淺談配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

摘 要：本文從無功功率的產(chǎn)生及無功補(bǔ)償方法的原理出發(fā)，介紹了無功補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ槍?duì)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用進(jìn)行了解析。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；應(yīng)用

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾生活水平的普遍提高，各種工業(yè)企業(yè)與日俱增、迅速發(fā)展，家用電器大量普及，使用電負(fù)荷迅猛增加，同時(shí)無功負(fù)荷分量也大量增加。本人在供電部門和配電用戶都長(zhǎng)期工作過，經(jīng)對(duì)比研究分析發(fā)現(xiàn)：在電力系統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)，由于技術(shù)力量雄厚，無功補(bǔ)償?shù)蒙泻?。而在配電網(wǎng)絡(luò)部分，電力用戶量大、面廣，技術(shù)力量參差不齊，管理也較薄弱，因而配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償值得關(guān)注。

1 無功功率

1.1 無功功率概念

在交流電路中，用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)，并在電路內(nèi)進(jìn)行電場(chǎng)與磁場(chǎng)的能量交換。這一部分能量?jī)H僅是往返于儲(chǔ)能元件與電源之間，不會(huì)消失，不產(chǎn)生有用功率[1]。無功功率不是實(shí)際做功的功率，而是表示能量交換的一種速率，它的單位為乏（var）。無功功率的存在對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)的正常運(yùn)行是十分必要的，因?yàn)殡娋W(wǎng)中存在大量的電力設(shè)備和感性負(fù)載，如：變壓器、電動(dòng)機(jī)等， 如果這些無功成分在長(zhǎng)距離輸電線路中進(jìn)行傳送，將產(chǎn)生大量的能量損耗，這是不合理的、也是不經(jīng)濟(jì)的。

1.2 無功功率的計(jì)算

在正弦交流電路中的電壓和電流都是正弦波：

2 無功補(bǔ)償

2.1 無功補(bǔ)償原理

針對(duì)電網(wǎng)中如：電動(dòng)機(jī)、變壓器等大量的感性設(shè)備產(chǎn)生的無功功率，必須進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，其基本原理：是把具有容性負(fù)荷的裝置與感性負(fù)荷的裝置并聯(lián)接在同一電路中，感性設(shè)備所吸收的無功能量可從容性設(shè)備輸出的無功能量中得到補(bǔ)償[3]。

2.2 無功補(bǔ)償容量

配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償

3.1 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置

配電網(wǎng)的無功電源主要是電力電容器，運(yùn)用最廣泛的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)電容器。

當(dāng)前，無功補(bǔ)償有了一些新的技術(shù)應(yīng)用，如：晶閘管控制電抗器靜止無功補(bǔ)償裝置（簡(jiǎn)稱：TCR）、基于智能控制策略的晶閘管投切電容器補(bǔ)償裝置（簡(jiǎn)稱：TSC）、靜止無功發(fā)生器（簡(jiǎn) 稱：SVG）、電力有源濾波器 （簡(jiǎn)稱：APF ）、綜合潮流控制器（簡(jiǎn)稱：UPFC）[4]。

3.2 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

3.2.1 集中補(bǔ)償

具有一定規(guī)模的企業(yè)大多是采用在變電站的總進(jìn)線、低壓側(cè)母線、主饋線上安裝并聯(lián)電力電容裝置，進(jìn)行無功集中補(bǔ)償。采用這種補(bǔ)償方式，可以實(shí)現(xiàn)電壓的集中調(diào)整控制，可以實(shí)現(xiàn)供電部門對(duì)用戶提出的對(duì)功率因數(shù)所做出的規(guī)定。單純的集中補(bǔ)償，雖然使上一級(jí)線路中基本沒有無功電流流動(dòng)，但是對(duì)下一級(jí)線路的無功電流不會(huì)有任何影響，其線路無功損耗仍然存在。

3.2.2 分散補(bǔ)償

分散補(bǔ)償又稱分組補(bǔ)償，它是根據(jù)各用戶的各個(gè)負(fù)荷中心，把補(bǔ)償裝置裝分成幾組安裝在功率因數(shù)較低的村鎮(zhèn)終端變、配電所高壓或低壓母線上或車間配電室或變電所分路出線上。這種補(bǔ)償方式的裝置更接近于負(fù)荷末端，可以大幅降低電能損。

3.2.3 個(gè)別補(bǔ)償

個(gè)別補(bǔ)償又稱為“就地補(bǔ)償”。它就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無功功率的需要量將單臺(tái)和多臺(tái)電容器組與用電設(shè)備并接。它與用電設(shè)備共用一套斷路器，也可以獨(dú)立使用一套斷路器，通過控制、保護(hù)裝置和用電設(shè)備同時(shí)投切，所以個(gè)別補(bǔ)償也稱隨機(jī)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式可以把負(fù)荷端電能損耗降低到最低限度，既能提高線路的功率因數(shù)，又能改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量[5]。

3.2.4 混合補(bǔ)償

這種無功補(bǔ)償方式是集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和個(gè)別補(bǔ)償這三種方式的其中二種以上的組合應(yīng)用方式。

3.3 配電網(wǎng)絡(luò)無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

無功補(bǔ)償是電力網(wǎng)建設(shè)和改造的重要組成部分，它是保持供電網(wǎng)絡(luò)無功平衡，提高電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)絡(luò)損耗的有效措施。采用無功補(bǔ)償后具有如下意義：

3.3.1 節(jié)能降耗

通過補(bǔ)償裝置就近提供無功功率，將功率因數(shù)從cosφ1提高到

3.3.2 提高安全性

進(jìn)行無功補(bǔ)償可以從以下兩方面提高供電系統(tǒng)的安全性[7]：

一是濾除諧波、抑制涌流。補(bǔ)償回路中串聯(lián)的電抗器，與濾波電容器構(gòu)成 L C 濾波回路，有效濾除5 、7 等高次諧波，凈化了電網(wǎng)環(huán)境，保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二是補(bǔ)償后，系統(tǒng)電流下降 30% 左右，電氣設(shè)備承受的實(shí)際電流減少，從而減少了因電流過大造成的電氣事故。

3.3.3 促進(jìn)生產(chǎn)

如果電氣設(shè)備與配電點(diǎn)距離較遠(yuǎn)、線路過長(zhǎng)，較大的無功電流引起較大的壓降，致使電氣設(shè)備啟動(dòng)困難。進(jìn)行補(bǔ)償后，阻止了無功電流在回路中地串動(dòng)，改善了電壓質(zhì)量，提高了輸送有功功率的能力，有效解決電氣設(shè)備電壓過低造成的啟動(dòng)困難，減少配電點(diǎn)搬家次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

3.4 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償建設(shè)應(yīng)注意的問題

目前，配電網(wǎng)無功補(bǔ)償建設(shè)已經(jīng)越來越被人們所重視，但是在實(shí)踐過程中，仍有諸多問題需引起重視。

3.4.1 供電無功管理要無縫覆蓋

供電部門的供用電管理工作不能對(duì)電費(fèi)一收了之；也不能為了管理而管理，對(duì)用戶只實(shí)行“按功率因數(shù)增收或減收電費(fèi)”的辦法，對(duì)無功管理只采取單純的獎(jiǎng)懲措施。供電部門應(yīng)擔(dān)負(fù)起節(jié)能環(huán)保的社會(huì)職責(zé)，對(duì)電力大宗用戶，特別是無功管理工作有潛力可挖掘的用戶，應(yīng)督促和幫助用戶采取措施，提高功率因數(shù) 。組成以供用電管理部門牽頭的，以用電節(jié)能管理人員、設(shè)計(jì)人員、調(diào)度部門的負(fù)荷分析人員和運(yùn)行人員等技術(shù)骨干為成員的技術(shù)專家組，采取“專家會(huì)診”的方式。深入用戶生產(chǎn)第一線，深入了解主要配電設(shè)備、大型用電設(shè)備的規(guī)格型號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)布置、生產(chǎn)運(yùn)行方式和特點(diǎn)，了解現(xiàn)有無功補(bǔ)償情況，了解結(jié)線方式、饋線規(guī)格型號(hào)和路徑等，掌握第一手資料。針對(duì)具體問題，制訂具體的、有效可行的技術(shù)方案和整改措施，切實(shí)解決用戶無功補(bǔ)償實(shí)際工作中的“疑難雜癥”問題，主動(dòng)協(xié)助電力用戶做好無功補(bǔ)償工作。

3.4.2 配電無功管理要主動(dòng)承接

配電網(wǎng)的用戶，領(lǐng)導(dǎo)一定要重視，領(lǐng)導(dǎo)上的重視是做好一切工作的保證。有條件的單位可以配備專職負(fù)荷管理人員，從而有利于無功負(fù)荷的管理。對(duì)無功負(fù)荷進(jìn)行分析計(jì)算，相應(yīng)的調(diào)整補(bǔ)償裝置的配置、補(bǔ)償運(yùn)行方式；對(duì)上個(gè)月的無功負(fù)荷分析總結(jié)，提出改進(jìn)措施；分析預(yù)測(cè)下個(gè)月的無功負(fù)荷，提前策劃應(yīng)對(duì)。規(guī)模較小的配電用戶可以配備兼職負(fù)荷管理人員，并對(duì)其加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)。把無功考核量化到負(fù)荷管理人員的職責(zé)中，促進(jìn)其主動(dòng)作為，搞好無功管理工作。

3.4.3 電力電容器的安全管理

電力電容器的電壓特性不好、耐受過電壓能力差，運(yùn)行中長(zhǎng)期工頻過電壓應(yīng)不大于其額定電壓的1.1倍。運(yùn)行時(shí)，要注意配電網(wǎng)的電壓不能過高。

并聯(lián)電容器投入運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)中的高次諧波產(chǎn)生影響，甚至能放大諧波電流。要避免大的諧波進(jìn)入配電網(wǎng)絡(luò)。

并聯(lián)電容器合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的合閘涌流，有時(shí)激發(fā)諧振過電壓。要采取控制合閘涌流的保護(hù)措施。

3.4.4 優(yōu)化無功補(bǔ)償，防止無功倒送

在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)倪^程中結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)際、精確計(jì)算全網(wǎng)無功潮流等，選取最佳補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和容量來選擇與使用最有效率的電網(wǎng)補(bǔ)償方式，從而更好的進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化。結(jié)合配電網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行的特點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整無功補(bǔ)償，防止在負(fù)荷低谷期間造成出現(xiàn)無功倒送等現(xiàn)象，導(dǎo)致電線路負(fù)擔(dān)過重，增加配電網(wǎng)的損耗。運(yùn)行中注意檢查電容器自動(dòng)投切裝置的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)論

無功補(bǔ)償能夠有效提高配電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓水平，提高電能質(zhì)量，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，提高電力設(shè)備的功率輸出。同時(shí)，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)和搞好無功功率平衡，能夠較大幅度降低電網(wǎng)的功率損耗，是節(jié)能降耗的一條重要途徑。

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作者簡(jiǎn)介

楊春華，男，本科，工程師。