电压质量视角下的配电网无功功率优化研究

摘 要：随着我国经济的快速发展，电力系统也得到了较快的发展，确保电力系统安全是电力企业的一项必要和重要的工作。电力工程中电力系统的配网结构对电压的质量影响着电力系统的稳定性能。本文通过配网结构对电压质量的影响以及无功补偿的策略进行分析探讨，得出相应的见解和体会，希望给相关行业和从业人员带来借鉴和参考。

关键词：配网结构；电压质量；无功补偿

现代化的社会发展建设离不开稳定的电力资源的保证，电力资源在提升人民物质生活、文化生活方面有着特殊的意义。尽管，我国经济发展水平相比原来已经有了较大的提升，但是电力工程的配网结构相对较为落后， 生产效率和企业效益相对较低， 这给电力企业的发展带来了一定的困难。面对国内外相关行业的竞争，必须加快电力工程配网结构深化改革，通过减小配网结构对电压质量的影响，进而来提高企业的核心竞争力。

1. 配电网络的特点

配电网络是指在电力网中起电能分配作用的网络。通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧降压或直接后向用户供电的网络。架空或电缆配电线路、配电开关类设备、配电所、柱上变压器、配电箱等组成配电网络。

由于配电网的规模快速增长，所以设计时除保证用户供电可靠性外，如何保证电能质量和降低损耗是配电网的两个重要设计目标，中低压配电网故障频繁，但继电保护选择性配合困难，决定了中低压配电网必须采用与输电网不同的故障隔离方式。

2. 配网结构的分类

配网结构可以按照不同的分类方式进行分类。

2.1 按电压等级分类

按配电网电压等级可将配电结构分为：高压配电网（35-110KV），中压配电网（6-10KV），低压配电网（220-380V）；按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。

2.2 按配电网络接线分类

（1）放射式配电网络。降压变电所3～10千伏侧引出许多条单独线路，每条单独线路均向一个或几个配电变电所供电的接线方式。其主要特点有：维护方便，保护简单，便于发展；使用设备多，灵活性和可靠性差，线路及设备检修时，就要中断供电。

（2）树干式配电网络。由降压变电所3～10千伏侧引出一条或几条主干线路，每条主干线路可供几个配电所供电的接线方式。其主要特点有：当主干线发生故障时，连接这条主干线上的负荷均要停电比较放射式配电网络使用设备少，可使网络简化；接线比较灵活，易于增加或减少配电变电所的数目；任何一个配电变电所中的变压器均有切断设备，当某一台配电变压器故障时，并不影响其他配电变电所的供电。

（3）环状干线式配电网络。由降压变电所3～10千伏侧引出两条主干线路，每条主干线路可供给几个配电变电所，两条主干线之间通过隔离开关QS连接或断开。其主要特点有：供电的可靠性较高，当干线某出处发生故障时，只需要多有配电变电所短时停电（约30～40分钟）；这种网络要求操作水平较高，否则易发生误操作。

（4）混合式配电网络。由工作干线和公共备用干线混合组成的配点网络。正常运行时，由3～10千伏侧的各条工作干线供电给各配电变电所，公共备用干线处于不带电状态；当工作干线的某一段发生故障或检修时，将分段断路器QF1和该段进线端断路器QF2断开，手动或自动投入备用干线，即可恢复供电。其主要特点有：优点是供电可靠；缺点是敷设线路和建造配电变电所需要的投资很大。

3. 电压偏差合格率指标

衡量电能质量的一个重要指标是电压偏差合格率，根据不同的电压等级将其分A、B、C、D、E五類，C、D、E三大类是配网上的电压监测。主网的电压波动与调整，监控人员的责任心，VQC装置的动作正确率，用电户的无功补偿等都会影响电压。由于存在各电压兼职人员对配变的分接开关调整和设置不及时，配网供电半径较长，导致C、D、E类三类的电压合格率徘徊在98%左右。

电压合格率指标完成情况实行分级管理逐级上报的方式。电管站负责辖区低压用户客户端电压合格率（D类电压监测点）管理统计工作；营销部负责大用户客户端电压合格率（B、C类电压监测点） 管理统计工作；调度、输变电工区负责变电站母线电压合格率（A类电压监测点）管理统计工作；生产技术部负责公司各类电压合格率管理统计工作。各责任部门要按时向生产技术部上报统计数据，由生产技术部汇总上报上级部门。

4. 配电网的无功补偿与电压调整

4.1 相位补偿

功率因数补偿也称为相位补偿。当代人们所用的电器的结构多为电磁结构，工作时需要较大的励磁功率，这就会由于滞相致使用户的功率因数较低，一般在70%左右。励磁功率在配电网中流动为滞相的无功功率，不仅造成不必要的损耗、占用配电网容量，而且导致用户电压降低。以进相的无功补偿设备（如并联电容器）就近供给配电网或用户所需要的滞相无功功率为相位补偿，相位补偿可以减少无功功率在配电网中流动，改善电压质量，降低网损。

4.2 电压调整

为了保证用电电器有良好的工作电压必须对电压进行调整。配电网需要进行电压调整，避免受配电网电压波动的影响。配电网电压调整的措施包括：调压变压器调压、无功补偿调压以及中心调压。

（1）为弥补中心调压方式的不足可采用调压变压器调压进行局部调压。调压变压器有串联升压器、感应调压器以及有载调压变压器三种。靠改变电力网的无功潮流来实现调压变压器的调压作用，它本身励磁的需要而消耗无功功率，而且还不产生无功功率。但是当电网的无功电源不足时，调压效果不显著。如果调压变压器装设过多，拉低全网电压水平，增大网损，将加重配电网的无功功率消耗，严重时有可能造成恶性循环的趋向。

（2）无功补偿调压由于增加了电力网的无功电源，能起到改善电网电压的作用。装设于变电所内的无功补偿装置，还可采用分组投切的办法，对供电地区实行中心调压。

（3）利用地区枢纽变电所或发电厂进行中心调压，这种调压措施经济方便，但它不能改善电压分布，只能改变整个供电地区的电压水平。当供电地区的供电距离长短悬殊、地域比较广阔时，中心调压措施有顾此失彼的缺点，往往不能兼顾全区。

5. 无功功率的平衡与补偿

电力系统中无功功率电源不足，系统结点电压就要下降。电力系统必须具备足够的无功电源才能维持所要求的电压水平，以满足系统安全稳定运行的要求，以下对电力系统中的无功负荷构成、无功电源构成、电力系统无功功率平衡问题以及为改善系统无功功率不平衡而采取的补偿措施等方面进行阐述。

（1）电力系统中的无功负荷与无功损耗主要由用户与发电厂厂用电的无功负荷（主要是异步电动机）、线路和变压器的无功损耗、并联电抗器的无功损耗组成。

（2）电力系统中的无功电源。一是同步发电机以及过激运行的同步电动机，二是无功补偿电源包括电容器、静止无功补偿器和同期调相机，三是110KV及以上电压线路的充电功率。

（3）电力系统的无功平衡与补偿。无功补偿容量的配置应取分区平衡、分级补偿原则。

6. 结语

在电力工程中，需要掌控配网结构对电压质量的影响以及无功补偿的策略，进而提高电网供电质量，保证用户的用电安全。

参考文献

[1]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]李海波.配网结构对电压质量的影响与无功补偿策略分析[M].广东工业出版社，2013.

作者简介：

冯怡（1983-），女，硕士研究生，中级职称，从事工厂供配电设计工作。

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