翟立軍
寧夏石嘴山供電局,寧夏石嘴山 753000
現(xiàn)在電力部門面臨著一個重要的問題除了安全運行之外,如何更加經(jīng)濟的運行電力系統(tǒng)也成了電力部門最實際的問題,這也是因為經(jīng)濟飛速發(fā)展,各個行業(yè)快速成長,用電量也在猛增,電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟運行就逐步成了現(xiàn)在受重視的問題,如何使得電網(wǎng)消耗最低,提高整體電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性就成了現(xiàn)代電力部門最主要的研究方向了。最主要的手段就是對電力系統(tǒng)進行無功功率優(yōu)化和無功功率補償,這也是電力系統(tǒng)施行經(jīng)濟運行最主要的兩個組成部分,這兩個措施要是實施到位,能夠?qū)o功電源進行合理的配置和補償無功負(fù)荷,就能夠保持電壓穩(wěn)定和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定,也能夠有效地降低電網(wǎng)損耗,使得電力系統(tǒng)實現(xiàn)安全經(jīng)濟的運行模式。
功率可分為兩個組成部分,一個是有功功率,另一個是無功功率,有功功率是能使得我們?nèi)粘TO(shè)備正常運行所需要的電功率,這是日常設(shè)備要想轉(zhuǎn)化成人們所需的能量就需要有功功率來完成,比如說機械能、光能、熱能等;無功功率就是用來輔助我們用電設(shè)備工作時消耗的電能,主要是在建立磁場上面,設(shè)備的機能轉(zhuǎn)換都需要建立磁場才可以進行傳遞和轉(zhuǎn)化,它們的運行消耗的就是無功功率,要知道無功功率不存在設(shè)備就不能正常運行,但是也要認(rèn)識到,無功功率也是要消耗很多能量的,這是我們不想看到的,因為無功功率消耗太多的話會直接影響到電壓的質(zhì)量,進而使得設(shè)備轉(zhuǎn)化能力下降,電能的消耗也會隨之增加,所以說解決的關(guān)鍵問題就在于無功功率上。之后人們研究發(fā)現(xiàn),日常設(shè)備中消耗的大量無功功率可以由電容性設(shè)備來進行平衡和補償,那么就在需要用電的設(shè)備中安裝電容組和控制裝置這些無功補償裝置來進行無功無功率補償,這樣就可以平衡掉設(shè)備所需要的無功功率了,無功功率就在系統(tǒng)中沒有了傳送,也就能提高電壓的質(zhì)量了,這樣降低電能消耗的目標(biāo)也就達到了。
現(xiàn)在電力部門也在隨著經(jīng)濟的發(fā)展不斷地進步,在進步的同時也給我們帶來了巨大地挑戰(zhàn),電網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展,隨之增加還有我們的電力負(fù)荷,它的增加也表示著電力對無功需求也會大幅度的上升,這也就表示著無功功率會出現(xiàn)大量存在不平衡的狀態(tài),下面是我國在電力系統(tǒng)需要對無功補償采取幾種方法措施:
1)同步調(diào)相機:這個主要是指設(shè)備在沒有動力也沒有機械負(fù)載的情況下運行的、能夠提供或者吸收無功功率的同步電機,主要的作用就是改善電網(wǎng)的功率因數(shù),保持電壓的平衡和正常,同步調(diào)相機在早起是屬于無功補償裝置中比較典型的代表,因為這種方式在進行無功功率補償?shù)臅r候響應(yīng)有點慢,加上運行維護都比較復(fù)雜,大部分都是高壓側(cè)集中補償,所以目前來說這種方式還是比較少使用的;2)并補裝置:在無償功率補償裝置中,并聯(lián)電容裝置目前來說應(yīng)用比較廣泛的一種方式,也對提高功率因數(shù)好降低電網(wǎng)線路算好,提高電壓質(zhì)量是非常有幫助的,在電網(wǎng)中,并聯(lián)電容器等補償設(shè)備安裝后,可以相對減少電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供的無功功率,但是電容的補償只是固定的無功補償,歸根結(jié)底還是電容補償方式仍然是一種有級的無功功率的調(diào)節(jié),并不能實現(xiàn)平滑無級的無功調(diào)節(jié);3)并聯(lián)電抗器:現(xiàn)在所用的并聯(lián)電抗器的容量一般是固定的,它可以補償線路里的容性充電電流,吸收容性負(fù)荷,就是限制電壓升高保持電壓穩(wěn)定,用來保證整個線路的穩(wěn)定可靠運行。
上面所說的幾種無償功率補償方式運行工作中都有一定的作用,能夠取得一定的效果,但是在實際情況中還是會出現(xiàn)一些問題,下面主要是介紹的容易出現(xiàn)的問題:
1)補償方式問題:現(xiàn)在的電力部門在對無償功率進行補償?shù)臅r候往往出發(fā)點就是錯誤的,不注意及時的向系統(tǒng)倒送無功功率,單純的只注意到補償功率因素,這樣是不對的,應(yīng)該從降低電網(wǎng)電能損耗為出發(fā)點;2)諧波問題:諧波的存在會對電能的轉(zhuǎn)化、傳輸?shù)劝l(fā)面造成困難,使得電能利用效率降低,也會使電容器設(shè)備發(fā)生過熱或者振動噪音過大的情況,會對電容器設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生影響,甚至有可能發(fā)生故障或者燒毀等現(xiàn)象,這是非常危險的,同時由于電容器對諧波的作用也是非常大的,也會使系統(tǒng)的諧波干擾更加的嚴(yán)重;3)無功倒送問題:無功倒送在電力系統(tǒng)中時嚴(yán)禁存在的,尤其是在電力負(fù)荷處于低谷的時候,如果實施無功倒送可能會使得電壓偏高,所以是不允許存在的;4)電壓調(diào)節(jié)方式的補償設(shè)備帶來的問題:在電力系統(tǒng)中一部分無功補償設(shè)備是根據(jù)電壓來確定無功投切量的,線路電壓中的波動主要是因為無功功率的變化引起的,但是線路的電壓水平主要是由整體的電力系統(tǒng)來決定的,所以就有可能會出現(xiàn)無功過補或者欠補的情況出現(xiàn)。
變電所無功補償?shù)脑O(shè)計容量,直接影響著投資基礎(chǔ)建設(shè),也在很大程度上影響著電力系統(tǒng)在運營時候?qū)?yōu)化潮流和電壓的調(diào)整要求標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在各變電所還存在很客觀和主觀的問題,比如說變電所控制設(shè)備的相對落后和薄弱,這有可能會引起一些故障問題出現(xiàn),或者控制設(shè)備的開關(guān)維護不當(dāng),應(yīng)該對設(shè)備定期的進行檢修,要做好預(yù)防性的措施,另外就是管理人員的職能要充分發(fā)揮其作用,對于各項制度規(guī)定要嚴(yán)格遵守,對變電所的安全運行管理一定要負(fù)起責(zé)任。
1)無功補償裝置選型設(shè)計。高壓無功補償功率的裝置是由幾組TBB型無功補償器來組成的,它主要是用專門的真空斷路器來控制無功功率自動補償器的投入或者退出的。電容器的控制、保護裝置布置在主控室的線路保護屏。電流互感器、抗涌流或抗諧波的干式空芯(或干式鐵芯)電抗器、電容器,安裝在10kV母線側(cè),布置在10kV電容間隔;2)技術(shù)性能。(1)對電壓無功綜合控制:①實現(xiàn)電壓優(yōu)先;②無功自動補償;(2)電力系統(tǒng)運行記錄和電壓檢測功能都是有工作記錄的,可以隨時自動的調(diào)出內(nèi)存,能夠查看打印出電壓值已經(jīng)各段出現(xiàn)的時間,補償柜投切次數(shù)等數(shù)值,把當(dāng)月或者上月的記錄報表做出一個統(tǒng)計;(3)過負(fù)荷能力:①保護裝置設(shè)備可以在1.1倍額定電壓下長期正常的運行,在1.15倍額定電壓下每24小時中運行30分鐘,在1.2倍額定電壓下每月中運行2次每次5分鐘,在1.3倍額定電壓下每月中運行2次每次1分鐘;②電容器能在有效值為1.3倍額定電流下連續(xù)運行。
1)節(jié)省企業(yè)電費開支。這也是從合理有效地利用電能出發(fā)的,無功補償?shù)氖褂貌坏軠p少初次費用,而且也對運行之后的基本電費也能相對降低;2)降低系統(tǒng)的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變,P= IUCOSφ,由于COSφ提高,補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1,為分析問題方便,可認(rèn)為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,這樣線損 P減少的百分?jǐn)?shù)為:ΔP%=(1-I2/I1)×100%=(1- COSφ1/ COSφ2)× 100%當(dāng)功率因數(shù)從0.70~0.85提高到0.95時,由上式可求得有功損耗將降低20%~45%;3)改善電壓質(zhì)量。
三相異步電動機通過就地補償后,由于電流的下降,功率因數(shù)的提高,從而增加了變壓器的容量。
現(xiàn)在很多企業(yè)都很重視無功補償?shù)拇胧@是因為無功補償是簡單有效地提高功率因數(shù)的一種方法,是一項投資較少、效益最快的降低消耗的措施,并聯(lián)補償電容器的原理也非常的簡單方便,運行起來也非常的經(jīng)濟,也能夠分組投切保證電力系統(tǒng)電壓的合格穩(wěn)定和功率因數(shù)的穩(wěn)定,現(xiàn)在我國很多地區(qū)的電網(wǎng)包括農(nóng)網(wǎng)功率因數(shù)都偏低,采用無功補償電容器進行合適的補償,對于降低電網(wǎng)電能消耗,提高電壓質(zhì)量,獲得更大的經(jīng)濟效益是非常有幫助的。
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