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电力配电网无功补偿分析高会昭

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：高会昭

[导读] 摘要：由于我国资源分配的不合理性，部分发电厂建设在人烟稀少的西南、西北地区，然后通过输电线路将发电厂发出的电能传送到电力用户。

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        摘要：由于我国资源分配的不合理性，部分发电厂建设在人烟稀少的西南、西北地区，然后通过输电线路将发电厂发出的电能传送到电力用户。电能在长距离传输过程中必然会产生一定的损失，即线损。通过相关资料的分析，当前我国配电网的线损率达到了8%左右，损失量非常大。随着国家节能减排措施的实施，供电企业将线损率作为其考核的关键性指标，采取各种措施降低其线损率。无功补偿是电力企业常用的降损措施，下面就无功补偿的相关内容进行分析。
        关键词：电力配电网；无功补偿；分析
        1 线损产生的机理
        发电厂生产的电能要经过输电线路、变压器、配电线路以及其他电气设备传输，不论是电力线路、变压器还是电气设备，均具有一定的电阻，电量传输过程中就不可避免的会产生损耗，并且转换成热能散发到空气中。线损是衡量电网结构、布局以及运行经济性的关键性指标，直接影响着电力企业的经营效益大小。
        电网线损包括电阻损失、磁场损失以及管理损失三种不同的类型。电阻损失是任何电网运行过程中都不可避免的，主要是导线电阻和设备电阻，电能在传输过程中必须要克服导线和设备电阻才能够向前传输，即消耗一定的能量，这些能量转换成热能，使电力线路或者电气设备变热，然后以热量的形式散发出去。电阻损耗属于可变损耗，即根据电网中传送电流大小而变化。对于交流输电线路来说，电气设备运行过程中会发生电能和磁能之间的转变，铁芯中的磁滞和涡流问题使得电能传输过程中产生励磁损耗，该损耗的大小受电网中传输电压等级以及频率大小的影响。电力企业线损管理措施的优劣也会影响线损的大小，这种线损受其电量计量装置和计量方法的影响较大，没有任何规律性，不能够采用计量装置进行精确测量，也不能够通过计算公式进行计算。
        2 无功功率损耗及其补偿原理
        目前我国电能在电网中的无功损耗占到了其发电总量的15%，甚至有些电网的无功损耗可以达到总发电容量的20%-30%之间，这也就从侧面说明我国电厂发电容量中有平均25%的电能都会在电网中浪费掉，从而导致电能利用效率降低。电网中线损的增加，不仅会导致发电机发电容量变大，同时还会造成大量资源的浪费，甚至还有可能影响到整个国民经济的发展，因此对电网进行降损十分有必要。
        目前，大部分电力企业都采用了先进的无功补偿技术。对于交流电路来说，无功功率主要是励磁损失功率，它不对外做功，虽然无功功率不做功，但是并不是无用功率，所有电气设备都要通过无功功率来完成其磁场的创建，从而带动电动机的转子转动。
        配电网无功补偿的基本原理就是在线路上或者用户处安装无功补偿装置，然后利用该装置的作用产生无功功率，这样所需无功功率就可以直接从该装置中获取，从而减少从电力系统中无功功率的获取量，提高了功率因数，根据公式可以看出，由于提高了功率因数，进而减少了线损的产生。在进行无功补偿时要注重补偿效果和补偿容量，并尽量避免由于无功补偿装置所产生的谐波影响，还要防止由于过量补偿所产生的电能震荡问题。电力系统无功补偿可以根据供电需要采取集中补偿和分散补偿，实现无功功率就地平衡，减少武功在电网中的流通，从而有效降低线损，提高电能输送效率。
        3 无功补偿设备及措施
        3.1 发电机
        发电机既能发出无有功功率又能发出有无功功率，调节发电机在运行时的励磁电流大小就可以在一定程度上调节发电机所发出的无功功率值。如果电力系统有功功率充裕，通过提高发电机的励磁电流，此时发电机在运行时所产生的感性无功功率值也就会不断的增大，电力网中所存在的无功功率也就越多，能够更好的平衡电力网中的无功线损，满足无功需求。反之则会增加电力网中的无功缺额，造成电网电压质量降低[5]。

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因此发电机是产生无功功率的一个设备，在满足电能生产需求的前提下，可以利用发电机设备增加电力网中的无功功率，满足无功负荷需求，改善电压质量。
        3.2 电容器
        电容器是经常进行无功补偿的装置，其主要功能就是为了补偿负荷中的无功功率，提高功率因数，能够实现无功功率的就地平衡，从而减少在线路中的损耗，从而提高电能运输能力。电容器又可以分为并联电容器和串联电容器。其中串联电容器可以在运输距离较远、电压较高的输电线路中进行应用，从而对线路进行阻抗补偿，提高电力系统稳定性，也有用于改善电压质量的作用[2]。并联电容器其主要是用在变电站、配电线路和用户进行无功补偿，补偿电力网中的无功损耗。
        对于电力系统来说，可以采取的无功补偿方式有很多种，不同企业或者不同电网架构适用的无功补偿方法不同，必须要根据其实际情况进行选择。选择过程中要考虑的内容包括如下两个方面：一是要清楚的了解配电力网中的无功负荷分布情况。二是要优先选择就地补偿方式。在进行无功补偿时可以采取的措施如下：
        (1)合理选择无功补偿方式
        电力线路其在进行输电时不仅要求在局部电网能够实现无功功率平衡，还要求整个电网能够无功功率平衡，这样才能够有效降低线损，从而达到无功补偿的目的。目前，常用的补偿类型有分散型和集中型两种，其中集中补偿是针对配电网中的无功功率统一进行补偿，一般在变电站补偿;分散补偿则是针对每个区域的无功功率分别进行补偿，实践证明这两种补偿方式能够达到较好的补偿效果，在进行具体补偿措施选择时要综合考虑，选择合适补偿方式。
        (2)合理选择无功补偿设备
        合理的无功补偿装置在电网中能够起到良好无功平衡作用。比如说SVC就可以利用晶闸管触发角的作用对电力线路中的电纳进行合理调整，从而降低线损，但是SVC设备在实际应用时无法对其中的换流元件进行控制，这样在线路中就会出现较大的谐波电流。谐波电流不仅会影响到电能质量，还会影响到线路的稳定性。因此可以将多个SVC设备进行并联设计，这样可以在很大程度上提升无功补偿装置对线路的补偿容量，从而抑制谐波电流的出现。SVC在不稳定状态下也可以发挥良好作用。
        4 线路降损试验及分析
        为了更好的探讨无功补偿效果，本次研究过程中选择某县级电力公司的两台配电变压器T1、T2作为研究对象，采集变压器数据进行分析，其中T1变压器的容量大小是250kVA，T2为320kVA。研究过程中先选择其20天内的运行数据进行分析，如电压和功率因数;然后各在其低压侧线路中安装一个容量大小是(40)60kvar的无功补偿装置，分析其20天内电压和功率因数的变化情况。通过安装无功补偿装置前后数据的对比分析，探讨其线损情况。
        5 结论
        总而言之，为了确保电力供应的质量和电力企业的运营效益，采取了一系列的降损措施。本文主要就线损和无功功率的相关内容进行分析，并且选择具体实例探讨了无功优化的效果。研究结果表明，无功优化措施的应用能够提高电网中电压的稳定性和降低电网中功率的损耗，具有非常重要的推广意义和价值。
        参考文献
        [1] 刘旭, 宋剑. 中低压配电网无功补偿技术研究[J]. 机电信息, 2019, 579(09):53-54.
        [2] 蔡传荣. 配电网低压无功补偿设备运维管理探讨[J]. 科技风, 2020.
        [3] 王炳昌. 关于低压配网无功补偿配置技术的探究[J]. 科技风, 2019, 000(009):192-192.
        [4] 秦壮. 低压配电网无功补偿及效益评估系统的开发和应用分析[J]. 城市周刊, 2018(41):84-84.