电容器在配电线路无功补偿 [关于配电网络无功补偿与线路损耗的分析]

　　摘要：本篇文章详细介绍了电网中各种损失，特别是城网配电损失。作者从多年管理城网配电的工作实践出发，对配电网络如何进行无功补偿及补偿后如何降低线路损耗做了详细的分析以及目前无功补偿所采用的方法，以及配电网络低压无功补偿的应用，通过实例来说明无功补偿的重要性及其经济价值和社会价值，为电网合理规划布局，起到了作用，为工农业生产发挥了作用。
　　关键词：城网配损、配电网络、无功补偿、线路损耗、无功电压静特性、无功潮流
　　随着我国工业经济的发展和住宅电气化水平的提高，城市用电量增长很快，城市电网一年消耗有功电量、无功电量、线损电量、线损率等数量较大。如果能降低无功损耗，不但可以减少电网无功负荷供给的负担，更重要的是将大大降低城网电能损耗，提高变压器出力，稳定供电压，提高电压质量，其经济效益和社会效益都是十分明显的。
　　在城网中，电能通过线路，变电所和各配电环节供给用户，在输送和分配电能过程中，线路和变压器设备都会产生功率损失和电能损失，电流通过线路和变压器线圈时由于导线本身的电阻而产生有功功率损失和电能损失、线路和变压器线圈由于要建立磁场而需要能量转换消耗无功功率，变压器由于线圈有电和感抗的存在。在电磁能量转换中产生铁芯的有功功率损失即铁损及励磁功率损耗即铜损这些损耗统称为城网配。上述几种损耗，一般通过计算可以较为准确计算出来，还有一些无法通过计算确定的损耗如：电流、电压互感器及其二次回路线耗、电度表损耗、不明损耗等。
　　在城网中，只有对城市配电网络进行合理的无功补偿措施，才能最大幅度降低城网配损。
　　无功功率与有功功率一样，是保证配电网络电能质量与安全供电不可缺少的。无功功率不足将使配电网络电压降低，损坏用电调设备，使用电设备降低出力，严重时将造成电压崩溃，使电网瓦解，大面积停电，因此，保证配电网络的无功功率是非常重要的。
　　一、配电网络的运行电压与无功功率应平衡
　　无功电源发出的无功功率应随时与用电设备所需要的无功功率和输配电各环节中消耗的无功功率相平衡。这是我们的出发点。
　　无功电源是指发电机的无功出力，调相机，补偿电容器，静止补偿器和线路充电功率等（60KV以上线路）。
　　用电设备需要的无功功率与运行电压有关，不同的运行电压与用电设备需要的无功功率之间的关系，称为用电设备的无功电压静特性，不同的用电设备有着不同的无功电压静特性，同一设备在输出出力不同时，它的无功电压静特性亦不同。
　　二、无功电源配置与无功潮流
　　无功电源与用电设备不会完全装在同一地点，必须通过送电线路把一部分无功功率从无功电源处送往用电设备处，从整个电力网看，若某一地区的无功电源配置充足，而另一地区无功电源不足，则无功功率必须从无功功率充足的地区送往无功功率不足的地区，这就是我们常讲的无功潮流。
　　在输配电线路中，输送无功功率时，送端与受端的母线必须有电位差，即无功功率从电压高的母线送往电压低的母线，输送的无功功率越多，则电压差也就越大，另一方面，无功电源不足，布置不合理，则会造成有些地区电压过高，而有些地区电压过低的现象。
　　电力网中，输配电线路上输送的无功功率越大，则网损耗亦越大。
　　从上述分析可知，为了改善电压质量和减少损失，必须尽可能减少无损潮流。即要合理配置无功电源，也要求无功源装在用户用电设备附近，尽可能做到无功功率就地补偿。
　　三、功率因数cosφ的提高对配电网络的作用
　　功率因数cosφ的提高，将对配电网络有以下三方面好处：
　　第一，减少电压损失，改善电网用户的电压质量。配电网络中，用电压偏移来说明电压变化，电压偏移是由电压损耗引起的，降低电压损耗，也就保证了用户的电压质量。
　　第二，减少电网的损失
　　第三，提高了配电网络的输送能力
　　四、补偿容量的确定
　　1、并联补偿
　　1）按提高功率因数cosф确定补偿容量实质上是改变电网的无功功率分布，从而改变电压损耗与提高线路的功率因数。
　　2串联补偿
　　串联补偿是将补偿的电容器串联在配电线路中，它可以补偿线路中的感抗XL，从而达到增加输送容量，缩短线路距离，改善中端、末端的电压质量，降低损耗为目的。
　　五、串联补偿电容器的容量计算
　　1、按提高电压确定补偿容量
　　1）提高母线电压
　　六、配电网络低压无功补偿的应用
　　1、根据城网有功、无功消耗的现状，对城网安装低压无功实偿装置显得日益突出和重要。
　　低压无功补偿主要有3种方式：集中补偿、分散补偿、个别补偿。鸡西地区城市用电的特点是负荷相对集中，在早、晚高峰和季节性用电（如节假日、空调等）时，负荷较重，其它时期主要以轻载为主。根据这一特点，为使补偿达到最理想效果，要对变压器轻载和正常员载分别进行补偿。
　　对变压器轻载的补偿，以集中补偿为主，其补偿装置应装在变压器台架上，补偿容量可固定非自动投切方式或采用WBBE补偿装置。
　　对正常负载的补偿，采取分散补偿和个别补偿相结合的方式。其装置应装在低压线路末端杆、负荷较重的大楼，无功消耗大的地点、宜彩自动投切补偿装置的无角距的WDBE系列，使早、晚用电高峰时能最大限度地降低损耗，提高变压器出力和稳定线路末端电压。
　　2、低压无功补偿的效益
　　2.1低压无功补偿可以大幅度地降低城网公变台区损耗
　　2.2提高变压器出力
　　2.3提高了电压质量
　　受城市规划等我种因素的制约，城市低压线路超过规程规定的长度，仍然不少。在用电高峰时，其末端电压偏低。针对这种情况，可通过加装无功补偿装置来提高电压。
　　在城网中采用合理、有效的无功补偿措施，才能降低实际电损，不重视电网的管理工作，就会导致网络电损增大，造成不应有的损失，降低效益。有些地区不重视城网配电的无功补偿工作，没有专人负责这项工作，线损高达20—30%，国家电力能源在白白地浪费了。有些地区，由于任意接负荷，把10KV配电线路扩大到几十公里，造成末端电压质量差，降低了供电服务质量，所以必须通过加强技术管理，积极认真地开展线损工作，做到电网合理规划合理布局，这样才能降低电损，保证电压质量，使电网在工农业生产中发挥更大的积极作用。