无功补偿技术在供配电系统中的运用研究

潘泽秋

摘 要：电路系统内，低压电网运行中往往会存在无功功率和设备损耗，容易导致输电的电流增加，影响线路设备的稳定运行状态。通过无功补偿可以降低低压电网中的无功功率，提升功率系数，提升电网质量。

关键词：无功补偿;供配电

1、引言

由于目前火力发电仍然是主要的发电形式，其在消耗较多煤炭和石油等不可再生能源的同时，也容易对环境造成污染。目前新型绿色能源正在兴起，如光伏和风电，然而因其在发电过程中存在较为明显的波动，会对整个供电配电网产生影响。为保证电厂发电稳定性，一般会进行无功补偿。另外企业运行过程中，低压电网中往往会存在大量的电感性负荷，导致电网系统内的无功功率增加，影响电网的输电效率。由于无功功率的存在，导致功率系数降低，而输电电流增加，影响输电网络的线路和电气设备受到不同程度地影响。为了有效地对该问题进行解决，需适当地增加无功补偿的装置，保证功率系数维持在合理范围，减少体系运行的损耗。

2、无功补偿技术原理及应用现状

2.1 低压配电网无功补偿的原理

无功功率是电能没有进行消耗，只是能量从电能转化为其他形式的能量，此能量可以与电能进行周期性的相互转化。如电磁元件通过磁场进行能量的转化、电容器通过电场进行能量的转化。在实际的配电网中，如果电流分别在电磁元件和电容器器件上产生电能转化，即电能在元件上做功，会使得电流和电压出现不同相的变化，电磁元件使得电流比电压超前90°，而电容元件使得电流比电压滞后90°，并且在同一电路中，电容电流和电磁电流完全相反，相位相差180°，此时通过在电路中设置合适的电容元件，使得电感电流和电容电流可以相互进行抵消，减小电流和电压之间的矢量夹角，提升整个电网的供电质量。

2.2 应用现状

（1）集中补偿与工厂用电匹配情况

目前，我国工厂内关于用电情况具有明确的规定，需要对线路中的损耗问题进行严格控制，同时保证输电电网的稳定性。另外，目前企业为了达到降低负荷、降低损耗的目的，对电动机均进行技术改造升级，通过升级后往往需要对电动机进行就地补偿的方式进行控制，而最终体现出的情况就是集中补偿方式逐渐与企业实际的用电需求不相符。

（2）集中补偿对于供电线路的影响

采取集中补偿方式能够对部分无功功率和损耗进行改善，但对于大部分无功功率的降低，其效果并不好。因此集中补偿方式容易导致变压器出现超负荷的情况，影响变压器的安全稳定运行，甚至会造成变压器线路的损害，导致系统出现跳闸，影响稳定供电。

（3）集中补偿方式对于成本运营的影响

集中补偿方式不能有效地降低无功功率和损耗情况，同时此补偿方式也会加重项目的前期成本投入，使得企业的运行经济性受到影响。而对于集中补偿，就地补偿模式可以降低约30%的变压器容量，能够有效降低设备的投入费用。

鉴于采取集中补偿方式的局限性，为了更好地保证无功功率和损耗的降低，企业需要根据自身的特点，优化补偿方式。可以采用就地补偿、车间补偿或多种补偿方式并行的模式进行电网的优化改进。另外，对于新供电系统而言，更需要从源头开始做好方案优化，确保补偿方式的有效性

3、建筑供配电系统无功补偿方式

根据无功补偿的应用情况，可以分为集中补偿和分散式补偿两种。其中对于企业内部应用的补偿类型为集中补偿，而对于电网线路而言，补偿模式为分散性补偿。相对于分散性补偿方式，集中补偿具有管理简便，电阻器的控制可以通过自动模式，也可使用手动模式。另外，集中补偿更具有适用性程度高，供电质量能够得到有效提升。但集中补偿无法有效降低企业内部的无功功率和电能消耗，同时对于线路也会产生一定的影响。

4、实例探析无功补偿技术在供配电系统的应用

（1）SVG无功补偿应用

SVG无功功率即静止无功发生器，通过调节电路交流测的电压相位和幅值或者直接对交流测电流进行控制，实现对控制电路的动态无功补偿。SVG无功补偿方案是目前无功功率控制方式中的最佳方案，具有不可比拟的优势。

SVG无功补偿的应用效果主要体现在工厂供电系统的稳定性和可靠性，SVG无功补偿的优势可以体现为：（1）能够有效维持电压的稳定，通过无功补偿能够有效减小电网内的电压波动情况。SVG自动补偿具备自动调节的功能。通过输出电压情况对无功功率进行自动调节。输出电压大，无功功率数值相对较小;而输出电压低，无功功率也比较大，通过无功功率的自动调整，可以实现主网35KV的线路，电压浮动保持在0.3%范围内。（2）SVG无功补偿具有较高的响应能力，反应迅速。例如在城市轨道交通应用中，如果出现电压突然波动，跌落的情况，SVG装置能够有效地对电压进行支撑，避免线路因系统故障导致短路故障。

（2）諧波治理与无功补偿

FC+SVG方案

主要的工作原理是对为谐波电流配置适宜的分支电路和电抗串联回路。通过低阻抗通道实现对谐波电流的过滤和消除。通过适当调节桥式电路交流侧的电压相位和幅值、对交流侧的电流进行控制，从而实现动态补偿的目的。对于谐波的变化，该方案模式能够直接接入治理，快速处理无功功率的变化（一般小于10毫秒），实现动态补偿。

FC+MSVC方案

主要的工作原理是对为谐波电流配置适宜的分支电路和电抗串联回路。通过低阻抗通道实现对谐波电流的过滤和消除。通过MCR模块对系统内的无功功率数据进行收集、整理分析，通过自动控制晶闸管，改变磁饱和度，实现电抗值的可连续变化性，从而实现对于电抗器的控制，最终实现无功功率的补偿。

SP-APF++方案

该方案的主要原理是检测系统对系统内的谐波分布和强度进行检测，最终利用电子晶闸管组成的并联变流器产生与系统内谐波强度相同，相位相反的电流，从而实现对谐波进行抵消，从而达到滤波的目的。

5、结语

无功功率补偿措施可以有效改善供配电质量，提升运行经济性。通过对无功补偿方式的应用情况，可以看出供配电系统中应该根据具体的特点选择适宜的补偿方案，更能有效改进功率系数，进而提升电能质量。

参考文献

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