高壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償探討和應(yīng)用分析

賈 婷

西山煤電（集團(tuán)）公司—馬蘭礦，山西太原 030205

當(dāng)前時期，我國人民的各項生產(chǎn)及生活活動對于電力的應(yīng)用日益加大，推動電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的不斷提升，減少電力系統(tǒng)的電能損耗，已經(jīng)成為新時代的社會焦點話題。而就高壓配電網(wǎng)來講，其運(yùn)行中由于受到諸多因素的限制，比其他的電網(wǎng)更容易出現(xiàn)運(yùn)行問題，也更加難以維修，這就需要更好的保護(hù)措施來輔助其運(yùn)行，無功補(bǔ)償?shù)姆绞奖阍谶@種需求下實現(xiàn)了其在高壓電網(wǎng)中的寬泛應(yīng)用，并且在不斷深入的應(yīng)用中為電網(wǎng)的穩(wěn)健運(yùn)行發(fā)揮了諸多積極的作用。本文便是從這種無功補(bǔ)償?shù)慕嵌热胧?，首先對其做了相關(guān)的理論探討，然后又具體地分析了其在高壓配電網(wǎng)中的幾點應(yīng)用。

1 無功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)理論問題探討

作為目前電網(wǎng)運(yùn)行中極為關(guān)鍵的一部分，無功補(bǔ)償為電網(wǎng)在當(dāng)前時期的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了不可替代的作用，它是無功功率補(bǔ)償?shù)暮喎Q，即對于電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的無功功率的一種具體功率補(bǔ)償，通過合理的補(bǔ)償裝置的使用來補(bǔ)償這種無功的功率因數(shù)，可以使配電網(wǎng)自身運(yùn)行環(huán)境得到有效的改善及優(yōu)化，其運(yùn)行中的各種損耗也能夠得到有效的控制。本文下面就從對這種無功補(bǔ)償做一下理論探討：

首先，對無功補(bǔ)償中的無功功率做一下分析。電網(wǎng)在具體的運(yùn)行中，必定會產(chǎn)生有功的功率以及無功的功率這樣兩種功率，而有功的功率能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為諸如熱能、光能、機(jī)械能等其他各種形式的能力，從而維持用電設(shè)備進(jìn)行正常的運(yùn)行；無功的功率則不需要消耗電能，而是利用電路內(nèi)部存在的磁場以及電場來進(jìn)行工作，為電氣設(shè)備的正常運(yùn)行提供其所需要的電功率，這種電功率則是維護(hù)磁場的主要支撐。無功功率是電網(wǎng)運(yùn)行中不可避免的一種產(chǎn)物，而且它也是多數(shù)電器（如變壓器、電機(jī)、輸電線、熒光燈、電抗器等）進(jìn)行運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，它不是無用的，相反具有非常重要的存在價值。但是，這種功率的存在也確實具有某種不利的影響，必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。

其次，就無功功率所具有的不利影響來講，一方面，無功功率在滿足各電器運(yùn)行對于磁場需求的過程中，通過不斷地傳輸無功的功率，必將導(dǎo)致這些變壓器、電機(jī)等對于電能的持續(xù)的損耗，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行得不到贏得的經(jīng)濟(jì)效益。而且，無功功率的存在必定會占據(jù)有功功率的位置，使電器輸出的有功功率減少，電能轉(zhuǎn)化能力就會降低。同時，無功功率還會加大變壓器以及相關(guān)線路的電壓降，使電網(wǎng)中的電壓處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。另一方面，無功功率和有功功率共同組成視在功率，這種視在功率又與電流存在著正比例關(guān)系，無功功率在有功功率維持不變的狀態(tài)下增加，就會使視在功率加大，從而引發(fā)電流的加大，最終使得變壓器、發(fā)電機(jī)、導(dǎo)線等各設(shè)備不得不增加容量。

第三，就無功功率的補(bǔ)償而言，它主要就是為了避免無功功率影響電網(wǎng)正常運(yùn)行而采取的一種補(bǔ)償措施。一方面，工作人員通過提升系統(tǒng)的負(fù)載功率因數(shù)、降低用電設(shè)備及線路的負(fù)荷與容量，能夠使各種設(shè)備在降低功率的消耗量的基礎(chǔ)上達(dá)到對于自身工作效率的提升。另一方面，減少無功功率能夠使電網(wǎng)的電壓值趨于穩(wěn)定、電力損耗不斷降低、電能質(zhì)量得以提高，最終使整個電力系統(tǒng)實現(xiàn)了對于各種干擾運(yùn)行的因素的有效抵抗，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性能。

2 高壓配電網(wǎng)對于無功補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用分析

無功補(bǔ)償在維持電網(wǎng)運(yùn)行所需要的足夠無功功率之外，能夠通過將多余部分的無功功率去除，從而達(dá)到對于電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境的優(yōu)化，目前我國正在大力地推動無功補(bǔ)償在全面合理的規(guī)劃及布局基礎(chǔ)上的分散補(bǔ)償?shù)膶嵤?，力求推動整個電網(wǎng)的就地平衡。本文下面就針對無功補(bǔ)償在高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行一下分析：

1）配電網(wǎng)的自動跟蹤補(bǔ)償

目前，高壓配電網(wǎng)的管理人員主要利用固定及可變阻抗型，這樣兩種自動補(bǔ)償?shù)难b置來進(jìn)行無功補(bǔ)償，其中固定阻抗型的補(bǔ)償裝置，比如分組電容器等，具有比較高的裝置性能，能夠達(dá)到對于系統(tǒng)電壓無功補(bǔ)償?shù)淖詣涌刂菩枨蟮臐M足，且較為經(jīng)濟(jì)、操作簡單，目前受到了諸多高壓配電網(wǎng)管理人員的青睞。而可變阻抗型的自動補(bǔ)償裝置，如STATCOM以及SVC等，具有非常高的補(bǔ)償精度與極快的補(bǔ)償響應(yīng)速度，但是它的造價比較高，除了電力系統(tǒng)外的一般電力用戶都不太使用這種補(bǔ)償裝置。再以濾波器這種無功補(bǔ)償?shù)难b置來講，它通過允許有用的信號通過，而盡可能衰減無用信號，能夠達(dá)到對于有用功率的極大的提升。如下圖所示：

2）配電網(wǎng)的無功分散補(bǔ)償

當(dāng)前時期，高壓配電網(wǎng)的應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動下逐漸增加，各種電力用戶對于無功功率的控制要求也逐漸加大，配電網(wǎng)管理人員在用戶的末端對電網(wǎng)實施無功補(bǔ)償，必定能夠達(dá)到補(bǔ)償工作的事半功倍，使補(bǔ)償工作實現(xiàn)最高的綜合性能以及最佳的經(jīng)濟(jì)效益。利用這種無功分散補(bǔ)償?shù)姆绞接殖蔀榉纸M補(bǔ)償，利用分散進(jìn)行補(bǔ)償，主要是借助于將電容器組裝設(shè)在具有較低的功率因數(shù)的終端配電網(wǎng)高壓或者是低壓的母線位置等，從而使無功功率因數(shù)得以調(diào)整，最終達(dá)到對于功率因數(shù)的校正和調(diào)整。這種補(bǔ)償方式關(guān)鍵是用來對電壓進(jìn)行調(diào)整，使電壓質(zhì)量得以改善，避免電壓的損失，從而為系統(tǒng)運(yùn)行提高其供電能力。但是，這種方式的應(yīng)用需要以配電變壓器的低壓側(cè)所具備的最大無功需求作為基礎(chǔ)來調(diào)整容量，而不同變電器的低壓側(cè)又具有不同的負(fù)荷波動狀況，這就會導(dǎo)致某些大容量的電容器在低負(fù)荷狀態(tài)處于被閑置的狀況。

3）配電網(wǎng)的線路無功補(bǔ)償

工作人員在高壓配電網(wǎng)中實施的線路無功補(bǔ)償，主要是通過為配網(wǎng)線路所在的線路塔桿位置進(jìn)行電容器的安裝，從而對配電網(wǎng)進(jìn)行功率因數(shù)的調(diào)整，最終使補(bǔ)償工作順利實現(xiàn)，也可以有效地避免其他補(bǔ)償所產(chǎn)生的線損。但是，這種補(bǔ)償方式較難以確定具體的補(bǔ)償容量，經(jīng)常會造成補(bǔ)償?shù)倪^度或者是不足等問題，而電容器在電線桿上的過多安裝，也會造成潛在的危險因素。所以，做好無功補(bǔ)償容量的選擇是極其必要的，即通過在《電工手冊》查詢所負(fù)載功率的有關(guān)數(shù)據(jù)，如線路的功率因數(shù)如果要從0.7增高到0.95時，則每kW功率所需電容補(bǔ)償?shù)牧渴?.691千乏（無功功率=Iusinφ，單位是乏或者千乏，其中IU 是容量，其單位為伏安或者是千伏安）。而且，在無功功率產(chǎn)生降低或是升高問題時，有功的功率不會變，但是在降低的情況下，其電流也要降低，這樣就會使線路的損耗降低，反過來，線路的損耗就要升高，且功率的因數(shù)降低。工作人員還可以采用簡單的辦法，如選擇變壓器功率的30%～40%的范圍進(jìn)行補(bǔ)償，以350的變壓器為例，其補(bǔ)償容量可選擇為120Kvar。

3 結(jié)論

高壓配電網(wǎng)的穩(wěn)健運(yùn)行對于無功補(bǔ)償工作存在著極大的需求，配網(wǎng)管理人員一定要積極地針對電網(wǎng)的具體運(yùn)行特點及無功狀態(tài)，來選用合理的無功補(bǔ)償方式對其進(jìn)行無功補(bǔ)償。

[1]葛廷友.高壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償控制策略研究[D].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[2]傅慈英，馬勤.民用建筑工程配電無功補(bǔ)償?shù)姆治雠c選擇[J].安裝，2010(7).

[3]裴斌.配電系統(tǒng)無功優(yōu)化補(bǔ)償探討[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007(4).

[4]金學(xué)文.電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用[J].新疆電力技術(shù)，2009(3).

[5]周毅華.淺談無功功率及無功補(bǔ)償在配網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2009(16).