杜庆伟
供配电系统的无功补偿与节能分析
国网山东省电力公司费县供电公司 山东省临沂市 273400
摘要：随着我国电网改造政策的实施，为了更好对其进行贯彻和落实，国家对供配电系统提出了全新的创新优化方式。为了更好地提升输电质量以及降低线路损坏等问题，无功补偿技术逐渐被广泛应用在供配电系统中。
关键词：供配电系统；无功补偿；节能
1供配电无功补偿装置的配置
为了保证电力系统电压质量和系统运行的稳定,加强电网运行,提高电网的经济效益,各级电网企业和电力用户均应遵守《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》关于供配电无功补偿装置配置的规定。
配电网中无功补偿一般应以容性补偿为主,一般采用在变、配电站装设集中补偿电容器为主,以6～20kV配电系统的高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量,按补偿对象变压器最大负载率为75%、负载对象实际的功率因数为0.85来考虑,当相应的无功补偿达到相应变压器的最大负荷时,其配电系统高压侧的功率因数不应低于0.95。另外,也可以按照相应变压器额定容量15%～40%的比例进行相关无功补偿配置。
以上配置是根据电网系统运行经验分析出来的。而《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》对于配电变压器容量的适用范围未作具体规定,由各用电单位可以根据实际情况制定。
配电变压器的补偿装置电容器组还应装设以电压为约束条件,可以根据无功功率或者无功电流进行分组自动投切的控制装置。
电力用户应根据配电网中所接载负荷的特点,合理配置电力系统的无功补偿装置,并能达到如下要求:100kVA及以上负载容量的高压电力电网用户,在电网用户用电负荷高峰时变压器高压侧的功率因数不应低于0.95;而其他用电负荷水平的电网用户,其电力系统功率因数不宜低于0.90。同时,所配置的无功补偿装置应具有可以进行分组自动投切的功能,并且在任何情况下应保证不向系统倒送无功。
2无功补偿在供配电系统设计中的应用原则
任何事物都有者自身的运行原则，无功补偿也不例外，在供配电系统中应用无功补偿技术必须要遵循“分级补偿，就地平衡”的原则，只有这样才能更好地发挥无功补偿的优势作用，促进电网输送质量和效率。分级补偿，顾名思义就是在电网输电过程中按照电压等级的不同采取不同的补偿方式，从而有针对性地对不同电压输送范围或者输电条件进行有针对性的补偿，从而提升无功补偿的专业心性能，满足不同企业的生产需求，提升人民的生活质量。就地平衡原则则主要指的是根据实际情况对无功补偿进行针对性的改造。在电网输电过程中通过无功补偿的应用之后，可以有效地根据当地输电要求制定最佳的输电方案，将各电路更好的接通，实现就地平衡的输电目标。“分级补偿，就地平衡”不仅是无功补偿的应用原则也是其应用目标，因此，在具体的应用过程中必须要严格落实这两个原则，只有这样才能更好地发挥无功补偿的优势作用，促进我国电网事业的长久发展。
3供配电系统无功补偿的节能应用
3.1在固定滤波器、电抗器中的应用
为了满足电力系统无功电流和总谐波电流的要求，采用有源电力滤波器产生的与负载条件下谐波电流相对的谐波电流进行抵消。这种无功补偿具有采用主动补偿的可控性和灵活性以及大容量的无源补偿的特点。然而，它产生的谐波对设备会产生一定的影响，在运行过程中会产生较大的噪声。
3.2集中无功补偿方式
集中无功补偿是无功补偿的一种方式，它是指配电系统中各电路根据效率因数的变化而集中变换。这种无功补偿方法可以在提高电网改造效率的过程中，改进供电配电系统的建设。例如，通过对老电网中电路总线的变换，可以提高传输效率；但对于新电路，这种方式并不理想，主要是由于新电路的总线使用时间不长，因此可以采用集中无功补偿来升级电路。这不仅可以提高输电线路的档次，而且可以降低成本，最大限度地提高经济效益。
3.3智能无功补偿技术的正确选择
智能无功补偿技术是影响补偿效果的主要因素。在实际情况下，由于电力系统设计变化迅速，电力设备的更新也在快速进行，因此电力系统往往与各种设备相连，负荷也非常复杂。因此，只有选择一种智能无功补偿技术，远远不能达到预期的效果。要想尽可能达到预期效果，需要在智能补偿技术不断发展的过程中，有机地结合使用智能动态补偿技术和固定补偿技术，综合应用无功补偿技术也在相应的发展和进步中。电网三相不平衡是亟待解决的问题。对于无功补偿，单向补偿往往会导致较高的成本，甚至采用三向补偿也难以解决。因此，有必要采取共享与共享相结合的补偿模式，既能尽可能达到预期效果，又能在一定程度上降低成本。除上述外，稳态补偿与快速跟踪补偿相结合也是一种较好的方法。
3.4恰当选用补偿控制器
补偿屏的主要核心部件是补偿控制器，大致可分为三种类型，即（1）功率因数（2）无功电流（3）无功功率。在实际运行中，开关电容决定了功率因数。但是，当不同的负载需要从同一功率补偿到另一功率时，补偿电容的容量往往不相等，此时会出现振荡，这主要是因为这种补偿控制器不具备电容容量的切换功能。负载的大小决定了无功电流和无功功率的大小，从而决定了是否进行补偿。因此，为了减少振荡的发生，有必要选择合适容量的电容器进行合闸。
3.5电容器的放电和输入
在某些开关线路中，电容器内部或放电回路中产生电阻的主要原因是电容器电源断开后，端子上的残余电压。此时，剩余电压将被更多地重复利用，这将导致电网电压重叠，形成更高的电压。在电容器中加入电阻或在开关线路中加入放电回路后，尽可能地释放残余电压。根据中国电网标准，电压应控制在额定电压的10%以下。通过设置控制器，可以保证更多的放电时间。
3.6真空断路器的合理应用
根据无功补偿理论开发的真空断路器的合理应用，具有总体结构简单、生产成本低的特点，可以减少电网供、输电过程中的过度用电，但真空断路器存在一些技术问题。真空断路器在原有工作的基础上，科学合理地将固定滤波器和关断管调节电抗器相结合，更好地实现无功补偿，使电网传输中的电流保持平衡状态，保证自动化系统的内部功率因数达到最大值。
能源建设是我国国民经济建设的战略重点之一。在能源建设过程中，高效节能是我们追求的目标。我们始终坚持科学发展观，减少能源在使用过程中的浪费。当电网运行负荷较大且处于补偿状态时，应有效协调供电、发电、用电企业，做好无功补偿，降低成本，节能减排，减少能耗和浪费，为我国国民经济的可持续发展做出了一定的贡献。
结论
电网中的绝大多数电力工程负载如电机和变电器,归属于磁感应负载。依据电流的磁效应工作中,其在能量转换全过程中创建起交变电磁场,在一段时间内消化吸收和释放出来的动能相同。这类功率称为无功负荷。在感性负载运作期内,电网必须向这种机器设备提供相对的无功负荷。在电网中安裝无功补偿机器设备后,能够提供感抗耗费的无功负荷,降低电网开关电源提供给感性负载并根据路线传送的无功负荷。因为电网中无功负荷的消耗降低,能够降低由路线和变电器传送无功负荷造成的输出功率耗损,即无功功率补偿。无功功率补偿能够提升功率因素,是一种项目投资少、效果好的环保节能对策。
参考文献：
[1]朱志涛．供电系统功率因数补偿的理论与实践探讨[J]．科技信息，2019(2):379.
[2]俞婷婷．考虑多目标优化的青浦配网重构研究[D]．上海:上海交通大学，2019.
[3]周玉军，卢春红．配电网无功优化及无功补偿技术[J]．科技创新导报，2019(35):85-86.
[4]陈宇飞．中低压配电系统无功补偿优化分析[J]．电力设备，2019(8):37-40.