低壓無功補償裝置在配電網中的應用

    應用技術

    作者：胡宗貴

    [摘 要]筆者結合實例分析了低壓無功補償的經濟效益。它可以提高電壓質量，減少線路功率損耗與電能損耗，提高供電設備的使用效率，減少變配電設備的投資，同時減少了用電戶電費支出，取得了良好的經濟效益。

    [關鍵詞]低壓配網；無功補償；裝置

    中圖分類號：TM52 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）30-0385-01

    隨著供用電係統中非線性用電設備，尤其是電力電子裝置的應用日益廣泛，供用電係統中的諧波汙染問題也越來越嚴重，而大多數用電設備功率因數不高，需要大量的無功功率，也給電網帶來額外負擔，並影響到電網電能質量。與此同時，越來越多的高級用電設備對電能質量的要求不斷提高。電力網中，配電線路數量很多，其線損約占總線損的60%70%。因此，對配電線路進行無功補償，降低配電線路的功率損耗十分重要。對配電線路進行無功補償，在美、英等發達國家得到了廣泛應用。

    一、低壓電網中常用無功補償方案

    （1）變電站集中補償。集中補償多用在變電站，為分級平衡電力係統的無功，在變電站設置並聯電容器、同步調相機、靜止補償器等集中補償裝置，用來提高終端變電所的電壓及高壓輸電線路的無功損耗、改善輸電網的功率因數，具有易於管理、方便維護等優點，缺點是對配電網的降壓損耗作用非常有限。

    （2）配電變低壓補償。配電變低壓補償是目前應用最普遍的補償方法。由於用戶的日負荷變化大，通常采用微機控製，跟蹤負荷波動分組投切電容器補償。目的是提高專用變用戶功率因數，實現無功就地平衡，降低配電網損耗和改善用戶電能質量。這種補償方式雖利於保證用電質量，但當線路電壓基準偏高或偏低時，無功投切量可能與實際需求相差甚遠，會出現無功功率過補或欠補情況。

    （3）低壓配電線路補償。線路補償即通過在線路杆塔上安裝電容器實現無功補償。很多公用變壓器沒有低壓補償裝置，需要變電站或發電廠承擔，大量的無功沿線傳輸增加了配電係統的線損，需采用配電線路無功補償。因線路補償遠離變電站，存在保護難配置、控製成本高、維護工作量大、受安裝環境限製等問題，所以線路的補償點不宜過多，控製方式應從簡，補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象。

    （4）用電設備分散補償。在10kV以下電網的無功消耗總量中，變壓器消耗占30%左右，低壓用電設備消耗占65%以上。由此可見，在低壓用電設備上實施無功補償十分必要。從理論計算和實踐中證明，低壓設備無功補償的經濟效果最佳，綜合眭能最強，是值得推廣的一種節能措施。

    對於廠礦企業中的電動機，應采用就地無功補償；針對小區用戶終端，由於用戶負荷小，波動大，地點分散，無功補償裝置應能滿足智能型控製、免維護、體積小、易安裝、造價較低等的要求。

    二、低壓電網中的無功補償的重要意義

    低壓電網中的無功補償能夠提高電網的電壓穩定性，從而提高電壓質量，有效降低電力傳輸過程中的功率損耗和電能損耗，提高供配電設備的供電能力，因此，工礦企業內部供配電係統需安裝無功補償裝置。通過無功補償，不但可以提高低壓電網的電壓質量和配電設備的利用率，還可以為企業的節能低碳作出貢獻。企業的功率因數直接關係到企業的電價，企業若想降低電力費用，不但要在電力設備的節能保養上下功夫，還要提高企業用電的功率因數，而無功補償正是企業提高功率因數，實現節能低碳的有效手段之一。另外，無功補償有利於降低電力係統的能耗。我們可根據的計算公式來測算無功補償降低電力係統能耗的作用情況，根據I1/I2=cos2/cos1來計算，線損P減少的百分數：（1-I2/I1）×100%=（1-cos1/cos2）×100%，也就是說當功率因數從0.75提高到0.90時，由上式可求得有功損耗將降低25%40%，這是意想不到的效果。並且，《全國供用電規則》規定：高壓供電用戶，其功率因數不應低於0.9，其他電力用戶的功率因數不應低於0.85，功率因數低於0.7時，不予供電。若達不到以上要求，應裝設必要的無功補償裝置，否則要加收電費。因此，低壓電網中的無功無論是對低壓電網還是對於用電企業和供電企業都具有十分重要的意義。

    三、低壓電網中的無功補償原理

    配電網中的用電設備（如感應電動機、變壓器、電抗器、電焊機等）大部分是感性負荷，通常感性無功功率的電流相位滯後於電壓相位，而容性無功功率的電流相位超前電壓相位。故常用容性無功功率補償感性無功功率，以減少電網無功負荷，由於超前電流與滯後電流的互補作用，也就是電容性負荷的無功功率補償了電感性負荷的無功功率。當電網容量一定時，使無功功率減少，從而達到了提高功率因數的目的。

    四、低壓電網中的無功補償方法