無功功率補償對電力工程配電網的影響及應用
技術交流
作者：廖國東
摘要：在電網中存在大量的感性負荷，大大增加了電網係統運行的無功功率，從而增加了電能的損耗。文章首先對無功補償進行了概述，分析了無功功率對電力工程影響，並對無功功率的補償方式及裝置進行了探討。
關鍵詞：電力工程；配電網；無功功率；電能損耗
中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0071-02
隨著社會的不斷發展，對電力供應的需求越來越大，使電力工程建設的規模越來越大。在電網運行過程中，往往會存在大量的感性負荷，使電力係統中的無功功率逐漸增加，從而導致電能損耗不斷增加，直接影響電網的供電質量，最終影響電力企業的經濟效益。這就要求在配電網中進行無功補償時，必須要先做好無功優化，以提高電能質量與功率因數，從而提高電力企業的經濟效益。本文主要對配電網運行過程中存在的常見問題進行分析，並以電力工程配電網運行及無功功率補償作為出發點，對以電力工程配電網為基礎的無功功率補償應用進行進一步探討。
1 無功補償的概述
無功補償技術在電力係統中能有效提高電網的功率因數，其能有效減少供電變壓器及其線路的電能損耗，從而改善供電環境及提高供電效率。在小型的電力係統中，該技術能起到調整三相不平衡電流的作用；而在大型供電係統中，該技術則能起到調整電網電壓與提高電網運行可靠性的作用。在電力係統中，其供電功率能分為有功與無功兩種，無功功率不能遠距離傳輸，因此對於下屬用電及配電變壓器的無功功率應就地補償。無功功率是在係統中設置無功補償裝置而進行的，其設備能和電路中的用電設備相互抵消無功功率，從而提高功率因數。無功補償技術可將感性與容性功率負荷裝置連接在相同的電路中，使能量能在兩種負荷之間進行交換，且其所需要的無功功率也能從容性負荷輸出的無功功率中獲取等量的補償。
2 無功功率對電力工程配電網的影響
電磁線圈電氣設備在運行中必須要附加電氣元件，以將其產生的無功功率降低。如電動機的轉子磁場，必須在電源下獲取無功功率才能建立。在電網係統中，無功功率對電力工程配電網的影響主要包括以下幾個方麵：（1）無功功率對輸變電係統供電能力的影響；（2）無功功率對發電設備有功功率輸出能力的影響，如用戶需要一定的有功功率時，當電網的無功功率增加時，則會導致電網的損耗也相應增加。（3）無功功率對配電網電壓損失的影響；（4）無功功率對發電機有功功率的影響，導致其運轉功率因數降低，從而影響電網的運行環境，導致用戶電力設備難以發揮出應有的作用。為此，在電力工程配電網運行時，應對供電電網及用戶電氣設備進行無功功率補償，以提升設備運行的功率因數及係統的供電質量。
3 電力工程配電網的無功功率補償的應用
3.1 明確無功功率補償的容量
在電網係統中，要想明確無功功率補償的容量，必須要運用以下幾種方式：（1）根據配電網運行電壓值確定，其目標是對電壓的調節，計算公式為Qc=所需電壓值×所需的電壓值/配電網線路阻抗值；（2）根據線損降低率確定，能有效證明配電網線損降低率和補償容量間的關係；（3）根據配電因數確定，功率因數應滿足電力用戶的實際需求；（4）根據變壓器容量確定，並選擇合理的補償方式。
3.2 選擇合適的無功功率補償方式
在電力工程配電網應用中，必須要選擇合理的無功功率補償方式，才能有效降低電網係統運行的無功功率，從而降低電網中的電能損耗。現階段，我國電力工程配電網中常用的無功功率補償主要包括變電站補償、低壓補償、杆上補償、終端補償、配電線路補償及隨機補償等。
3.2.1 變電站補償。通過變電站集中的無功功率補償，該補償方式主要應用於10kV變電站的母線中，且主要集中安裝在等量的電容器中，不僅能有效降低供電線路中的無功損耗，且有利於降低變電站輸電線路的無功電力損耗。但電力用戶所需的無功率補償還應在變電站線路中輸送。因此，在10kV變電站線路中依然有無功功率電流，故認為該補償方式無法代替配電網無功補償所發揮的作用，而且也無法很好地解決配電網運行中無功降損的矛盾問題。
3.2.2 低壓補償。低壓補償作為我國當前常用的補償方式之一，主要是在配電變壓器的低壓側進行補償。該低壓補償設備主要根據用戶的負荷水平變化情況、投入的電容器進行跟蹤補償，其目的是為了提高變壓用戶的功率因數，以實現無功功率平衡的目的。其不僅具有降低電網、變壓器損耗的作用，還能有效提高用戶電壓的水平。低壓補償設備通常是根據無功功率或功率因數實現對電容器自動投切的目的。低壓補償雖能保證用戶電能的質量，但無功功率的投切量且有可能會與實際的需求量相差較大，容易導致出現無功功率補償不足或過多的現象，從而影響電力係統的正常、可靠運行。