电力工程师论文发表浅谈农网低压无功补偿的应用

　　摘要：在我国的低压电网中普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况，农网低压线路供电半过大，线末端电压低的状况更为严重。安装低压无功补偿装置对农村电网改善无功功率和提高功率因数的具有重大意义，本文通过阐述低压无功补偿装置对改善无功功率和提高功率因数的意义，分析低压无功补偿装置的选用类型，并结合广州荔湾供电局安装低压无功补偿装置的实例，说明低压自动无功补偿装置节能降损的效果。

　　关键词：电力工程师论文发表,期刊发表,低压,补偿,节约电能,改善电能质量

　　近年来，随着中国社会经济的迅猛发展，工业化程度的不断提高，对电能的需求也呈现不断上升的趋势。电力系统中大多数用电设备的功率因数不高，需要大量的无功功率，也给电网带来额外负担，并影响到电网电能质量。目前，我国的电网，特别是农村低压电网，普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况。导致此现象的主要原因是众多的感性负载用电设备设计落后，功率因数较低。比如我国的电动机消耗的电能占全部发电量的70%，而由于设计和使用等方面的原因我国电动机的功率因数往往较低，一般约为 。

　　在这种情况下，采用无功补偿节能技术，对提高电能质量和挖掘电网潜力是十分必要的，世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分。

　　1无功功率补偿的意义

　　在荔湾供电局农网用户中，工业用户占总用户的60%，10千伏线路送出端或配电，变压器用户均没有配置补偿装置，致使10千伏送出端功率因数COSφ值较低。众多配变的空载及漏磁损耗、家用电器的无功耗用迭加起来占据了10千伏线路送出的大量无功功率，致使COSφ值达不到规定要求，线损也大大增加了。因此，在低压供电系统中采用合理方式对用电设备进行无功功率补偿，具有多方面的意义，它不仅可以提高线路传输效率，稳定电网电压，提高电能质量。具体来说有：

　　1.1提高电网传输效率

　　电网的传输能力是以能够传输的功率来衡量的。在功率的定义上，有功功率和无功功率的矢量和称为视在功率。电网传输线路对视在功率的传输能力是一定的。如果无功功率部分增加，就会相应的降低有功功率的比例，从而使传输效率降低。通过在用户端进行无功功率补偿，可以免去电网传输无功功率的负担，增大电网中传输的有功功率的比例，提高传输效率。

　　1.2稳定电网电压

　　输电线路电压由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降或无功功率在电感和电容上的压降。一般来说，在超高压电网的线路、变压器的等效电路中，电抗的数值比电阻大的多。所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则要小得多。因此，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。电网中无功补偿设备的合理配置，与电网提供的电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。

　　1.3降低线路损耗

　　无功补偿的意义还在于减小发电与供电设备的设计容量，减少投资、降低线路损耗，提高供、用电企业的经济效益等。

　　因此，在农网低压线路实施安装无功补偿装置是势在必行的。

　　2 无功功率补偿的要求

　　根据全国供用电规则规定：无功功率应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数(未经补偿的用电设备原有的用电功率因数)的基础上，设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。全国供用电规则还规定了在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上;其他100 KVA(kW)及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上;农业用电，功率因数为0.80以上，凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电部门可拒绝供电。因此对无功功率进行补偿，提高企业用电的功率因数具有重要的意义。负载的功率因数低，对电力系统不利。

　　3 低压无功功率补偿装置的选用

　　3.1低压无功补偿装置的设置方式

　　我国目前采用的低压无功补偿装置主要有以下几种：

　　3.1.1 集中低压补偿

　　集中低压补偿是将所有的无功补偿电容器均安装在变电所里，补偿电容器柜直接接到400 V低压母线上，通过提高变电所总的功率因数的方式，来达到补偿无功功率的目的。

　　3.1.2分散低压补偿

　　分散低压补偿是将总的无功补偿电容器分为有效的几个组，分别装设在各自的低压母线上，使得每个低压母线上的无功都能够得到合理的补偿，以达到补偿无功功率的目的。

　　3.1.3就地低压补偿

　　就地补偿是将无功补偿电容器与现场的感性负载(异步电动机等)安装在一起，具有一对一的补偿效果。通过合适的容量选择和配合，就能够取得良好的补偿效果。

　　3.1.4混合低压补偿

　　混合补偿是将上面所列举的三种补偿形式进行综合，针对不同的系统结构和现场情况来合理的选择无功补偿的最佳方式，可以获得较好的补偿效果和较高的经济效益。

　　3.2低压无功补偿装置的选用

　　并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的主要常用设备，应予优先选用。为缩短电器距离，特别在远距离超高压送点线路上可选用串联补偿电容器，其补偿度(容性无功补偿容量与最大有功负荷之比)一般不小于50%，并应防止次同步谐振发生。当220—500kv电网受端系统短路容量不足，或长距离送点线路中途缺乏电压支持时，为提高输送能力和系统稳定水平，经技术经济比较认为合理时，可装设同步调相机。为防止电网电压崩溃，提高系统电压稳定性，经技术经济比较。可在香炉终点附近或多处安装精致无功补偿器;对于冲击性负荷、波动性负荷、严重不平衡负荷也应采用静止补偿器。以减小对系统其它用户的影响。从2004年起，荔湾供电局在农网低压线路上无功补偿主要选用的方式有：

　　3.2.1 集中低压补偿

　　在农村代管变低压房加装低压无功补偿柜。一般按变压器容量的30%进行配置。以630KVA为例，每台按180KVAR配置。在2007年农网全部列入城网工程项目后，所有新建的工程都按此原则新装。

　　3.2.2分散低压补偿

　　荔湾供电局根据台区低压线路长短、负荷轻重的不同情况，采取在低压架空线上加装低压无功补偿箱，地点设在整段低压架空线60%处。以补偿后段的低压线路。低压无功补偿箱的容量选用45KVAR和90KVAR两种，安装方式采用杆上和靠墙两种方式。

　　3.2.3电压起动型的低压补偿

　　荔湾供电局针对台区低压线路过长，线末端电压低的情况，在线末端加装电压起动型的低压补偿箱，低压无功补偿箱的容量选用45KVAR。有效的提高线末端电压。

　　以上是荔湾供电局在农网低压线路上进行无功补偿的三种方式，这三种方式灵活多样结合，形成前、中、后的互补，较好地进行无功补偿，收到良好的效果。随着低压无功补偿装置技术的不断发展，新的设备也不断采用新的技术，从静态无功补偿向动态无功补偿过渡，低压开关也采用新型的开关。总的来说，荔湾供电局在农网低压线路上进行无功补偿的技术应用日趋完善，为提高农网低压线路电压质量，降低综合线损发挥更大的作用。

　　4 低压无功功率补偿装置的维护

　　低压无功动态补偿装置日常运行维护工作对于设备的正常运行由为重要。为此，荔湾供电局根据运行的情况，专门制定《广州荔湾供电局低压无功补偿装置运行维护的管理规定》，制定了相关的作业表单，明确了运行班的工作责任。各运行班根据管理规定制定每月的巡视计划，工作人员按要求对低压无功动态补偿装置进行巡视检查。发现设备故障及时排除。

　　经这几年的运行经验可知，低压无功动态补偿装置最常见的故障有：

　　4.1电容器损坏

　　电容器因质量问题，系统电压过高而损坏的情况较多发生。处理方法：更换新的电容器。尽量选用有品牌，质量好的产品更换。

　　4.2低压补偿控制器的损坏

　　低压补偿控制器的损坏，主要是运行了一段时间，补偿控制器的芯片损坏。处理方法：通知厂家更换。

　　4.3户外的低压补偿箱被雷击损坏电器元件

　　户外的低压补偿箱安装在空旷的地点，容易受雷击，损坏设备的元件，如保险丝、接触器等。处理方法：安装良好的接地网，定期检查地网的接地电阻是否符合要求。在新装时注意选点，尽可能避免受雷击损坏。

　　5 低压无功补偿的经济效益

　　低压无功补偿的节能效益感性负荷运行时需要大量的无功功率来与电源进行交换。采用低压无功补偿装置后，为用电负荷提供了几乎100% 的无功功率(仅有极少量的由于功率因数补偿不到1的缺口部分无功以及10 kV线路和变压器所需要的无功功率由电网提供)，1 0 kV电网输入的功率主要是有功功率，因此总体的功率因数得到了极大的提高，并由此带来了一系列的节能效益。主要表现为：

　　5.1提高了供配电设备的供电能力

　　供配电设备的供电能力主要由线路输送能力和配电变压器的容量来决定的。对于一定容量的用电负荷，当其有功功率为一定时，功率因数越低，需要提供的电流越大。进行无功补偿后，负荷需要的无功部分由补偿电容器来提供，线路和变压器只需要提供有功部分功率即可，因此线路和变压器上的电流大大地减少，可以满足更多的负荷要求，相对来说就提高了供配电设备的供电能力。例如：荔湾供电局的坦尾F10河沙眼镜塘综合房加装180 kvar低压自动补偿电容柜，设定补偿限值cosj为0.95，小于限值则自动顺序投入电容器组。如功率因数超前，向线路反送无功功率，则开始顺序切除电容器，使功率因数在一个相对稳定的区域保持动态平衡。高峰时一次电流1050 A，cosj = 0.7，装置自动投入180 kvar后，功率因数达到1，一次电流变为750 A，电流是补偿前的电流的70%，即减少线路电流30%左右。

　　从以上数据可知，采用低压无功补偿能较有效地提高供电能力。

　　5.2降低了配电变压器及线路的线损率

　　由以上案例的分析，根据电路原理，线路的损耗与负荷电流的平方成正比，线路电流大则损耗大，线路电流减小则线损减少，补偿前电流为I，补偿后电流大约为0.7×I，根据DP = 3I2R，所以补偿后的线路损耗为补偿前线路损耗值的49 %，线路损耗降低了大约51%左右。对于一定的用电负荷，由于供配电线路和变压器的电流大大地减少，而配电变压器及供电线路上的损耗是与其通过的电流的平方成正比。因此，安装低压无功补偿能有效降低台区的线损率。

　　5.3提高了供电末端的电压质量

　　供电线路上的电压损耗是与其通过的电流成正比的。补偿后线路上的电流有明显地减少，线路上的电压损耗也就大大地减低，提高了的供电线路末端电压。荔湾供电局在低压线路末端安装电压起动型的低压补偿装置，经现场测量的数据可知：可提高电压10-20伏，对一些线路较长的地点有一定的帮助。因此安装低压无功补偿能提高了供电末端的电压质量。

　　6 结论

　　在我国的低压电网中普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况，农网低压线路供电半过大，线末端电压低的状况更为严重。安装低压无功补偿装置对农村电网提高系统的功率因数和供电质量，降低台区的线损率，实现电网的经济运行具有重大意义。安装低压无功补偿应根据实际情况选用不同的补偿方式，才能充分发挥低压无功补偿的作用，在日常运行中必须加强维护管理，保持设备的正常运行，提高设备的完好率。安装低压无功补偿装置对节约电能，改善电能质量越来越重要，也给电力系统和广大电力用户带来显著的经济效益和社会效益。随着技术的不断发展。还将会有新的更加高效、安全的无功补偿装置开发出来。

　　参考文献:

　　[1] 周国强，电力网及电力系统，[M]. 北京科学技术出版社，1988

　　[2] 《供电与用电》编写组. 供电与用电，[M]. 广东科技出版社,1989