關(guān)于電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置影響分析

孫夢(mèng)龍

深圳供電局有限公司 廣東深圳 518000

摘要：近年來(lái)，無(wú)功補(bǔ)償裝置的配置，對(duì)提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果明顯。為充分發(fā)揮現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償裝置的作用，在一方面需根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況及時(shí)修訂下達(dá)變電站母線電壓曲線；另一方面需加強(qiáng)調(diào)度值班監(jiān)控，做好無(wú)功潮流優(yōu)化和就地平衡，使全網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置保持較高的投運(yùn)率。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償裝置；電網(wǎng)運(yùn)行

一、無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無(wú)功功率。直接把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?，利用這些能做功，稱為有功功率；不消耗電能，把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠做功的必備條件，稱為無(wú)功功率。安裝電容元件，使電感電流與電容電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能做功的能力，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑怼?/p>

二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

1、提高電壓質(zhì)量，減少電壓損失；

2、減少配網(wǎng)設(shè)備功率損耗，降低線損；

3、提高輸變電設(shè)備的供電能力，使電氣設(shè)備的容量得到充分利用；

4、提高發(fā)電機(jī)的有功功率輸出。

三、靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

在傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置中，固定并聯(lián)電容器的容量是按正常供電情況設(shè)計(jì)的，留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以備發(fā)展所用。根據(jù)變電站處于低谷負(fù)荷時(shí)，電容器的補(bǔ)償容量必然過(guò)大，出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償情況，使母線電壓升高，因固定并聯(lián)電容器的補(bǔ)償容量與實(shí)際電壓平方成正比，電壓升高會(huì)使補(bǔ)償容量進(jìn)一步增大，然后又使電壓再升高。在高峰負(fù)荷的時(shí)候，電壓水平低于額定供電電壓，那么固定并聯(lián)電容器提供的補(bǔ)償容量下降，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致局部電壓崩潰。

固定并聯(lián)電容器的缺點(diǎn)之一，就是補(bǔ)償容量與實(shí)際電壓平方成正比，而它更為嚴(yán)重的缺點(diǎn)是它對(duì)諧波電流的放大，在危害電容器本身的同時(shí)，還危及電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，更有甚者會(huì)破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

固定并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器的阻抗是固定的，不能隨著負(fù)荷無(wú)功需求的變化而變化，也就是說(shuō)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

四、無(wú)功補(bǔ)償裝置比較

1、同步發(fā)電機(jī)

2、同步電動(dòng)機(jī)

3、同步調(diào)相機(jī)

4、固定并聯(lián)電容器和電抗器

固定并聯(lián)電抗器和電容器在實(shí)際應(yīng)用中不能實(shí)現(xiàn)均勻分布的補(bǔ)償，補(bǔ)償元件總聯(lián)接于線路兩端或中間的開(kāi)關(guān)站。根據(jù)聯(lián)接時(shí)、直接聯(lián)接于輸電線，或者聯(lián)接于變壓器第三繞組。后一種聯(lián)接方式，在系統(tǒng)無(wú)功需求和電壓分布變化的情況下，可方便地投切。電抗器固定聯(lián)接于線路的方式，好處是在投切操作時(shí)，都不會(huì)與線路分離。此外，與線路固定聯(lián)接的并聯(lián)電感有助于降低線路投入引起的涌流值，在線路很長(zhǎng)時(shí)，必須有一部分并聯(lián)電抗器與線路固定聯(lián)接，以避免因突然甩負(fù)荷或線路突然開(kāi)路引起的過(guò)電壓。

靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率進(jìn)行快速的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)的功能有：改善電壓的調(diào)整水平；降低過(guò)電壓；減少電壓和電流的不平衡等等。

五、無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

通常無(wú)功功率補(bǔ)償分為兩種補(bǔ)償方式，一種是按電壓原則進(jìn)行補(bǔ)償，另一種是按經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行補(bǔ)償。

按電壓原則進(jìn)行補(bǔ)償，就是以系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性和安全運(yùn)行為目標(biāo)。在電網(wǎng)發(fā)生故障情況時(shí)，主要考慮系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，以及如何提高系統(tǒng)的靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性。因此，目標(biāo)函數(shù)僅考慮無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘亢屯顿Y費(fèi)用，不考慮電能的損耗。

按經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行補(bǔ)償，就是經(jīng)濟(jì)合理的配置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，做出最佳補(bǔ)償容量和配置方案，使電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)省電力建設(shè)投資。

六、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的裝設(shè)容量和地點(diǎn)

可調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)滿足三個(gè)基本要求：一是維持同步機(jī)的穩(wěn)定。用無(wú)功補(bǔ)償來(lái)控制電壓，在系統(tǒng)受到干擾時(shí)，能產(chǎn)生正的穩(wěn)定作用，使系統(tǒng)的暫態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性提高。二是必須把電壓控制在預(yù)期穩(wěn)定值附近一個(gè)不大的范圍內(nèi)。三是必須調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中的電壓分布，以防無(wú)功在輸電線中的不必要流動(dòng)。根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償原則，按地區(qū)按電壓等級(jí)對(duì)無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行平衡，以保證系統(tǒng)各樞紐的電壓在正常時(shí)和事故后均能滿足規(guī)定要求。

靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的最大補(bǔ)償容量（感性和容性）應(yīng)盡量比實(shí)際需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功大。如果某一時(shí)刻實(shí)際需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功，大于靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的極限補(bǔ)償容量，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置已達(dá)到其限制值時(shí)，存在著不穩(wěn)定的可能。當(dāng)工作于滿輸出時(shí)，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置相當(dāng)于簡(jiǎn)單的固定電容器或電抗器，這時(shí)它不起電壓控制作用，而且它的無(wú)功隨電壓的平方下降，可能經(jīng)受瞬時(shí)崩潰的時(shí)刻。因此，考慮到未來(lái)電網(wǎng)的建設(shè)和負(fù)荷的增加，建議在補(bǔ)償點(diǎn)增設(shè)的補(bǔ)償極限容量盡量大。

七、無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)的有利影響

1、降低線路損失和變壓器有功損失。

補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，如果無(wú)功功率給的足夠，就會(huì)大大降低網(wǎng)絡(luò)的損耗，提高電力的效率，并取得令人滿意的經(jīng)濟(jì)效益。通常來(lái)說(shuō)，按照電力設(shè)備不僅要獲得有功功率，同事不能缺少無(wú)功功率。有了足夠的無(wú)功功率，能夠保障用電的正常運(yùn)行。由于發(fā)電機(jī)等輸送的無(wú)功功率非常有限，因此需要在補(bǔ)償額外的無(wú)功功率，才能滿足負(fù)荷的需要。

2、減少設(shè)備容量，降低電能損耗，保障電網(wǎng)的順利進(jìn)行。

無(wú)功功率裝置的運(yùn)用中會(huì)遇到一些問(wèn)題，電容器容易損壞或熔斷，通過(guò)無(wú)功功率的合理傳送，降低設(shè)備的容量。這樣一來(lái)，通過(guò)高壓集中補(bǔ)償，不但補(bǔ)償?shù)男Ч?，設(shè)備的容量可以調(diào)整的好，接線比較容易，出現(xiàn)故障的概率大大降低，更好地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)。想要進(jìn)行節(jié)電工作，其中一項(xiàng)重要措施就是采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因數(shù)。

3、改善電能質(zhì)量，同時(shí)改善電壓質(zhì)量。

無(wú)功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的合理應(yīng)用，和無(wú)功補(bǔ)償裝置的合理配置，一定程度上改善了電壓的質(zhì)量。電力系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用補(bǔ)償無(wú)功功率，減少了用戶的電費(fèi)支出，是較為完善的補(bǔ)償方法。

八、無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)的不良影響

1、降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。

有功功率是直接消耗電能，把電能合理地轉(zhuǎn)換為機(jī)械能等等，無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)施，大大增加了有功功率所占的比例常數(shù)，影響了有功功率的輸出，不能很好地使電能得以轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或者化學(xué)能等等。

2、降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

電壓偏差如果偏大，這就加大了線路的電壓損耗，影響到人們的正常供電的運(yùn)作和生產(chǎn)能力。電壓的波動(dòng)和閃變，對(duì)供電和設(shè)備都會(huì)造成嚴(yán)重的影響。

3、造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

通常情況下，無(wú)功功率的合理補(bǔ)償會(huì)降低電能損耗。但是如果過(guò)度補(bǔ)償無(wú)功功率，適得其反很大可能地加大線路電壓損耗，影響企業(yè)的正常運(yùn)行，從而降低其經(jīng)濟(jì)效益。

4、諧波含量過(guò)高，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

在配電的過(guò)程中，會(huì)造成電流和電壓諧波，如果不合理地補(bǔ)償無(wú)功功率，很可能會(huì)擾亂電流諧波次數(shù)和幅值，甚至?xí)斐呻妷褐C波畸變。

九、結(jié)束語(yǔ)

總之，在無(wú)功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用為電網(wǎng)的運(yùn)行帶了很大的便利，對(duì)改善電能質(zhì)量起到了很大的促進(jìn)作用，無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓┙o足夠，可以從很大程度上降低電壓損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，使經(jīng)濟(jì)效益與企業(yè)的效益結(jié)合起來(lái)，獲得巨大的利潤(rùn)，同時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償裝置也帶動(dòng)了其他各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，提高了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體水平，改善了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不良狀態(tài)，使電氣設(shè)備得到了充分的發(fā)揮，電壓損失和電能損耗降低，共同維持電網(wǎng)正常順利地運(yùn)行和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹德強(qiáng).電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化與無(wú)功補(bǔ)償研究[J].黑龍江科技信息.2010（01）：65-66

[2]姜京京，唐昊.淺談無(wú)功補(bǔ)償和幾種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備[J].黑龍江科技信息.2010（35）：133-144

[3]劉智德.農(nóng)村低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式淺析[J].中國(guó)電力教育，2010（01）

[4]王志.淺談10kV 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償[J].中國(guó)電力教育，2010（01）

[5]李東.淺談低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息.2010（17）：79-80

[6]劉鳳琴，薛德強(qiáng)，張馳.煤礦供電無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)研究[J].科技信息.2011（03）：322