低壓配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

【摘 要】電網(wǎng)無功補(bǔ)償是一項(xiàng)建設(shè)性的技術(shù)措施，對(duì)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用。雖然配變無功補(bǔ)償容量小、電壓低，但工程中卻有很多技術(shù)問題值得認(rèn)真分析和思考，本文對(duì)配電線路的無功補(bǔ)償方案進(jìn)行了分析和探討。根據(jù)電力企業(yè)的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的選用，以達(dá)到配網(wǎng)線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

【關(guān)鍵詞】低壓配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；應(yīng)用

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)無功功率的需求也越來超越大，給電網(wǎng)帶來額外負(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)本來無功配置不足的配電網(wǎng)又加重了負(fù)擔(dān)。因此，加強(qiáng)中低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化配置，保持無功平衡，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)中的無功補(bǔ)償含義

低壓配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償是對(duì)低壓配電網(wǎng)中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇胧?，旨在提高低壓配電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善低壓配電網(wǎng)的供電環(huán)境。低壓配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償通過選擇合適的補(bǔ)償方法和補(bǔ)償裝置，可以最大限度的減少低壓配電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高，減少電壓波動(dòng)和降低諧波，從而提高電壓穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。

二、常用無功補(bǔ)償方案的分類

(1)變電站集中補(bǔ)償。集中補(bǔ)償多用在變電站，為分級(jí)平衡電力系統(tǒng)的無功，在變電站設(shè)置并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等集中補(bǔ)償裝置，主要是平衡輸電網(wǎng)的無功功率，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10kV母線上，具備易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切、利用率高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是對(duì)配電網(wǎng)的降壓損耗作用非常有限。

(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)，無功投切量可能與實(shí)際需求相差甚遠(yuǎn)，會(huì)出現(xiàn)無功功率過補(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)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。很多公用變壓器沒有低壓補(bǔ)償裝置，需要變電站或發(fā)電廠承擔(dān)，大量的無功沿線傳輸增加了配電系統(tǒng)的線損，需采用配電線路無功補(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)境限制等問題，所以線路的補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多，控制方式應(yīng)從簡(jiǎn)，補(bǔ)償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象。

(4)用電設(shè)備分散補(bǔ)償。在10kV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。從理論計(jì)算和實(shí)踐中證明，低壓設(shè)備無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效果最佳，綜合性能最強(qiáng)，是值得推廣的一種節(jié)能措施。對(duì)于水電站中的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采用就地?zé)o功補(bǔ)償；針對(duì)用戶終端，由于用戶負(fù)荷小，波動(dòng)大，地點(diǎn)分散，無功補(bǔ)償裝置應(yīng)能滿足智能型控制、免維護(hù)、體積小、易安裝、造價(jià)較低等的要求。

無功補(bǔ)償合理配置的原則:從電力網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況來看，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，尤以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為最大限度減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局：(1)總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主。(2)電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。在配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無功功率約占55％左右，其余的無功功率消耗在配電網(wǎng)中。為減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送，要盡可能地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，須由電力部門和用戶共同進(jìn)行補(bǔ)償。(3)分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。集中補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變壓器本身及變電所以上輸電線路的無功電力，從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗，但不能降低配電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗，為了有效降低線損，必須做到無功功率在哪里發(fā)生消耗，就在哪里補(bǔ)償。因此低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補(bǔ)償為主。(4)降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。

三、補(bǔ)償中常見問題及解決方案

低壓無功補(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)問題若考慮不周，不僅影響裝置正常運(yùn)行，也帶來很多維護(hù)、管理等問題。

(1)運(yùn)行及產(chǎn)品可靠性問題。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關(guān)和電容器，補(bǔ)償裝置的投切開關(guān)是關(guān)鍵。工程實(shí)踐表明，戶外配變無功補(bǔ)償工作條件差，機(jī)電一體開關(guān)是最佳選擇。

(2)產(chǎn)品類型和功能選擇問題。對(duì)配電臺(tái)變的補(bǔ)償控制，有多種類型和不同功能的產(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題。很多專變補(bǔ)償裝置根據(jù)電壓控制電容器補(bǔ)償無功量，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，無功補(bǔ)償量可能與實(shí)際需求相差很大，容易出現(xiàn)無功過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，取無功功率為控制量是最佳控制方式。

(4)補(bǔ)償效果和補(bǔ)償容量問題。配變低壓補(bǔ)償無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)無功倒送和三相不平衡問題。無功倒送會(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)的無功倒送，應(yīng)要求控制器檢測(cè)、計(jì)算三相無功投切控制。固定補(bǔ)償容量過大，容易出現(xiàn)無功倒送，一般動(dòng)態(tài)補(bǔ)償能有效避免無功倒送。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)考慮采用分相無功補(bǔ)償裝置。

總之，由于配電網(wǎng)負(fù)荷、場(chǎng)合的復(fù)雜性，雖然裝置容量小、電壓低，卻有很多值得認(rèn)真分析和思考的問題。特別是臺(tái)變補(bǔ)償在戶外，使用環(huán)境差，工程上應(yīng)給予足夠的重視。

四、結(jié)語

低壓電網(wǎng)中的無功補(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)于不同的無功功率，需要根據(jù)其無功功率的原理，選擇不同的無功補(bǔ)償方法和裝置，能夠有效提高無功功率因數(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)中的無功補(bǔ)償對(duì)于社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

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