　　　　　　图1　配电网系统各种无功补偿方式示意图为了实现变电站的电压控制，通常无功补偿装置（一般是并联电容器组）结合有载调压抽头来调节。通过两者的协调来进行电压/无功控制在国内已经积累了丰富的经验，九区图便是一种变电站电压/无功控制的有效方法。然而操作上还是较为麻烦的，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整；在某些区上会产生振荡现象；而且由于实际操作中抽头调节和电容器组投切次数是有限的，但九区图没有相应的判断。而现行九区图的调节效果也不是数学上证明的最好效果，因此九区图的应用还有待进一步改善。　　利文献［2］用模糊数学的概