有載調(diào)壓和無功補(bǔ)償在煤礦配電網(wǎng)中的作用

文/李慶漢 潘國奇

有載調(diào)壓和無功補(bǔ)償在煤礦配電網(wǎng)中的作用

文/李慶漢 潘國奇

經(jīng)過礦用電網(wǎng)建設(shè)與改造后，縣域35KV電網(wǎng)骨架及10KV配電網(wǎng)更加堅(jiān)固和完善，大部分變電站都是設(shè)計(jì)為兩臺有載調(diào)壓主變并列運(yùn)行，10KV母線一般都裝設(shè)無功集中補(bǔ)償裝置，其容量按主變?nèi)萘康?0%～15%設(shè)計(jì)。隨著煤礦用電負(fù)荷的提高以及用電性質(zhì)的復(fù)雜化，致使電網(wǎng)的無功功率不足和無功分布不盡合理，從而造成系統(tǒng)電壓下降。

電壓的波動(dòng)和無功負(fù)荷的變化直接影響電網(wǎng)電能質(zhì)量，因此涉及到電壓如何調(diào)整，無功補(bǔ)償裝置的投入，無功電壓與優(yōu)化等方面的技術(shù)問題。變電站的主要調(diào)壓手段就是通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置和控制無功補(bǔ)償電容器來達(dá)到無功優(yōu)化、提高電網(wǎng)電壓和降低線損的目的。

通過分析了解變壓器有載調(diào)壓和無功補(bǔ)償在配電網(wǎng)中的作用，并掌握怎樣通過兩者的合理調(diào)控來提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，能夠確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

一、變壓器有載調(diào)壓在配電網(wǎng)中的作用

1.保持電壓穩(wěn)定

變壓器存在阻抗，在功率傳輸中，將產(chǎn)生電壓下降，并隨著用戶側(cè)負(fù)荷的變化而變化。系統(tǒng)電壓的波動(dòng)加上用戶側(cè)負(fù)荷的變化將引起電壓較大變動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)無功功率就地平衡的前提下，當(dāng)電壓變動(dòng)超過定值時(shí)，有載調(diào)壓變壓器通過調(diào)節(jié)分接頭，對電壓進(jìn)行調(diào)整，并保持電壓的穩(wěn)定。

2.保證電壓質(zhì)量

供電變壓器的任務(wù)是直接向負(fù)荷中心供應(yīng)電力，一次側(cè)直接接到地區(qū)供電網(wǎng)35KV或110KV。這類變壓器不但向負(fù)荷提供有功功率，也往往同時(shí)提供無功功率，而且一般短路阻抗也較大。隨著地區(qū)負(fù)荷變化，如果沒有配置有載調(diào)壓變壓器，供電母線電壓將隨之變化。因此，我國《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》規(guī)定了“對110KV及以下變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用帶負(fù)載調(diào)壓方式”。

所以，對直接向供電中心供電的有載調(diào)壓變壓器，在實(shí)現(xiàn)無功功率分區(qū)就地平衡的前提下，隨著地區(qū)負(fù)荷增減變化，配合無功補(bǔ)償設(shè)備并聯(lián)電容器及低壓電抗器的投切，調(diào)整分接頭，以便隨時(shí)保證對用戶的供電電壓質(zhì)量。

有載調(diào)壓變壓器可以保持電網(wǎng)運(yùn)行在較高的電壓水平，優(yōu)化了無功功率，從而降低了線損，提高了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。變壓器有載調(diào)壓雖然在一定的程度上能改變電網(wǎng)電壓，但無法改變無功需求平衡狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)無功功率不足時(shí)，負(fù)荷的電壓特性可以使系統(tǒng)在較低電壓下保持穩(wěn)定運(yùn)行，但如果無功功率嚴(yán)重缺乏時(shí)，為保持電壓水平而調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭，電壓暫時(shí)上升，將無功功率缺額全部轉(zhuǎn)移至主網(wǎng)，從而使主網(wǎng)電壓逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)電壓崩潰。

二、無功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的作用

1.功率因數(shù)補(bǔ)償，提高電壓質(zhì)量

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，加工生產(chǎn)服務(wù)行業(yè)用電設(shè)備多為電磁結(jié)構(gòu)，需要大量的勵(lì)磁功率，致使用戶的功率因數(shù)滯后且較低，一般都會(huì)低于0.7以下，滯后的無功功率在配電網(wǎng)中流動(dòng)不僅占用配電網(wǎng)容量，造成不必要的損耗，而且導(dǎo)致電網(wǎng)電壓降低。加裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置就近供給用戶或配電網(wǎng)所需要的滯后無功功率，減少在配電網(wǎng)中流失的無功功率，降低網(wǎng)損，從而改善電壓質(zhì)量。

2.無功補(bǔ)償調(diào)壓

變電站10KV母線無功集中補(bǔ)償，其裝置主要包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要是平衡輸電網(wǎng)的無功功率，提高系統(tǒng)終端變電站的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。

變電站10KV母線無功集中補(bǔ)償容量和投切控制方式應(yīng)考慮到滿足主變壓器自身的無功損耗和就近向配電線路前端輸送無功，以滿足配電線路前端（變電站附近）的無功負(fù)荷，為主變有載調(diào)壓維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定提供保障。

三、變壓器有載調(diào)壓和無功補(bǔ)償裝置的合理調(diào)控

有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷的情況下切換分接頭位置，從而改變變壓器的變比，起到調(diào)整電壓和降低損耗的作用。控制無功補(bǔ)償電容器的投切，可改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率的分布，改善功率因數(shù)，減少網(wǎng)損和電壓損耗，改善用戶的電壓質(zhì)量。以上兩種調(diào)節(jié)和控制的措施，都有調(diào)整電壓和改變無功分布的作用，但它們的作用原理和后果不同。利用改變有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，調(diào)壓措施本身不產(chǎn)生無功功率，但系統(tǒng)消耗的無功功率與電壓水平有關(guān)，因此在系統(tǒng)無功功率不足的情況下，不能用改變變比的辦法來提高系統(tǒng)的電壓水平，否則電壓水平調(diào)得越高，該地區(qū)的無功功率越不足，反而導(dǎo)致惡性循環(huán)。

所以在系統(tǒng)缺乏無功的情況下，必須利用補(bǔ)償電容器進(jìn)行調(diào)壓。投補(bǔ)償電容器既能補(bǔ)充系統(tǒng)的無功功率，又可改變系統(tǒng)中的無功分布，從而有利于系統(tǒng)電壓水平的提高。因此必須把調(diào)節(jié)變壓器的分接頭與控制電容器組的投、切兩者結(jié)合起來，進(jìn)行合理調(diào)控，才能起到既改善電壓水平，又降低網(wǎng)損的效果。

（作者單位：伊泰集團(tuán)）

（責(zé)任編輯：李元）