农村配电网常用无功补偿方式

浅析农村配电网常用无功补偿方式【摘要】本文首先介绍农村配电网无功功率补偿的必要性，分析农村配电网负荷与电网结构的特点，最后对农网中常用的三种无功补偿方式进行分析。

【关键词】配电网；无功补偿；负荷；补偿容量
引言
随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。

然而，农村配电网建设却严重滞后，网架薄弱，设施老化，线路长.线径小，配电变压器也大部分存在高能耗向题，网络损耗问题日益突出。

因此，加强农村配电网无功补偿的优化配置，保持无功平衡，对于保证电能质量、降低电网损耗、提高电网的输送能力和设备利用率具有重要的作用和意义。

1.无功功率补偿的必要性
随着农村电网的发展和负荷的增长，尤其是大量家电等低功率因数电器进入农村家庭，使农村低压电网的功率因数更趋下降。

对中低压配电线路实施无功补偿与其他补偿方式相比，补偿后有更好的效益，因此对农村中低压配电网进行无功补偿很有必要。

2.农村配电网负荷与电网结构的特点
目前，农村配电网无功负荷主要有三部分组成：①配电变压器
的空载无功功率损耗；②农网中专用变压器用户的感性负载；③农村排灌、打水使用电动机。

季节性强是农村电网负荷的主要特点。

在收割稻子时节或抗早排涝期间，变压器处在满负荷运行状态，而在非农灌高峰用电期间，变压器负载率较低，只需提供群众生活用电。

现在农村配电网的网络结构上还存在着很多不足，如部分中压配电线路的供电半径过长；低压线路截面过小，供电半径过长；配电站、配电变压器布点太少；部分设备是利用原有的旧设备，电能损耗大，供电可靠性低等。

3.农村配电网无功补偿方式
3.1电力电容器补偿
无功功率补偿的目标是实现无功功率就地平衡，针对农村三种无功负荷，通常采用的补偿方式有三种：随器补偿（随配电变压器补偿）、随机补偿（随电动机补偿）、跟踪补偿（随专用变压器大用户补偿）、配电网杆上的无功补偿方式
1）随器补偿：随器补偿是指将低压电容器接在配电变压器二次侧，主要补偿配电变压器空载无功的补偿方式。

农网配电变压器，尤其是综合配电变压器，普遍存在“大马拉小车”现象。

在负荷低谷时接近空载，配电变压器在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功。

配电变压器空载无功损耗是农网无功负荷的主要部分。

对于轻负载配电变压器而言，这部分损耗占供电量比例较
大。

随器补偿由于补在低压侧，故接线简单、维护管理方便、且可有效地补偿配电变压器空载无功损耗，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器的利用率，降低线路无功损耗，是目前补偿配变无功的有效手段之一。

由于随器补偿属于固定补偿，能有效地限制农网无功损耗，补偿效果好，具有较高的经济性，因此提倡在各个容量等级的配电变压器上进行。

确定随器补偿电容器的容量可参照表1。

随器补偿只能补偿配电变压器的空载励磁无功功率q0。

如果补偿容量qc>q0，则在配电变压器功率接近空载时造成过补偿，而且理论分析、试验以及运行经验均表明，当出现配电变压器非全相运行时，易产生铁磁谐振。

因此推荐选用qc=（0.95～0.98） q0。

一般将随器补偿的电容器安装在配电变压器的低压控制箱内。

对于100 kva及以上的配电变压器采用在配变处安装电容器自动投切补偿装置，根据台区的负荷情况确定补偿的容量。

因为这种补偿方式的补偿容量不宜过大，而是要与低压电动机的随机无功补偿的方式结合起来，使低压线路上的无功功率得到就地补偿。

2）随机补偿：将电容器直接接到低压电动机处。

采用这种补偿方式的电容器及电动机通常共用一套控制设备，与电动机同时投入、同时退出。

容量在5 kw及以上的单台电动机，都应采用随机补偿方式，补偿容量qc为：
通常推荐= （0.95～0.98）式中：为额定电压；为电机空载
电流；为补偿电容器容量。

一般电容器补偿容量不大于电动机的励磁无功，以防产生谐振过电压。

用于随机、随器补偿的电容器应选用干式低压自愈金属化膜电容器，并满足额定电压、环境温度等工作条件。

对于排灌打水电动机电容补偿容量可适当加大，大于电机空载无功负荷，但要小于额定无功负荷。

由于排灌电动机在带有水泵机械负载时断电，这时电机转速急剧下降，即使补偿容量略大于电机空载无功负荷，也不会产生自激过电压。

对于排灌用普通电动机，补偿容量为： qc= （0.5～0.6）pe
式中：qc为补偿容量，kvar；pe为排灌电动机额定有功功率，kw。

一般，电机的年运行小时数大于1000 h，选用随机补偿较其他补偿方式更经济，用户的投资可在1～2年内全部收回，补偿电动机无功负荷效果最佳。

3）跟踪补偿：是指将低压电容器组补偿在专用变压器大用户低压母线上的补偿方式。

凡配电容量在100 kva及以上的用户，根据其用电性质，都应考虑安装低压集中补偿装置，其补偿容量取决于用电负荷的大小、类型以及随机补偿的容量。

补偿电容器的固定连接组可起到相当于随器补偿的作用，补偿用户的无功基荷；也可投切连接组用于补偿无功峰荷部分。

投切方式可分为自动和手动两种。

一般用户负荷有一定的波动
性，故推荐选用自动投切方式，采用无功补偿自动投切装置。

此种装置可较好地跟踪无功负荷变化，运行方式灵活、运行维护工作量小。

对于较大的乡镇企业用户，采用跟踪补偿比随机、随器补偿能获得更好的补偿效果，而且不需要提高补偿度，并可适当调整各组电容器的运行时间，使其寿命相对延长，从而减少电器的购置更新费用。

但是，跟踪补偿所需的自动投切装置较随器、随机补偿的控制保护装置复杂，功能更完善，初期投资也大一些。

选择自动投切装置应特别注意其性能和质量，必须满足以下五个条件：
（1）能根据无功负荷的变化自动投切电容器组，使功率因数保持在0.95以上且不过补偿；
（2）能实现电容器组自动循环投切，使电容器、接触器使用机率接近、延长使用寿命；
（3）元器件性能稳定可靠，受环境影响小，便于维护；
（4）具有过电压保护功能；
（5）在轻负荷时，不会引起电容器组投切振荡现象。

3.2三种方式的适用范围
随器补偿应用于补偿配电变压器空载无功，属于固定补偿方式，补偿容量不宜超过配电变压器空载无功。

此种补偿方式可削减农网无功基荷。

对于大量的农村配电变压器，均应采用随器补偿。

随机
补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿励磁无功为主。

排灌、打水用电动机可适当加大补偿容量。

此种方式可较好地限制农网无功负荷。

年运行小时数在1000 h以上的电机，采用随机补偿比其它补偿方式更经济，补偿设备投资可在1～2年内收回。

跟踪补偿适用于专用配电变压器用户。

可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好，且电容器组可得到较前两种方式更可靠的保护。

在跟踪补偿与随机、随器补偿的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

4.结语
农村配电网无功补偿现在已经成为了确保电网经济而安全运行的重要途径和主要手段，是促进电压质量进一步提升和降低电能消耗的关键性举措。

尤其是在科学技术快速发展的今天，人们的生活水平不断提高，而伴随着的是用电需求量也逐渐增多，对用电质量的要求也愈来愈高。

优化农村配电网中无功补偿方式将对人们的生活大有裨益。

参考文献：
[1]张勇军，任震，本河等.于配网潮流计算的杆上无功补偿优化算法研究〔j〕.华南理工大学学报，2001；29（4）：22-25
[2]李颖峰，低压配电网无功补偿方式以及优化研究[j]电气应用.2008（19）。