對無功功率及無功補(bǔ)償在配網(wǎng)中應(yīng)用的探討

　　摘要：本文概述了無功功率的意義及無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的重要作用，并且簡要分析了三種配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方案，指出其優(yōu)缺點(diǎn)，從而優(yōu)化配網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用，可供參考。
　　關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 無功功率 無功補(bǔ)償
　　中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1 無功功率的意義
　　在電網(wǎng)中電功率分為兩種：一種是有功功率，另一種是無功功率。有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。而無功功率，它是用于電路內(nèi)電場與磁場，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。由于它對外不做功，才被稱之為“無功”。
　　連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電器不僅需要有功功率，還需要一定的無功功率，電機(jī)和變壓器中的磁場靠無功電流維持，輸電線中的電感也消耗無功，電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無功功率。因此無功功率決不是無用功率，沒有無功功率，電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。在正常情況下，如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行，在無功嚴(yán)重不足時，甚至為導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰。
　　雖然無功功率在電網(wǎng)中必不可少，發(fā)揮著重要的作用，但它也對電網(wǎng)會帶來不利的影響。
　　(1)由于視在功率由有功功率和無功功率組成，而電流則是視在功率成正比，因此當(dāng)有功功率不變時，無功功率的增加，就導(dǎo)致視在功率的增加及電流的增大，從而使發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)和導(dǎo)線等電氣設(shè)備容量的增加。
　　(2)在電網(wǎng)中無功功率的傳輸，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。
　　(3)降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。
　　(4)在電網(wǎng)中無功功率的傳輸，將變壓器及線路的電壓降增大，使供電網(wǎng)電壓產(chǎn)波動。
　　
　　2 無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔眉霸瓌t
　　正是因?yàn)闊o功功率不足及無功功率在電網(wǎng)中傳輸帶來的一系列問題，無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔镁褪且M量減少無功功率對電網(wǎng)的影響。
　　它的主要作用如下：
　　(1)提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低輸電線路及用電設(shè)備的容量和負(fù)荷，減少功率消耗．從而提高電工設(shè)備的利用率。
　　(2)減少電網(wǎng)中傳輸電流的無功分量，從而減少電力網(wǎng)絡(luò)的損耗。
　　(3)穩(wěn)定電網(wǎng)的電壓，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力，增加輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　從無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砜梢灾?，電網(wǎng)中無功補(bǔ)償?shù)暮诵木褪且峁┳銐驘o功的同時減少無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，因此在我國的《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定，電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償?shù)目傇瓌t是：全面規(guī)劃，合理布局，分散補(bǔ)償，就地平衡。
　　
　　3 配網(wǎng)中無功功率補(bǔ)償?shù)拇胧┘胺桨?br/>　　隨著電網(wǎng)容量的日益增大，尤其在農(nóng)網(wǎng)改造后，農(nóng)村鎮(zhèn)級電網(wǎng)得到根本的改善，對電網(wǎng)無功要求也與日增加。網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)和電壓的降低將使電氣設(shè)備得不到充分利用，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，并引起損耗增加。因此，在配網(wǎng)中合理合適地進(jìn)行無功補(bǔ)償，不僅能降低線損率，更能提高電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)對人民的承諾。
　　考慮到變電站側(cè)高壓電容器組投退這種集中補(bǔ)償方式對lOkV配電網(wǎng)的降損不起作用，本文暫不介紹分析。配電網(wǎng)無功補(bǔ)償常見的有三種方案，分別配電變低壓補(bǔ)償，配電線路補(bǔ)償和用戶設(shè)備分散補(bǔ)償。下面就每一種方案進(jìn)行簡要介紹分析：
　　3.1 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，其目的是提高專用變用戶功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗和改善用戶電壓質(zhì)量。這種方案最主要的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后功率因數(shù)高，降損節(jié)能效果好。但由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補(bǔ)償工程的投資較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大。所在目前這種補(bǔ)償方式的投資及維護(hù)均由專用變用戶承擔(dān)。目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的自動補(bǔ)償裝置通常是根據(jù)功率因數(shù)來進(jìn)行電容器的自動投切。
　　但這種方案的缺點(diǎn)是在配電系統(tǒng)里面向廣大家庭用戶及其他小型用戶的公用變，由于其通常安裝在戶外的桿架上，實(shí)現(xiàn)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，且容易造成生產(chǎn)安全隱患。所以這種方案難于實(shí)施。
　　3.2 配電線路補(bǔ)償
　　由于配電變低壓補(bǔ)償難于應(yīng)用在公用變上，而大量公用變要消耗無功，這將造成大量的功率需要通過變電站側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)致配網(wǎng)上無功功率大量流動，增加配網(wǎng)的線損。而配電線路補(bǔ)償就可以通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)。這種方案的缺點(diǎn)足補(bǔ)償容量較難確定，太大將會導(dǎo)致配電線路在輕載時出現(xiàn)過電壓和過補(bǔ)償現(xiàn)象；另外桿上空間有限，太多數(shù)電容器同桿架設(shè)，既不安全，也不利于電容器散熱。
　　3.3 用戶設(shè)備分散補(bǔ)償
　　隨著現(xiàn)在城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，低壓用戶對無功需求也日漸增大，直接對用戶末端進(jìn)行無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效果最佳，綜合性能最強(qiáng)。經(jīng)統(tǒng)計，在lOkV以下電網(wǎng)的無功消耗總量中。變壓器消耗占30％左右，低壓用電設(shè)備消耗占65％以上。由此可見，在低壓用電設(shè)備上實(shí)施無功補(bǔ)償十分必要。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是能減小電壓損失，改善電壓質(zhì)量，進(jìn)而改善用電設(shè)備啟動和運(yùn)行條件；釋放系統(tǒng)能量，提高線路供電能力。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)荷波動的不同時性造成大量電容器在負(fù)荷較輕時出現(xiàn)閑置，設(shè)備利用率不高。
　　
　　4 結(jié)論
　　在配電網(wǎng)進(jìn)行合理合適無功補(bǔ)償．做好無功優(yōu)化，提高功率因素及電能質(zhì)量，是我們供電企業(yè)建設(shè)節(jié)約型小康社會的一項(xiàng)重要措施。本文介紹了無功功率的意義及無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的重要作用，并簡要分析了三種配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方案，指出其優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為應(yīng)綜合考慮各類因素，結(jié)合使用，發(fā)揮各種方案的長處，真正做到配網(wǎng)無功最優(yōu)化。