嚴(yán) 偉

山西省電力公司晉城供電分公司，山西晉城 048000

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)的探討

嚴(yán) 偉

山西省電力公司晉城供電分公司，山西晉城 048000

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于電力的可靠性和高質(zhì)量都有了新的要求，而目前電網(wǎng)系統(tǒng)存在著無功分布不盡合理，甚至有的地區(qū)無功嚴(yán)重不足，電壓普遍較低的狀況，電力系統(tǒng)無功分布是否合理，直接關(guān)系到電能質(zhì)量的優(yōu)劣，甚至直接影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文介紹了無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)和重要意義，并結(jié)合筆者自身實(shí)踐對(duì)無功補(bǔ)償?shù)姆绞阶隽撕?jiǎn)要探討。

電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；技術(shù)

0 引言

目前，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅猛，電網(wǎng)快速擴(kuò)張，電力負(fù)荷飛快增長(zhǎng)，電壓等級(jí)越來越高，電網(wǎng)、發(fā)電廠以及單機(jī)容量也越來越大，電網(wǎng)覆蓋的地理面積在不斷擴(kuò)大。但是，由于地理環(huán)境、燃料運(yùn)輸、水資源及經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模等諸多因素的影響，致使電源分布不均衡，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)良的電能質(zhì)量，就必須解決遠(yuǎn)距離輸電、電壓調(diào)節(jié)及無功補(bǔ)償?shù)纫幌盗袉栴}。

電壓是電能質(zhì)量的主要質(zhì)量指標(biāo)之一，直接影響著電網(wǎng)的穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、線路損耗、用電單耗和人民生活用電。而無功功率是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素，可以說，電壓?jiǎn)栴}本質(zhì)上就是無功問題，解決好無功補(bǔ)償問題意義重大。

1 無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/h2>

1.1 變電站集中補(bǔ)償方式

針對(duì)輸電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置主要是并聯(lián)電容器，主要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)、提高終端變電所的電壓和補(bǔ)償主變的無功損耗。這砦補(bǔ)償裝置一般連接在變電站的二次電壓母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但是這種方案對(duì)配電網(wǎng)的降損沒有作用。

1.2 低壓集中補(bǔ)償方式

目前，行業(yè)較普遍采用的另外一種無功補(bǔ)償方式是在配電變壓器380V側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償。通常采用自動(dòng)補(bǔ)償控制器控制的低壓并聯(lián)電容器柜，容量在幾十至幾百不等，根據(jù)用戶負(fù)荷水平的波動(dòng)投入相應(yīng)數(shù)最的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。主要目的是提高專用變用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，對(duì)配電網(wǎng)和配電變的降損有一定作用，也有助于保證該用戶的電壓水平。這種補(bǔ)償方式的投資及維護(hù)均由專用變用戶承擔(dān)。目前，國(guó)內(nèi)各廠家生產(chǎn)的自動(dòng)補(bǔ)償裝置通常是根據(jù)功率因數(shù)來進(jìn)行電容器的自動(dòng)投切的，也有為了保證用戶電壓水平而以電壓為依據(jù)進(jìn)行控制的。這種方案雖然有助于保證用戶的電能質(zhì)量，但對(duì)電力系統(tǒng)并不可取。因?yàn)殡m然線路電壓的波動(dòng)主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時(shí)，無功的投切量可能與實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)，出現(xiàn)無功過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。對(duì)配電系統(tǒng)來說，除了專用變壓器之外，還有許多公用變壓器。而面向廣大家庭用戶及其他小型用戶的公用變壓器。由于其通常安裝在戶外的桿架上，進(jìn)行低壓無功集中補(bǔ)償則是不現(xiàn)實(shí)的，難于維護(hù)、控制和管理，且容易成為生產(chǎn)安全隱患。這樣，配電網(wǎng)的補(bǔ)償度就受到了限制。

1.3 配電線路補(bǔ)償方式

由于配電網(wǎng)中大量存在的公用變壓器沒有進(jìn)行低壓補(bǔ)償，使得補(bǔ)償度受到限制。由此造成很大的無功缺口需要由變電站或發(fā)電廠來填，大量的無功沿線傳輸使得配電網(wǎng)網(wǎng)損仍然居高不下。因此，可以采用10kV戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上(或另行架桿)進(jìn)行無功補(bǔ)償，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠(yuǎn)離變電站，存在保護(hù)不易配置、控制成本高、維護(hù)工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限制等工程問題，桿上無功優(yōu)化補(bǔ)償必須結(jié)合實(shí)際情況要求來進(jìn)行，補(bǔ)償點(diǎn)不能太多，控制方式應(yīng)簡(jiǎn)化，補(bǔ)償?shù)娜萘坎灰诉^大，接線宜簡(jiǎn)單，保護(hù)方式也應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)化。配電線路無功補(bǔ)償主要是針對(duì)10kV饋線上沿線的公用變所需無功進(jìn)行補(bǔ)償。其有投資較小、回收快，補(bǔ)償效率較高，便于管理和維護(hù)，適合于功率因數(shù)較低且負(fù)荷較重的長(zhǎng)配電線路。

1.4 用戶終端分散補(bǔ)償方式

目前，電力用戶的用電量大幅增長(zhǎng)，企業(yè)、廠礦和小區(qū)等對(duì)無功需求都很大，直接對(duì)用戶末端進(jìn)行無功補(bǔ)償，能極大降低電網(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡(luò)的電壓水平。對(duì)于像企業(yè)和廠礦中的電動(dòng)機(jī)這些容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備無功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償，而對(duì)于小區(qū)用戶終端，其用戶負(fù)荷小、波動(dòng)大、地點(diǎn)分散、無人管理，因此應(yīng)該開發(fā)職能免維、體積小、易安裝，造價(jià)低功能完善的新型低壓終端無功補(bǔ)償裝置。用戶終端分散補(bǔ)償可以降低線損率，減小電壓損失，改善電壓質(zhì)量，進(jìn)而改善用電設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行條件，且能釋放系統(tǒng)能量，提高線路的供電能力。但由于低壓無功補(bǔ)償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負(fù)荷波動(dòng)的不同時(shí)性，造成大量電容器在較輕載時(shí)的閑置，降低了設(shè)備的利用率。

2 結(jié)論

從實(shí)踐角度來講，無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)往往放在用戶側(cè)，只注意補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)，而忽略電力系統(tǒng)整體角度，要通過計(jì)算全網(wǎng)的無功潮流，確定配電網(wǎng)的補(bǔ)償方式、最優(yōu)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。另外，電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時(shí)也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時(shí)會(huì)對(duì)電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞，并且由于電容器對(duì)諧波的放大作用，將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。因而做無功補(bǔ)償時(shí)必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又需要補(bǔ)償無功的地點(diǎn)，應(yīng)考慮增加濾波裝置。此外，無功倒送會(huì)增加配電網(wǎng)的損耗，加重配電線路的負(fù)擔(dān)，是電力系統(tǒng)所不允許的。尤其是采用固定電容器補(bǔ)償方式的用戶，則可能在負(fù)荷低谷時(shí)造成無功倒送，應(yīng)給予足夠重視。

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TM7

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1674-6708（2010）28-0174-02

嚴(yán)偉，助理工程師，工作單位：山西省電力公司晉城供電分公司電能計(jì)量中心，主要從事電能計(jì)量工作