【解析】電網無功補償及補償效益分析

      無功補償能提高系統電壓水平，增強電網穩定裕度，降低線損，并由此產生經濟效益。為了確保功率因數達到考核指標，保證電網供電的政策運行，無功補償就顯得尤為重要。本文著重對無功補償在電力電網中的應用進行分析。

      無功補償是電力網建設和改造的重要組成部分，它是保持網絡無功平衡，提高電壓質量，降低網絡損耗的有效措施，是降損措施中投資少回報高的方案。通過無功補償來降低網損和提高電壓是一種投資少回報高的方案。因此，解決好配電網絡無功補償以及效益分析的問題，對節能降損有著重要的意義。

1、配電網無功補償所面臨的具體問題

      隨著當前配電網無功補償水平的全面發展，低壓側無功補償這一項補償措施于配電體系里也逐漸開始全方位的普及。補償方式自靜態至動態，自有觸點至無觸點皆獲得了極為實際的現實經驗。但在實踐普及的過程中，也相應地暴露了部分需要重視的問題。

1.1 優化升級

      現階段，無功補償的起始視野通常都集中于用戶側，只關注對用戶的功率因數補償。但是，如果要完成卓有成效地降低損耗，就必然需要自整個電力系統的視野出發，利用分析所有電網的無功潮流，具體地制訂出配電網補償方式、地點以及優化容量，才可以在應用少量資金的前提下，發揮出最優質的實際效益。無功補償優化升級的配置目標是能夠確保配電網電壓作用能力的同時，最大限度地降低電網消耗。因為其需要對無功補償之后的運行費用和與此相對應的裝置成本同一階段下最小化，其計算十分繁瑣。

1.2 量測問題

      如今，10kV配電網線路中的負荷點通常沒有電能表統計，而且工作人員的專業能力、職業素養以及管理水平存在極大的差異性，在進行電能表實際統計時，缺乏一定的準確性，這不僅增加了民眾與電力系統的矛盾可能，也帶給配電網無功優化計算造成了極大的阻礙。380V終端用戶往往只進行了有功電能表的裝置，無法實現功率因數的測量。當然，這也是低壓無功補償無法普及的重要因素。

1.3 無功倒送

      無功倒送會極大的加強配電網的耗損程度，增強線路所承受的壓力，這在整個電力系統中是無法被允許的。特別是通過了補償方式屬于固定電容器的用戶，在一定程度上負荷低谷階段形成無功倒送問題，無功功率倒送危害應當受到足夠重視。

1.4 諧波

      電容器自身基本擁有具某種程度的抗諧波水平，但抵抗的同時也會擴大諧波的副作用。一旦諧波處于相對飽和狀態下，便容易對電容器壽命造成影響，有時會直接使得電容器損壞。不僅如此，電容器在放大諧波水平的過程，會讓系統中諧波干擾更加嚴重。因此，在行無功補償的過程中，就一定要綜合考衡關于諧波的管束工作，在存在比較嚴重的諧波干擾的同時，也需補償無功地點，權衡之下，可以加設濾波設備。

2、電力電網中無功補償的使用

      般無功補償設備是在用戶的負載點或者配電室進行補償，供電部門會與用戶進行協商，鼓勵用戶在用電處安裝無功補償設備，減少電費支出，進而提高功率因數，使功率因數符合考核標準。相關資料表明，無功功率約有40%是消耗在變壓器和電線線路，剩余的則消耗在客戶的用電設備中。為此，供電部門要與用戶加強溝通，共同做好無功補償設備的配置，保證電力資源的高效合理使用，減少能源浪費。

2.1 無功補償設備的選定

      無功補償設備的選定要按照合理布局、就地平衡、全面規劃的原則。保證電力電網的無功補償取得最佳的經濟效益和社會效益。合理的無功補償設備容量設定是決定其是否能夠實現節能降耗的重要因素，在實際工作中，電力企業首先要根據不同的負荷隋況，以及供電部門的要求確定無功補償后應該達到的功率因數，然后計算無功補償設備應具有的實際容量大小。

2.2 并聯電容器的無功補償

      提高功率因數最常用的辦法就是與電感性負載并聯靜電電容器，并聯補償的電力電容器，根據電壓高低的不同內部接線也不同，高壓電容器組一般宜接成中性點不接地星形;低壓變壓器組一般結成三角形。目前我國使用的補償方式有單獨就地補償、低壓集中補償、高壓集中補償三種。

(1)單獨就地補償

      相比其他兩種補償方式，單獨就地補償的補償范圍最大，補償效果也最好，電力企業一般優先采用這種方式進行補償。單獨就地補償的電容器組是使用電設備自身的繞組電阻來放電，它是將并聯補償電容器組裝在需要進行補償的用電設備附近，它可以直接補償安裝部位的變壓器和所有高低壓電線線路的無功功率。

(2)低壓集中補償

      低壓集中補償主要用于補償高壓配電線路、電力系統以及車間變電所低壓母線前車間變電所的無功功率，可以使用專門的放電電阻或者白熾燈的燈絲進行放電，使用成本較低，運行和維修也比較方便安全。

(3)高壓集中補償

      高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6～10kV母線上，因此，這種補償方式只能補償6～10kV母線前的所有線路的無功功率，而母線后的電線線路的無功功率得不到有效補償。

3、無功補償的效益分析

      在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接與電力系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。

      (1)節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接經濟效益是明顯的，因為在國家電價制度中，從合理利用有限電能觸發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。可見，提高功率因數對企業有著重要的經濟意義。

      (2)提高設備的利用率。對于原有供電設備來講，在同樣有功功率下，因功率因數的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經過的變壓器、開關和導線等供配電設備都增加了功率儲備，從而滿足了符合增長的需要;如果原網絡已趨于過載，由于功率因數的提高，輸送無功電流的減少，使系統不至于過載運行，從而發揮原有設備的潛力;對尚處于設計階段的新建企業來說則能降低設備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。工業用戶合理配置無功補償，可提高功率因數，提高設備的出力率，降低電費的支出，獲得可觀的經濟效益，同時也能改善電網的功率因數和電壓質量，提高電力系統的供電穩定性。

      在進行無功補償設備配置和管理的過程中，堅持集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主，對分散補償的配置要從實際出發，確保無功補償之后可以達到功率因數的審核標準。對于供電公司而言，無功補償設備過于分散，導致企業的設備維護量大，工作難度較大，為此，大多采用變電站集中補償和配變就地分散補償相結合的方式。

      能源建設是我國國民經濟建設的戰略重點之一，在進行能源建設的過程中，我國堅持貫徹實施科學發展觀，要求相關部門在加強能源開發的過程中，不斷提高資源的使用效率，使有限的能源發揮盡可能多的經濟效益，同時減少在使用過程中的能源浪費。為此，在電力電網內出現大負荷欠補償時，供電企業、發電企業和用電企業要協同合作，共同把無功補償工作搞好。電力電網通過無功補償節約電能，不僅可以降低工廠的生產成本，而且可以為國家積累更多的財富，促進國民經濟的快速可持續發展。

4、結語

      電力電網中使用電容器進行無功補償，一方面，可以使電網中的功率因數和電壓在每個使用時段內都可以達到審核標準;另一方面，可以降低電網的有功損耗，節約電能，提高電網運行的合理性、科學性。無功補償的使用，可以促使電力企業進一步改善電能質量，節能降損，提高輸變電設備的有功出力，使有限的電能更好地為人民服務，為社會主義服務。