配網(wǎng)無功補償方案實施中的問題及對策

【摘 要】本文針對配電網(wǎng)無功補償遇到的問題進(jìn)行分析，并提出對策。如何采用最佳方案在進(jìn)行配電網(wǎng)無功補償、提高功率因數(shù)和搞好無功平衡，是一項建設(shè)性的降損技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；無功補償；問題；對策

低壓配電網(wǎng)無功補償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及和發(fā)展起來，從靜態(tài)補償?shù)絼討B(tài)補償，從有觸點補償?shù)綗o觸點補償，都取得了豐富的經(jīng)驗。但是在實踐中也遇到一些問題，必須引起重視。

1.無功補償方案實施中遇到的問題

1.1 無功補償裝置安裝地點

通過計算全網(wǎng)的無功潮流，確定配電網(wǎng)的補償方式、選擇最優(yōu)補償容量和補償裝置安裝地點，才能使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。要使補償后的運行費用以及相應(yīng)的安裝成本同時達(dá)到最小化，需要大量的數(shù)據(jù)累計和各部門的緊密配合，同時計算過程相當(dāng)復(fù)雜。

1.2 無功功率因數(shù)補償度問題

一般資料中都比較籠統(tǒng)地提出將功率因數(shù)補償?shù)?.95以上或最低，目標(biāo)是達(dá)到規(guī)定的功率因數(shù)，然后是越高越好，盡量使其接近1，這是一種片面追求高功率因數(shù)的做法。

1.3 諧波的問題

電容器本身除了具備一定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞。并且由于電容器對諧波的放大作用，將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。因而做無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又需要補償無功的地點，應(yīng)考慮增加濾波裝置。

1.4 無功倒送的問題

無功倒送會增加配電網(wǎng)的損耗，加重配電線路的負(fù)擔(dān)，是電力系統(tǒng)所不允許的。尤其是采用固定電容器補償方式的用戶，則可能在負(fù)荷低谷時造成無功倒送，這引起充分考慮。

1.5 產(chǎn)品選型及工程應(yīng)注意的問題

(1)要注意運行及產(chǎn)品可靠性問題。與配電變壓器相比，低壓補償裝置的維護(hù)量無疑要高很多;控制系統(tǒng)越復(fù)雜、功能越多，維護(hù)工作量越大。低壓補償裝置的可靠性在開關(guān)和電容器，電容器壽命與工作條件有關(guān)，因此裝置的投切開關(guān)是關(guān)鍵。大量工程實踐表明，戶外配變無功補償因工作條件差，晶閘管或接觸器補償裝置難滿足可靠性要求，機電一體開關(guān)是最佳選擇。(2)要注意產(chǎn)品類型和功能選擇。對配電臺變的補償控制，有多種類型和不同功能的產(chǎn)品可供選擇。城網(wǎng)臺變多以無功補償為主，很多要求有綜合監(jiān)測功能。

2.無功補償方案實施的對策

2.1 無功補償裝置地點的選擇

怎樣選擇裝設(shè)地點和容量才能實現(xiàn)效益最大化？通過公式，已知電容器容量，取在不同安裝容量時最佳安裝地點。

式中，K為線路無功補償度；n為電容器組數(shù)；Qc為電容器容量（kvar）；Q為線路無功功率（kvar）。

在10kV配電中裝置并聯(lián)電容器最佳補償問題，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算的結(jié)果如表1所示。

表1電容器的安裝組數(shù)、容量與無功線損下降率

電容器安裝組數(shù)離線路末端安裝距離電容器安裝容量無功線損下降率

第一組第二組第三組

11/3L2/3Q88.9

21/5L3/5L4/5Q96.0

31/7L3/7L5/7L6/7Q98.0

注：L為線路全長。

一般對于均勻分布負(fù)荷的配電線路，以安裝一組電容器為宜，最多兩組就足夠了，實際配電除有干線外，還有許多分支線，配電線上無功補償裝置可按以下原則進(jìn)行配置：

（1）在負(fù)荷較大的分支線上，各配置一組電容器，安裝地點在距支線T接點2/3處，補償容量為支線載功負(fù)荷平均值的2/3。

（2）在干線距首端2/3處配置一組電容器，容量為經(jīng)支線補償后全線剩下無功負(fù)荷的2/3。

（3）電容器組安裝應(yīng)盡量靠近配電變壓器，停電后電容器組可以通過變壓器繞組放電，遇有線路停電檢修，還應(yīng)斷開電容器組。

2.2 無功功率因數(shù)的計算

用戶的功率因數(shù)偏低就會從系統(tǒng)中吸收無功。補償無功功率后，讓無功功率基本就地平衡，線損可以大為降低，這是降低網(wǎng)損的主要措施之一。用戶提高功率因數(shù)不外乎2種方法：（1）提高自然功率因數(shù)，讓設(shè)備運行于最佳狀態(tài)；（2）自然功率因數(shù)達(dá)不到要求時采取無功補償?shù)姆椒ǎ珜⒐β室驍?shù)提高到多大才算較合理呢？首先分析一下無功功率因數(shù)提高到多少才合理。

在負(fù)荷的有功功率P保持不變的條件下，提高負(fù)荷的功率因數(shù)，就意味著減小負(fù)荷的無功功率Q，因而可以減少無功功率通過線路及變壓器的無功功率，所以也將減少線路和變壓器中的有功功率損耗的電能損耗。

設(shè)電網(wǎng)的元件電阻為R。功率因數(shù)為cosφ，則元件電阻上的功率損耗△P=P2R/U2cos2φ，所以△P與功率因數(shù)的平方成反比。提高功率因數(shù)cosφ就意味著減少功率損耗△P。同時提高負(fù)荷功率因數(shù)與降低線損百分?jǐn)?shù)的關(guān)系可以用下面簡單的近似關(guān)系式表示：

△P(%)=[(1-cos2φ1)/cos2φ2]×100%

式中，cosφ1為負(fù)荷原來的均方根功率因數(shù)；cosφ2為提高后的均方根功率因數(shù)。

按上述公式可得出提高功率因數(shù)對降低負(fù)載損耗的影響，計算結(jié)果如表2所示。

表2 負(fù)荷功率因數(shù)與降低線損的關(guān)系表

負(fù)荷原有功率因數(shù)值0.60.650.70.750.80.850.9

降低線損百分?jǐn)?shù)/%60534638292010

提高負(fù)荷的功率因數(shù)，使無功功率基本就地平衡，線損就可以大為降低，而且還可以改善電壓質(zhì)量和提高變壓器的輸送能力。電力用戶的功率因數(shù)應(yīng)提高到以下規(guī)定值：

（1）一般工業(yè)用戶的功率因數(shù)要求從0.85提高到0.9；（2）對大量用電的工業(yè)用戶的功率因數(shù)要求從0.90提高到0.95；（3）對普通居民用戶功率因數(shù)要求達(dá)到0.85以上。

2.3 無功補償裝置運行中的幾點建議

(1)無觸點靜態(tài)無功補償裝置采用優(yōu)質(zhì)可控硅模塊作電子投切開關(guān)，使用壽命長，采用電壓過零投切時能限制涌流在規(guī)定范圍內(nèi)自動投切，動態(tài)響應(yīng)技術(shù)，投切時間≤20ms，同時采用電抗器電容器組，真正做到電容器投切時無涌流、無震蕩、無諧波、無電壓沖擊噪聲運行，同時相應(yīng)地延長了電容器的使用壽命。

(2)無功補償容量根據(jù)配變?nèi)萘?、?fù)荷情況進(jìn)行綜合選擇，廠家進(jìn)行成套設(shè)備的安裝與檢測。無觸點靜態(tài)無功補償裝置功能齊全，性能優(yōu)越，具有負(fù)荷綜測、電壓綜測功能，能對電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析，根據(jù)功率因數(shù)限制進(jìn)行無功投切設(shè)定，功率因數(shù)達(dá)到設(shè)定值時，不投電容器，功率因數(shù)超過設(shè)定值時，切開電容器，當(dāng)系統(tǒng)停電時，自動退出電容器，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)供電時，自動恢復(fù)運行。

(3)雖然線路電壓的波動主要是由無功量變化引起的，但線路的電壓水平卻是由系統(tǒng)情況而決定的，當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時，無觸點靜態(tài)無功補償裝置能根據(jù)電壓限制進(jìn)行電容投切設(shè)定，108%額定值≤電壓＜過電壓。欠補不投，過補切。

3.結(jié)語

配電網(wǎng)建設(shè)直接關(guān)系到城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展，是城市現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。城市配電網(wǎng)的建設(shè)和改造必須綜合考慮城市發(fā)展規(guī)劃、現(xiàn)有電網(wǎng)及其技術(shù)水平、資金投入、施工和運行管理等幾個方面，以利于最終電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、可靠運行。

參考文獻(xiàn)

[1]王愛華.淺談10kV配電無功補償技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[J].科技促進(jìn)發(fā)展(應(yīng)用版).2010(08)