农网中如何做到无功补偿优化配置

农网中如何做到无功补偿优化配置
[摘 要] 无功补偿优化配置是一个系统性工作，既要
做到降低线损，又要能够改善电压，在具体实施时，要统筹
兼顾，以“集中补偿与分散补偿相结合，分散补偿为主；高
压补偿与低压补偿相结合，低压补偿为主；降低线损与改善
电压相结合，降损为主”的原则进行配置，采用科学合理的
无功优化补偿模式，逐步规范和加强农村电网无功优化建设
工作，增强全网的无功补偿和电压调控能力，提高无功综合
管理水平，实现无功精细化管理，提高电网经济运行水平和
电压质量，将为新农村电气化建设及农网改造升级工程建设
做出更大的贡献。

[关键词] 无功补偿 优化配置 补偿模式
当前，煤电矛盾突出，全国很多省份在用电淡季已经
出现拉闸限电，尤其是在夏季供电高峰时，供电形势可想而
知。农村电网处于电力系统的末端，传输距离长，降压层次
多，运行状态受运行方式和负荷变化的影响较大。而且农网
中分布着大量的中、小容量的配电变压器和异步电动机，无
功消耗大、电压质量较差、线损率较大，因此做好农网无功
优化配置工作已刻不容缓。
1、无功补偿设备配置原则和调整手段
在无功补偿设备的配置上，主要是考虑分层分区就地
平衡的原则：对于220KV及以上电网，宜力求保持各电压层
面的无功功率平衡，尽可能使这些层间的无功功率流动减
小，以减少通过降压变压器传输无功功率时产生的大量消
耗；对于110kV及以下供电网的无功补偿，遵循用户就地补
偿是最大的原则，实现无功功率的分区和就地平衡，防止电
压大幅波动。无功分布调节的主要手段包括调节发电机的无
功功率输出、投切电容器、调节变压器的分接头以及改变系
统的运行方式等。
2、无功补偿优化配置的依据
用电容器补偿降低了电能损耗，提高了电网运行的经
济性，但装设电容器需要一定的投资，而电容器本身也有一
定的电能损耗，当补偿容量增大时，这方面的支出也随着增
大，又降低了电力网运行的经济性。综合考虑，一般经济上
合理的补偿容量，可以按年计算费用最小来决定。由于农网
负荷变化较大，并非功率因数越高越好，从综合经济效果和
防止过电压角度考虑，宜采用“欠补偿”，防止低谷负荷或
低负荷时的过补偿而引起的过电压现象。在无功负荷较集中
的地方实行就地补偿，同时按网损微增率或无功负荷最优分
布原则分配补偿容量，力求最佳经济效益。
根据《功率因数调整电费办法》和《电力系统电压和
无功管理条例》的规定，高压供电的工业及装有带负荷调整
电压设备的用户，功率因数为0.95以上，其他电力用户功率
因数为0.9及以上，农村公用配电变压器不低于0.85，100kVA
以上的电力用户不低于0.9。当电网需要增设的容量确定后，
应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的总
原则，合理配置无功容量，以便取得最大的综合补偿效益。
3、农村电网无功补偿优化配置方法
电力电容器是目前电力系统在农网推广的主要无功电
源之一，农网中装设一定数量的固定电容器和自动投切无功
补偿装置，一定程度上起到了降低网损、改善电压质量的作
用。农网无功优化是一个多变量多约束的混合非线性问题，
需要综合考虑农网全网运行情况，确定系统的最优补偿点和
最佳补偿容量。农网无功优化补偿策略主要体现在：高压网
以变电站集中补偿为重点，中压网以10KV线路补偿和配电
变压器低压侧集中补偿为重点，低压网及以下用户侧以分散
补偿为重点。
3.1变电站集中补偿模式与分析
变电站集中补偿主要是在变电站10KV母线侧进行集
中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿
器等，主要目的是就近向配电线路前段（靠近变电站前段的
线路）输送无功，改善电网的功率因数、提高终端变电站的
电压和补偿主变压器的无功损耗，适当兼顾负荷侧的无功补
偿，同时具有调压功能。这些补偿装置一般连接在变电站的
10kV母线上或高压供电用户降压变电站母线上。
根据采用不同的无功补偿装置主要可分为电容器固定
补偿以及自动投切无功补偿两种模式，具有管理容易、维护
方便等优点，但目前在农网应用集中补偿存在一些缺点，具
体表现在：农网负荷季节性强，设备负荷率低，变电站无功
补偿容量很难适应季节性和昼夜负荷大幅度变化的无功需
要；变电站以下用户消耗的无功功率仍需要通过配电线路长
距离输送，经济效果受到很大限制；采用大容量无功补偿装
置自动投切，在运行上势必出现频繁操作，而且在投入较大
补偿容量时会因合闸涌流对线路产生冲击等。
3.2 10KV配电线路无功优化补偿模式与分析
农网配电线路广泛采用大树干、多分枝的单向辐射型
供电方式，这些线路一般都具有负荷率低、负荷季节性波动
大、配电变压器的平均负荷率低、供电半径长、无功消耗多、
功率因数低、线路损耗大以及末端电压质量差等特点。在配
电线路上进行分散补偿，主要是补偿线路上感性电抗所消耗
的无功功率和配电变压器的励磁无功功率损耗，能有效改善
电力线路的运行性能，降低电能损耗，提高线路末端电压。
分散补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的
原则，尽可能减少主干线上的无功电流，一般对于均匀分布
无功负荷的配电线路，其补偿容量和安装位置按2n/(2n+1)(n
为安装地点数，n为不小于1的整数)规则，当n=3时，安装
地点和容量如图1所示。
图1 三组线路电容器补偿图
配电线路上电容器的安装组数越多， 降损效果越大，
但这给运行维护带来不便，相应地增加了工程投资，而且随
安装组数增加，对应于增加单位补偿容量所得到的无功线损
下降率减少，因此，一般对于均匀分布负荷的配电线路，以
安装一组补偿电容器为宜，最多两组就足够了。当无功负荷
沿配电线路非均匀分布时，可在负荷较大的分支线上，各配
置一组电容器，安装地点在距支线Ｔ接点2/3处，补偿容量
为支线无功负荷平均值的2/3；在干线距首端2/3处配置一组
电容器，容量为经支线补偿后全线剩余无功负荷的2/3。每
个补偿点的容量不宜超过100～150kvar。
线路补偿重点是对长线路（干线超过12kM的）负荷大
（超过经济电流密度）的配电线路进行补偿，对于那些负荷
小的线路（铁损70%以上的）暂不宜安装，以防深夜电压过
高进一步增加铁损，以致增加线损。对线路较长、负荷轻且
较为集中的中压馈线，可只进行线路补偿。
3.3配变低压侧集中补偿（随器补偿）模式与分析
配变低压侧集中补偿就是在配变低压侧安装无功补偿
装置，实现低压电网无功就地平衡，在目前农网中应用较普
遍。配变低压侧集中补偿，主要补偿配电变压器及其无功负
荷消耗的无功功率，实现低压台区就地无功平衡，有效减少
配电变压器和配电线路的损耗。但对配电变压器逐台补偿，
会使补偿总量加大，补偿工程的投资增大，运行维护工作量
大，因此目前我国电压无功管理规定中仅明确要求对
100KVA及以上的配电变压器或有特殊需求的小容量变压器
进行无功补偿。
配变低压侧集中补偿的优点是补偿后功率因数可明显
提高、降损节能效果较好。但由于配电变压器的数量多、安
装地点分散，因此补偿工程的投资较大，运行维护工作量大。
如果10KV线路长、负荷重、功率因数低，可采用配变低压
侧集中补偿与线路补偿相结合的方式。配变低压侧集中补偿
可使低压配电台区实现分层、分区就地平衡，线路补偿用于
补偿线路无功基荷和未进行无功补偿的配电变压器空载损
耗部分，可有效提高线路功率因数，大幅度降低线路损耗。
3.4低压电网及以下用户侧无功优化补偿模式与分析
低压电网及以下无功优化补偿主要针对低压电网末端
用户侧的电动机随机补偿。电动机消耗的无功功率约占整个
低压电网消耗无功功率的60%～70%，提高电动机的自然功
率因数可有效降低低压电网的电能损耗。低压用户侧无功补
偿依据选取的补偿位置和补偿方式不同，可分为电动机就地
补偿、配电室集中补偿以及电动机就地补偿+配电室集中补
偿几种模式。就地补偿适用于用电设备负荷平稳、连续运行
以及环境正常的场合，电动机功率不宜太小，一般年运行时
间在1500h及以上，输出功率在5KW及以上的电动机宜于
采用就地无功补偿。
无功补偿优化配置是一个系统性工作，既要做到降低
线损，又要能够改善电压，在具体实施时，要统筹兼顾，以
“集中补偿与分散补偿相结合，分散补偿为主；高压补偿与
低压补偿相结合，低压补偿为主；降低线损与改善电压相结
合，降损为主”的原则进行配置，采用科学合理的无功优化
补偿模式，逐步规范和加强农村电网无功优化建设工作，增
强全网的无功补偿和电压调控能力，提高无功综合管理水
平，实现无功精细化管理，提高电网经济运行水平和电压质
量，将为新农村电气化建设及农网改造升级工程建设做出更
大的贡献。■