摘要：在我國的低壓電網中普遍存在功率因數較低、電網線損較大的情況，農網低壓線路供電半過大，線末端電壓低的狀況更為嚴重。安裝低壓無功補償裝置對農村電網改善無功功率和提高功率因數的具有重大意義，本文通過闡述低壓無功補償裝置對改善無功功率和提高功率因數的意義，分析低壓無功補償裝置的選用類型，并結合廣州荔灣供電局安裝低壓無功補償裝置的實例，說明低壓自動無功補償裝置節能降損的效果。

　　關鍵詞：電力工程師論文發表,期刊發表,低壓,補償,節約電能,改善電能質量

　　近年來，隨著中國社會經濟的迅猛發展，工業化程度的不斷提高，對電能的需求也呈現不斷上升的趨勢。電力系統中大多數用電設備的功率因數不高，需要大量的無功功率，也給電網帶來額外負擔，并影響到電網電能質量。目前，我國的電網，特別是農村低壓電網，普遍存在功率因數較低、電網線損較大的情況。導致此現象的主要原因是眾多的感性負載用電設備設計落后，功率因數較低。比如我國的電動機消耗的電能占全部發電量的70%，而由于設計和使用等方面的原因我國電動機的功率因數往往較低，一般約為 。

　　在這種情況下，采用無功補償節能技術，對提高電能質量和挖掘電網潛力是十分必要的，世界各國都把無功補償作為電網規劃的重要組成部分。

　　1無功功率補償的意義

　　在荔灣供電局農網用戶中，工業用戶占總用戶的60%，10千伏線路送出端或配電，變壓器用戶均沒有配置補償裝置，致使10千伏送出端功率因數COSφ值較低。眾多配變的空載及漏磁損耗、家用電器的無功耗用迭加起來占據了10千伏線路送出的大量無功功率，致使COSφ值達不到規定要求，線損也大大增加了。因此，在低壓供電系統中采用合理方式對用電設備進行無功功率補償，具有多方面的意義，它不僅可以提高線路傳輸效率，穩定電網電壓，提高電能質量。具體來說有：

　　1.1提高電網傳輸效率

　　電網的傳輸能力是以能夠傳輸的功率來衡量的。在功率的定義上，有功功率和無功功率的矢量和稱為視在功率。電網傳輸線路對視在功率的傳輸能力是一定的。如果無功功率部分增加，就會相應的降低有功功率的比例，從而使傳輸效率降低。通過在用戶端進行無功功率補償，可以免去電網傳輸無功功率的負擔，增大電網中傳輸的有功功率的比例，提高傳輸效率。

　　1.2穩定電網電壓

　　輸電線路電壓由兩部分組成，即有功功率在電阻上的壓降或無功功率在電感和電容上的壓降。一般來說，在超高壓電網的線路、變壓器的等效電路中，電抗的數值比電阻大的多。所以無功功率對電壓損耗的影響很大，而有功功率對電壓損耗的影響則要小得多。因此，在電力系統中，無功功率是造成電壓損耗的主要因素。電網中無功補償設備的合理配置，與電網提供的電壓質量關系十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。同時，電壓質量的高低對電網穩定、經濟運行也起著至關重要的作用。

　　1.3降低線路損耗

　　無功補償的意義還在于減小發電與供電設備的設計容量，減少投資、降低線路損耗，提高供、用電企業的經濟效益等。

　　因此，在農網低壓線路實施安裝無功補償裝置是勢在必行的。

　　2 無功功率補償的要求

　　根據全國供用電規則規定：無功功率應就地平衡，用戶應在提高用電自然功率因數(未經補償的用電設備原有的用電功率因數)的基礎上，設計和安裝無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。全國供用電規則還規定了在電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到的標準：高壓供電的工業用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.90以上;其他100 KVA(kW)及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數為0.85以上;農業用電，功率因數為0.80以上，凡功率因數不能達到上述規定的新用戶，供電部門可拒絕供電。因此對無功功率進行補償，提高企業用電的功率因數具有重要的意義。負載的功率因數低，對電力系統不利。

　　3 低壓無功功率補償裝置的選用

　　3.1低壓無功補償裝置的設置方式

　　我國目前采用的低壓無功補償裝置主要有以下幾種：

　　3.1.1 集中低壓補償

　　集中低壓補償是將所有的無功補償電容器均安裝在變電所里，補償電容器柜直接接到400 V低壓母線上，通過提高變電所總的功率因數的方式，來達到補償無功功率的目的。

　　3.1.2分散低壓補償

　　分散低壓補償是將總的無功補償電容器分為有效的幾個組，分別裝設在各自的低壓母線上，使得每個低壓母線上的無功都能夠得到合理的補償，以達到補償無功功率的目的。

　　3.1.3就地低壓補償

　　就地補償是將無功補償電容器與現場的感性負載(異步電動機等)安裝在一起，具有一對一的補償效果。通過合適的容量選擇和配合，就能夠取得良好的補償效果。

　　3.1.4混合低壓補償

　　混合補償是將上面所列舉的三種補償形式進行綜合，針對不同的系統結構和現場情況來合理的選擇無功補償的最佳方式，可以獲得較好的補償效果和較高的經濟效益。

　　3.2低壓無功補償裝置的選用

　　并聯電容器和并聯電抗器是電力系統無功補償的主要常用設備，應予優先選用。為縮短電器距離，特別在遠距離超高壓送點線路上可選用串聯補償電容器，其補償度(容性無功補償容量與最大有功負荷之比)一般不小于50%，并應防止次同步諧振發生。當220—500kv電網受端系統短路容量不足，或長距離送點線路中途缺乏電壓支持時，為提高輸送能力和系統穩定水平，經技術經濟比較認為合理時，可裝設同步調相機。為防止電網電壓崩潰，提高系統電壓穩定性，經技術經濟比較。可在香爐終點附近或多處安裝精致無功補償器;對于沖擊性負荷、波動性負荷、嚴重不平衡負荷也應采用靜止補償器。以減小對系統其它用戶的影響。從2004年起，荔灣供電局在農網低壓線路上無功補償主要選用的方式有：

　　3.2.1 集中低壓補償

　　在農村代管變低壓房加裝低壓無功補償柜。一般按變壓器容量的30%進行配置。以630KVA為例，每臺按180KVAR配置。在2007年農網全部列入城網工程項目后，所有新建的工程都按此原則新裝。

　　3.2.2分散低壓補償

　　荔灣供電局根據臺區低壓線路長短、負荷輕重的不同情況，采取在低壓架空線上加裝低壓無功補償箱，地點設在整段低壓架空線60%處。以補償后段的低壓線路。低壓無功補償箱的容量選用45KVAR和90KVAR兩種，安裝方式采用桿上和靠墻兩種方式。

　　3.2.3電壓起動型的低壓補償

　　荔灣供電局針對臺區低壓線路過長，線末端電壓低的情況，在線末端加裝電壓起動型的低壓補償箱，低壓無功補償箱的容量選用45KVAR。有效的提高線末端電壓。

　　以上是荔灣供電局在農網低壓線路上進行無功補償的三種方式，這三種方式靈活多樣結合，形成前、中、后的互補，較好地進行無功補償，收到良好的效果。隨著低壓無功補償裝置技術的不斷發展，新的設備也不斷采用新的技術，從靜態無功補償向動態無功補償過渡，低壓開關也采用新型的開關。總的來說，荔灣供電局在農網低壓線路上進行無功補償的技術應用日趨完善，為提高農網低壓線路電壓質量，降低綜合線損發揮更大的作用。

　　4 低壓無功功率補償裝置的維護

　　低壓無功動態補償裝置日常運行維護工作對于設備的正常運行由為重要。為此，荔灣供電局根據運行的情況，專門制定《廣州荔灣供電局低壓無功補償裝置運行維護的管理規定》，制定了相關的作業表單，明確了運行班的工作責任。各運行班根據管理規定制定每月的巡視計劃，工作人員按要求對低壓無功動態補償裝置進行巡視檢查。發現設備故障及時排除。

　　經這幾年的運行經驗可知，低壓無功動態補償裝置最常見的故障有：

　　4.1電容器損壞

　　電容器因質量問題，系統電壓過高而損壞的情況較多發生。處理方法：更換新的電容器。盡量選用有品牌，質量好的產品更換。

　　4.2低壓補償控制器的損壞

　　低壓補償控制器的損壞，主要是運行了一段時間，補償控制器的芯片損壞。處理方法：通知廠家更換。

　　4.3戶外的低壓補償箱被雷擊損壞電器元件

　　戶外的低壓補償箱安裝在空曠的地點，容易受雷擊，損壞設備的元件，如保險絲、接觸器等。處理方法：安裝良好的接地網，定期檢查地網的接地電阻是否符合要求。在新裝時注意選點，盡可能避免受雷擊損壞。

　　5 低壓無功補償的經濟效益

　　低壓無功補償的節能效益感性負荷運行時需要大量的無功功率來與電源進行交換。采用低壓無功補償裝置后，為用電負荷提供了幾乎100% 的無功功率(僅有極少量的由于功率因數補償不到1的缺口部分無功以及10 kV線路和變壓器所需要的無功功率由電網提供)，1 0 kV電網輸入的功率主要是有功功率，因此總體的功率因數得到了極大的提高，并由此帶來了一系列的節能效益。主要表現為：

　　5.1提高了供配電設備的供電能力

　　供配電設備的供電能力主要由線路輸送能力和配電變壓器的容量來決定的。對于一定容量的用電負荷，當其有功功率為一定時，功率因數越低，需要提供的電流越大。進行無功補償后，負荷需要的無功部分由補償電容器來提供，線路和變壓器只需要提供有功部分功率即可，因此線路和變壓器上的電流大大地減少，可以滿足更多的負荷要求，相對來說就提高了供配電設備的供電能力。例如：荔灣供電局的坦尾F10河沙眼鏡塘綜合房加裝180 kvar低壓自動補償電容柜，設定補償限值cosj為0.95，小于限值則自動順序投入電容器組。如功率因數超前，向線路反送無功功率，則開始順序切除電容器，使功率因數在一個相對穩定的區域保持動態平衡。高峰時一次電流1050 A，cosj = 0.7，裝置自動投入180 kvar后，功率因數達到1，一次電流變為750 A，電流是補償前的電流的70%，即減少線路電流30%左右。

　　從以上數據可知，采用低壓無功補償能較有效地提高供電能力。

　　5.2降低了配電變壓器及線路的線損率

　　由以上案例的分析，根據電路原理，線路的損耗與負荷電流的平方成正比，線路電流大則損耗大，線路電流減小則線損減少，補償前電流為I，補償后電流大約為0.7×I，根據DP = 3I2R，所以補償后的線路損耗為補償前線路損耗值的49 %，線路損耗降低了大約51%左右。對于一定的用電負荷，由于供配電線路和變壓器的電流大大地減少，而配電變壓器及供電線路上的損耗是與其通過的電流的平方成正比。因此，安裝低壓無功補償能有效降低臺區的線損率。

　　5.3提高了供電末端的電壓質量

　　供電線路上的電壓損耗是與其通過的電流成正比的。補償后線路上的電流有明顯地減少，線路上的電壓損耗也就大大地減低，提高了的供電線路末端電壓。荔灣供電局在低壓線路末端安裝電壓起動型的低壓補償裝置，經現場測量的數據可知：可提高電壓10-20伏，對一些線路較長的地點有一定的幫助。因此安裝低壓無功補償能提高了供電末端的電壓質量。

　　6 結論

　　在我國的低壓電網中普遍存在功率因數較低、電網線損較大的情況，農網低壓線路供電半過大，線末端電壓低的狀況更為嚴重。安裝低壓無功補償裝置對農村電網提高系統的功率因數和供電質量，降低臺區的線損率，實現電網的經濟運行具有重大意義。安裝低壓無功補償應根據實際情況選用不同的補償方式，才能充分發揮低壓無功補償的作用，在日常運行中必須加強維護管理，保持設備的正常運行，提高設備的完好率。安裝低壓無功補償裝置對節約電能，改善電能質量越來越重要，也給電力系統和廣大電力用戶帶來顯著的經濟效益和社會效益。隨著技術的不斷發展。還將會有新的更加高效、安全的無功補償裝置開發出來。

　　參考文獻:

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