龔太奎

[摘 要]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各大產(chǎn)業(yè)對(duì)電網(wǎng)的需求也增大，因此，電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行有著重要意義。在一些生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)載都會(huì)消耗無(wú)功功率，如果這些無(wú)功功率不加外界補(bǔ)償而從電網(wǎng)中獲取，則不利于電力的輸送與正常應(yīng)用。本文闡述了無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆诸?lèi)，探討了低壓配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?，并指出了無(wú)功補(bǔ)償時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]低壓配電網(wǎng)、無(wú)功補(bǔ)償、措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）08-0260-01

隨著供用電系統(tǒng)中感性用電設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛，且大多數(shù)用電設(shè)備功率因數(shù)不高，供用電系統(tǒng)中對(duì)無(wú)功功率的需求也越來(lái)超越大，給電網(wǎng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)，并影響到電網(wǎng)電能質(zhì)量。與此同時(shí)，越來(lái)越多的高級(jí)用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的要求不斷提高。配電網(wǎng)是電力網(wǎng)末梢，電壓低傳輸同樣電能產(chǎn)生的線損和電壓降要高于高電壓網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)網(wǎng)改造雖然使農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)架明顯改善，但無(wú)功補(bǔ)償和改造卻不盡合理，特別是隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村政策性扶持的加大，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈良好穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢(shì)，農(nóng)村用電大負(fù)荷、非線性負(fù)荷用戶迅猛增長(zhǎng)，對(duì)本來(lái)無(wú)功配置不足的配電網(wǎng)又加重了負(fù)擔(dān)。因此，保持無(wú)功平衡，對(duì)于保證電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)損耗，提高電網(wǎng)的輸送能力和設(shè)備利用率具有重要的作用和意義。

一、低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償概述

電網(wǎng)中感性功率負(fù)荷過(guò)多時(shí)會(huì)使得電網(wǎng)的功率因數(shù)下降甚至電壓失穩(wěn)，這時(shí)為了恢復(fù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行而將無(wú)功補(bǔ)償裝置聯(lián)接在同一電路中，使得能量在兩負(fù)荷之間相互流通來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。如此，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由無(wú)功功率裝置來(lái)適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償。適當(dāng)合理的無(wú)功補(bǔ)償對(duì)于低壓配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行能夠起到積極的促進(jìn)作用，但也會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，過(guò)補(bǔ)償反而會(huì)危害電網(wǎng)使得電網(wǎng)電壓升高，增加電力系統(tǒng)的網(wǎng)損，電壓合格率降低以及可能導(dǎo)致用戶設(shè)備的不能正常運(yùn)行。另一方面，由于大量的引入電力電子組合裝置就會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，從而造成諧波污染，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，此時(shí)又需要加入一些濾波電路，如無(wú)源電力濾波器（PPF）和有源電力濾波器（APF）等等。

二、常用無(wú)功補(bǔ)償方案的分類(lèi)

1.集中補(bǔ)償方式

集中補(bǔ)償方式是在變電站或配電室的低壓母線側(cè)安裝補(bǔ)償設(shè)備，以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功，減少對(duì)配電站上級(jí)電源的無(wú)功需求。采用微機(jī)控制的低壓并聯(lián)電容器柜或具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能的靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，根據(jù)用戶負(fù)荷的變化投入不同數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)較高功率因數(shù)運(yùn)行。

低壓集中補(bǔ)償方式更接近于負(fù)荷端，可以改善配電變壓器及上游電網(wǎng)的無(wú)功分布，降低配電站和配電線路的有功損耗，但是不能改善線路中因?yàn)闊o(wú)功傳輸造成的電壓降和有功損耗。

2. 配電變低壓補(bǔ)償

配電變低壓補(bǔ)償是目前應(yīng)用最普遍的補(bǔ)償方法。由于用戶的日負(fù)荷變化大，通常采用微機(jī)控制，跟蹤負(fù)荷波動(dòng)分組投切電容器補(bǔ)償。目的是提高專用變用戶功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗和改善用戶電能質(zhì)量。這種補(bǔ)償方式雖利于保證用電質(zhì)量，但當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時(shí)，無(wú)功投切量可能與實(shí)際需求相差甚遠(yuǎn)，會(huì)出現(xiàn)無(wú)功功率過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)情況。補(bǔ)償容量按0.1～0.15倍配電變壓器額定容量計(jì)算。

3. 低壓配電線路補(bǔ)償

線路補(bǔ)償即通過(guò)在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。很多公用變壓器沒(méi)有低壓補(bǔ)償裝置，需要變電站或發(fā)電廠承擔(dān)，大量的無(wú)功沿線傳輸增加了配電系統(tǒng)的線損，需采用配電線路無(wú)功補(bǔ)償。因線路補(bǔ)償遠(yuǎn)離變電站，存在保護(hù)難配置、控制成本高、維護(hù)工作量大、受安裝環(huán)境限制等問(wèn)題，所以線路的補(bǔ)償點(diǎn)不宜過(guò)多，控制方式應(yīng)從簡(jiǎn)，補(bǔ)償容量也不宜過(guò)大，避免出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。

4.分散補(bǔ)償方式

由于電容器分散在各用戶旁，可以就近補(bǔ)償主要用電設(shè)備的無(wú)功功率。由于這部分無(wú)功功率不再通過(guò)線路向上傳送，從而使用戶上的變壓器和配電線路的無(wú)功功率損耗相應(yīng)地減少，適用于變壓器下用戶較多、功率因數(shù)低、用戶配電線路分路多而且距離較遠(yuǎn)的線路。分散補(bǔ)償方式就是根據(jù)需求的無(wú)功負(fù)荷分布，將電容器組裝設(shè)在功率因數(shù)較低的配電線路中，形成分散的補(bǔ)償方式，對(duì)配電線路或變壓器端需要的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。

三、無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

1.提高功率

提高用電戶的功率因數(shù)，提高用電設(shè)備的利用率，降低用電成本。

2.減少損耗

減少供電網(wǎng)絡(luò)的有功損耗，提高線路的供電能力。

3.改善電能質(zhì)量

合理地控制電力系統(tǒng)的無(wú)功功率流動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力；

4.改善動(dòng)態(tài)性能

在動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置上，配置自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性。

5.改善電網(wǎng)的電壓波形

裝設(shè)靜止無(wú)功補(bǔ)償器還能改善電網(wǎng)的電壓波形，減小諧波分量和解決負(fù)序電流問(wèn)題。對(duì)電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過(guò)熱。

四、補(bǔ)償中常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

低壓無(wú)功補(bǔ)償安裝地點(diǎn)分散、數(shù)量多，且配電網(wǎng)電壓、負(fù)荷情況復(fù)雜，工程中相關(guān)問(wèn)題若考慮不周，不僅影響裝置正常運(yùn)行，也帶來(lái)很多維護(hù)、管理等問(wèn)題。

1.運(yùn)行及產(chǎn)品可靠性問(wèn)題

與配電變壓器相比，低壓補(bǔ)償裝置的維護(hù)量要高很多，控制系統(tǒng)越復(fù)雜、功能越多，維護(hù)量越大。低壓補(bǔ)償裝置的可靠性在開(kāi)關(guān)和電容器，補(bǔ)償裝置的投切開(kāi)關(guān)是關(guān)鍵。工程實(shí)踐表明，戶外配變無(wú)功補(bǔ)償工作條件差，機(jī)電一體開(kāi)關(guān)是最佳選擇。

2.產(chǎn)品類(lèi)型和功能選擇問(wèn)題

對(duì)配電臺(tái)變的補(bǔ)償控制，有多種類(lèi)型和不同功能的產(chǎn)品可供選擇。不同場(chǎng)合要求不同，一般城網(wǎng)臺(tái)變多以無(wú)功補(bǔ)償為主，很多要求有綜合監(jiān)測(cè)功能；特殊用戶可考慮配電+補(bǔ)償、補(bǔ)償+計(jì)量、配電+補(bǔ)償+計(jì)量或補(bǔ)償+綜測(cè)。

3.控制量選取和控制方式問(wèn)題

很多專變補(bǔ)償裝置根據(jù)電壓控制電容器補(bǔ)償無(wú)功量，這種方式有助于保證用戶的電壓質(zhì)量，但對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償不可取。電網(wǎng)的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的，若只按電壓高或低控制，無(wú)功補(bǔ)償量可能與實(shí)際需求相差很大，容易出現(xiàn)無(wú)功過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，取無(wú)功功率為控制量是最佳控制方式。

4.補(bǔ)償效果和補(bǔ)償容量問(wèn)題

配變低壓補(bǔ)償無(wú)功可提高配變功率因數(shù)，降低配變損耗，因此，某條線路配變安裝補(bǔ)償數(shù)量少或補(bǔ)償容量不足，會(huì)影響全網(wǎng)（線路）降損和電壓改善效果。配電網(wǎng)日負(fù)荷變化大，負(fù)荷性質(zhì)不同，補(bǔ)償容量要求也不同。工程實(shí)踐表明，對(duì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償在配變?nèi)萘?0%內(nèi)。

5.無(wú)功倒送和三相不平衡問(wèn)題

無(wú)功倒送會(huì)增加線路和變壓器的損耗，加重線路供電負(fù)擔(dān)。為防止三相不平衡系統(tǒng)的無(wú)功倒送，應(yīng)要求控制器檢測(cè)、計(jì)算三相無(wú)功投切控制。固定補(bǔ)償容量過(guò)大，容易出現(xiàn)無(wú)功倒送，一般動(dòng)態(tài)補(bǔ)償能有效避免無(wú)功倒送。系統(tǒng)三相不平衡同樣會(huì)增大線路和變壓器損耗。對(duì)三相不平衡較大的負(fù)荷，應(yīng)考慮采用分相無(wú)功補(bǔ)償裝置。

五、總結(jié)

低壓電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償能夠優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)，提高電壓質(zhì)量，提高電能的利用率。對(duì)于不同的無(wú)功功率，需要根據(jù)其無(wú)功功率的原理，選擇不同的無(wú)功補(bǔ)償方法和裝置，能夠有效提高無(wú)功功率因數(shù)，降低線路損耗和配電變壓器以及用戶端的損耗。因此，低壓電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償對(duì)于社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

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