鄭英杰

【摘 要】無(wú)功補(bǔ)償是日常運(yùn)行中最常用、最有效的節(jié)能降損技術(shù)措施，而無(wú)功分散補(bǔ)償更是實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，對(duì)于降低供電線損，提高配網(wǎng)供電能力，改善電壓質(zhì)量都有重大意義，所以，在配電網(wǎng)建設(shè)與改造中應(yīng)大力應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。合理選擇無(wú)功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低有功網(wǎng)損和減少發(fā)電費(fèi)用。文章通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)的分析，提出了配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償工程應(yīng)注意問(wèn)題和相關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；配電網(wǎng)；無(wú)功補(bǔ)償；措施

0.前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，配電網(wǎng)的負(fù)荷不斷增加。尤其是感性負(fù)荷的比例不斷提高，加大了峰谷電壓的波動(dòng)和電網(wǎng)的線路損耗。同時(shí)，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，配電網(wǎng)的規(guī)模也越來(lái)越龐大，越來(lái)越復(fù)雜，仍然憑借過(guò)去簡(jiǎn)單電網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制補(bǔ)償設(shè)備的配置，已經(jīng)不能使配電網(wǎng)的電壓和有功損耗得到有效控制。一方面，無(wú)功不足將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低，用電設(shè)備不能充分利用，甚至?xí)l(fā)電壓 崩潰等一系列事故，如1970年美國(guó)紐約大停電和1987年?yáng)|京大停電都是由于高峰負(fù)荷 時(shí)無(wú)功不足而造成電壓崩潰，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。無(wú)功過(guò)剩也會(huì)惡化系統(tǒng)電壓，危害系統(tǒng)和設(shè)備的安全，而且過(guò)多的無(wú)功備用又會(huì)浪費(fèi)不必要的投資。另外，假如系統(tǒng)僅以發(fā)電機(jī)無(wú)功出力來(lái)平衡無(wú)功，將會(huì)有大量無(wú)功在系統(tǒng)中流動(dòng)，使線路電壓降增大、線路損耗增加、供電的經(jīng)濟(jì)性下降?？傊?，合理的無(wú)功電源配置能有效的降低網(wǎng)損，保證電壓質(zhì)量、預(yù)防事故發(fā)生或防止事故的擴(kuò)大，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性。

1.無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分；一是有功功率；二是無(wú)功功率.直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，熱能，化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱(chēng)為有功功率；不消耗電能；只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱(chēng)為無(wú)功功率，如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能.而大部分的工廠企業(yè)的設(shè)備都為感性負(fù)載，如：變壓器、電動(dòng)機(jī)，電流在電感元件中作功時(shí)，電流超前于電壓90℃.而電流在電容元件中作功時(shí)，電流滯后電壓90℃.在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180℃.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能作功的能力，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡览怼?/p>

2.實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

2.1對(duì)電壓的影響

2.2對(duì)線損的影響

3.電力電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)施措施

3.1 補(bǔ)償原理

所謂電容器補(bǔ)償，就是在變電所母線或用電設(shè)備上并聯(lián)電力電容器，從而提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。

現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)電器設(shè)備均為感性電抗，從而導(dǎo)致電流I（R+L）置后于電壓一個(gè)相位角φI， 并聯(lián)電容器以后，即我們引入一個(gè)超前電流IC，使得φ1接近于零值，從而達(dá)到不使供電設(shè)備傳輸過(guò)多無(wú)功的目的。

3.2 補(bǔ)償方式

從電力網(wǎng)無(wú)功功率的損耗來(lái)看，各級(jí)電網(wǎng)和輸配電設(shè)備均消耗一定無(wú)功，為了更好的提高電壓質(zhì)量降低線損應(yīng)采用“整體補(bǔ)償”和“分散補(bǔ)償”相結(jié)合的補(bǔ)償原則。

所謂整體補(bǔ)償，就是將一定容量的電容器裝于變電所的10kV母線上，用以大體平衡整體變電所的無(wú)功功率，以保證上一級(jí)供電線路的功率因數(shù)，減少了高壓線路的無(wú)功損耗。

所謂分散補(bǔ)償，就是指將一定容量的電容器裝設(shè)于無(wú)功損耗較大（或者說(shuō)是功率因數(shù)較低）的低壓用戶端，從而平衡過(guò)多無(wú)功，不向線路反送，降低了配電線路中的無(wú)功電流，使配電線路的有功損耗變小。

3.3 最優(yōu)補(bǔ)償

實(shí)際補(bǔ)償過(guò)程中，電容器容量的選擇是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，如果我們選擇的容量過(guò)小，則起不到很好的補(bǔ)償作用；如果容量選擇過(guò)大，使供電回路電流í的相位超前于電壓ù，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償，將會(huì)引起變壓器二次電壓升高，導(dǎo)致電力線路及電容器自我的損耗增加。

在變電所補(bǔ)償電容的選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合網(wǎng)內(nèi)無(wú)功潮流的分布及配電線路用戶的無(wú)功補(bǔ)償水平來(lái)考慮，由于變電所一般均設(shè)兩臺(tái)變壓器、二次側(cè)接線又可分兩段接線，為了適應(yīng)變壓器分臺(tái)運(yùn)行和二次側(cè)分段運(yùn)行及檢修方便，補(bǔ)償電容器組以分裝兩組為易，其容量一般均能適應(yīng)輕載無(wú)功負(fù)荷（接近主變空載運(yùn)行）及平均無(wú)功負(fù)荷（接近主變正常無(wú)功負(fù)荷）一般按主變?nèi)萘康?0%-20%確定。

4.小結(jié)

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償是配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。它不但能提高發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增強(qiáng)線路的輸送能力，改善電網(wǎng)電壓的質(zhì)量，而且能夠顯著降低配電網(wǎng)的線 路損耗。所以，研究配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)、改善電網(wǎng)電壓的質(zhì)量、降低電網(wǎng)的有功損耗、充分利用電氣設(shè)備，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，乃至對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行等方面都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 [科]