配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償存在的問(wèn)題及解決方法

胡文慧

(廣州供電局有限公司,廣州 510000)

1 配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償

1.1 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置

電力電容器是配電網(wǎng)的主要無(wú)功電源，目前，并聯(lián)電容器是使用最為廣泛的一種補(bǔ)償裝置，無(wú)功補(bǔ)償出現(xiàn)了一些新的技術(shù)運(yùn)用，比如，建立在智能控制策略基礎(chǔ)上的晶閘管投切電容器補(bǔ)償裝置、綜合潮流控制器、靜止無(wú)功發(fā)生器、電力有源濾波器以及晶閘管控制電抗器靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等。

1.2 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞?/h3>

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞街饕幸韵聨追N：

1.2.1 集中補(bǔ)償方式

大部分具有一定發(fā)展規(guī)模的企業(yè)會(huì)在變電站的低壓側(cè)母線、總進(jìn)線以及主饋線上安裝并聯(lián)電力電容裝置，主要是進(jìn)行無(wú)功集中補(bǔ)償。

集中補(bǔ)償方式能夠?qū)﹄妷簩?shí)施集中調(diào)整控制，同時(shí)也使供電部門滿足了用戶提出的對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行規(guī)定的要求。單純的集中補(bǔ)償方式，雖然會(huì)導(dǎo)致上一級(jí)線路中沒(méi)有無(wú)功電流經(jīng)過(guò)，但是不會(huì)對(duì)下一級(jí)無(wú)功電流產(chǎn)生任何影響。

1.2.2 分散補(bǔ)償方式

分散補(bǔ)償方式也稱為分組補(bǔ)償方式，該方式主要是根據(jù)每位用戶的各個(gè)負(fù)荷中心，將補(bǔ)償裝置細(xì)分成幾組，并將其安裝在功率因數(shù)相對(duì)比較低的配電所高壓、村鎮(zhèn)終端變、車間配電室、低壓母線或者變電所分路出線上。分散補(bǔ)償方式的裝置更加接近負(fù)荷末端，有助于降低電能損耗。

1.2.3 個(gè)別補(bǔ)償方式

個(gè)別補(bǔ)償方式也稱為就地補(bǔ)償方式。該方式主要是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功功率的實(shí)際需求量，將電容器組和用電設(shè)備并聯(lián)起來(lái)。電容器可以與用電設(shè)備共同使用一套斷路器，或者電容器獨(dú)立使用一套電容器，利用控制裝置。用電設(shè)備以及保護(hù)裝置的同時(shí)投切，因此，個(gè)別補(bǔ)償方式也稱為隨機(jī)補(bǔ)償方式。

該補(bǔ)償方式能夠最大幅度地降低符合端電能的損耗，不僅有助于提高線路的功率因數(shù)，同時(shí)也極大地提高了用電設(shè)備的電壓質(zhì)量；第四，混合補(bǔ)償方式?；旌涎a(bǔ)償方式是個(gè)別補(bǔ)償、集中補(bǔ)償與分組補(bǔ)償三種方式中二種以上方式的組合。

1.3 配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的重要構(gòu)成部分，無(wú)功補(bǔ)償是保證供電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功平衡的重要保障，有助于提高電壓的質(zhì)量，降低網(wǎng)絡(luò)電能的損耗。采用配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償具有以下意義：首先，節(jié)能降耗。

利用補(bǔ)償裝置提供無(wú)功功率，將無(wú)功功率從原先的cosφ1提高到cosφ2，此時(shí)有功功率損耗大約降低：ΔP(%)=[1-（cosφ1/ cosφ2）2]×100，這樣極大地減少了變壓器和線路的電能損耗，有助于提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。其次，提高安全性。在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，可以通過(guò)以下兩種方式來(lái)提高電力系統(tǒng)的安全性：

第一，濾除諧波、控制涌流。濾波電容器和補(bǔ)償回路中串聯(lián)的電抗器組成了LC 濾波回路，能夠有效地濾除5 、7 等高次諧波，提高了電網(wǎng)環(huán)境質(zhì)量，促使電力設(shè)備能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行；第二，補(bǔ)償之后，電力系統(tǒng)的電流大約會(huì)降低30% 左右，設(shè)備承受的實(shí)際電流也會(huì)減少，這樣有效地避免了因電流過(guò)大而引發(fā)的電氣事故的發(fā)生。最后，促進(jìn)生產(chǎn)。

如果配電點(diǎn)與電氣設(shè)備之間的距離比較遠(yuǎn)，且線路過(guò)長(zhǎng)，引入較大的無(wú)功電流則產(chǎn)生較大的壓降，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備運(yùn)行困難。采用無(wú)功補(bǔ)償之后，阻止了無(wú)功電流在電線回路中流動(dòng)，極大地改善了電壓的質(zhì)量，增強(qiáng)了輸送有功功率的能力，也解決了電氣設(shè)備因電壓過(guò)低所引發(fā)的運(yùn)行困難的問(wèn)題，大大地減少了配電點(diǎn)搬家次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。因此，加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯烤哂蟹浅Ｖ匾默F(xiàn)實(shí)意義，配電網(wǎng)的管理人員需要加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾?，加?qiáng)無(wú)功補(bǔ)償管理。

2 傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償投切控制器中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的容性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備中的投切控制器在判斷無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備能否進(jìn)行投切時(shí)，主要是根據(jù)電氣設(shè)備電流的負(fù)荷。控制原理是通過(guò)低壓側(cè)母線上的電流互感器獲取電流信號(hào)，或直接通過(guò)變壓器的三相數(shù)字化電流表獲取電流信號(hào)，再通過(guò)電流信號(hào)比較板驅(qū)動(dòng)可控硅進(jìn)行投切繼電器操作。

這種操作方式雖然具備可靠性和可操作性，且動(dòng)作的靈敏度較高，但是經(jīng)常出現(xiàn)投切過(guò)于頻繁的情況，尤其是當(dāng)變壓器的負(fù)荷運(yùn)行在75%左右時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)投切控制頻繁閃斷的情形，從而對(duì)控制器、電容器產(chǎn)生了極大的破壞、因?yàn)檫@種投切控制器的頻繁使用，提高了控制器和電容器的損壞率。目前采用的是兩種最新技術(shù)，對(duì)自動(dòng)投切系統(tǒng)、電容器進(jìn)行了升級(jí)，保證了無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。

3 電容器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

由于電容器的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，所以在觀測(cè)變壓器低壓負(fù)荷采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)時(shí)，也對(duì)電容器的三個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，即超聲噪音、溫度和電容值。在采集超聲噪音時(shí)，主要是采用壓阻式超聲探頭與聲音分離卡，可以將電容器發(fā)出的20～75kHz 的聲音信號(hào)分離出來(lái)。

因?yàn)樵谶@個(gè)波段下，基本是聽不到任何因周圍變壓器鐵芯、開關(guān)母線的電應(yīng)力作用而產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)，而電容器內(nèi)部的擊穿、漏電以及電弧等古戰(zhàn)產(chǎn)生的聲音相對(duì)比較清晰。SCM系統(tǒng)會(huì)通過(guò)獲取到的聲音信號(hào)，詳細(xì)地記錄電容器內(nèi)部發(fā)出的聲音、音量以及發(fā)生頻率。

可以使用GSM/GPRS 通訊系統(tǒng)將這些信息及時(shí)發(fā)送到調(diào)度中心。調(diào)度中心再根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷電容器的故障程度，最后再?zèng)Q定是否需要維修或者更換電容器。溫度信號(hào)采集相對(duì)比較容易理解，系統(tǒng)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。SCM 系統(tǒng)可以直接讀取數(shù)字化溫度表上顯示的度數(shù)，利用GSM/GPRS 通訊系統(tǒng)及時(shí)發(fā)送到調(diào)度中心。

如果此時(shí)電容器溫度突然升高，則說(shuō)明電容器出現(xiàn)了故障，應(yīng)該及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理。通過(guò)電容值信號(hào)能夠反映出電容器的性能，如果電容器的電容值出現(xiàn)了變化，則說(shuō)明電容器已經(jīng)損壞。

這一信號(hào)主要是通過(guò)電容器綜合保護(hù)系統(tǒng)中的SCM系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集、匯總之后，再利用GSM/GPRS 通訊模塊將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到調(diào)度中心。使用電容器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠保證調(diào)度中心隨時(shí)可以查看任何一臺(tái)電容器的運(yùn)行狀況與故障狀況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，制定有效的措施解決問(wèn)題。

4 SCM 智能化投切控制器

SCM 智能化投切系統(tǒng)主要是采用無(wú)功負(fù)荷與電壓的雙重標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮了SCM的計(jì)算功能，對(duì)容性的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行投切操作。因?yàn)闊o(wú)功功率增加情況是，電力系統(tǒng)增加的是電壓，不是電流。

換言之，不能通過(guò)電流的增加判定電力系統(tǒng)無(wú)功功率增加，如果簡(jiǎn)單地通過(guò)電流的變化判斷無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備是否進(jìn)行投切，是非常武斷的行為，也無(wú)法得到最佳狀態(tài)。同時(shí)，民用電的無(wú)功功率變化非常復(fù)雜，還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各相間負(fù)荷不均以及無(wú)功功率不均的問(wèn)題。

在判斷電壓時(shí)，將U作為額定功率，設(shè)置了1.17U，1.15U，0.95U，0.85U四檔，以400V無(wú)功補(bǔ)償為例進(jìn)行分析，設(shè)置的四個(gè)界限分別是428V，420V，380V和340V，如果電壓達(dá)到了428V 以上或340V以下時(shí)，智能化系統(tǒng)會(huì)發(fā)出斷路器跳閘的信號(hào)，從而對(duì)末端設(shè)備進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。

在智能化投切模式的作用下，可以優(yōu)化投切容量，比如，在400kVA的變壓器低壓側(cè)安裝3 組3伊10kVar 的補(bǔ)償，此時(shí)智能投切控制器可以選擇投入1組、2組或者3組。這種智能化投切模式下，能夠準(zhǔn)確判斷投切區(qū)間，進(jìn)行精細(xì)化的投切。

5 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償建設(shè)應(yīng)注意的問(wèn)題

5.1 供電無(wú)功管理要無(wú)縫覆蓋

目前供電部門采取“按功率因數(shù)增收或減收電費(fèi)”的管理方式，對(duì)無(wú)功管理采用簡(jiǎn)單的懲罰措施，從而導(dǎo)致電費(fèi)收取管理工作管理不到位。因此供電部門應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電費(fèi)收取工作的管理，勇于承擔(dān)節(jié)能環(huán)保的社會(huì)職責(zé)，對(duì)電力大宗用戶，尤其是具有無(wú)功管理潛力的用戶，應(yīng)該指導(dǎo)和督促用戶采取有效措施，提高功率因數(shù)。

供電管理部門其帶頭作用，將用電節(jié)能管理人員、設(shè)計(jì)人員、運(yùn)行人員以及調(diào)度部門的負(fù)荷分析人員組成專家團(tuán)，采用 “專家會(huì)診”的方式。走進(jìn)基層，全面了解配電設(shè)備運(yùn)行狀況、現(xiàn)場(chǎng)布置、大型用電設(shè)備的型號(hào)以及生產(chǎn)運(yùn)行方式，了解接線方式和饋線路徑，及時(shí)掌握第一手資料。根據(jù)具體問(wèn)題，制定針對(duì)性措施，有效解決用戶無(wú)功補(bǔ)償工作中存在的問(wèn)題。

5.2 配電無(wú)功管理要主動(dòng)承接

配電網(wǎng)的領(lǐng)導(dǎo)需要加強(qiáng)對(duì)配電無(wú)功管理工作的重視，條件較好的單位可以配置專職負(fù)荷管理人員，這樣有助于優(yōu)化無(wú)功管理工作。仔細(xì)分析和計(jì)算無(wú)功負(fù)荷，合理調(diào)整補(bǔ)償裝置的配置以及補(bǔ)償運(yùn)行方式；分析和總結(jié)上個(gè)月的無(wú)功負(fù)荷運(yùn)行狀況，制定切實(shí)可行的措施；對(duì)下個(gè)月的無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，提前制定防范措施。

對(duì)于規(guī)模較小的配電用戶可以配置兼職負(fù)荷管理人員，并實(shí)施技術(shù)培訓(xùn)。另外，可以將無(wú)功考核量化到負(fù)荷管理人員的職責(zé)中，這樣有助于督促管理人員提高工作質(zhì)量和工作效率，從而提高無(wú)功管理水平。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)功補(bǔ)償有助于提高配電網(wǎng)的電壓水平，有效地提高電能質(zhì)量，極大地增強(qiáng)了配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，提高了電力設(shè)備了功率輸出，也提高了生產(chǎn)水平。同時(shí)，對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行合理的無(wú)功補(bǔ)償，能夠提高功率因數(shù)，保證無(wú)功功率的平衡，也最大幅度地降低了配電網(wǎng)的電能損耗，所以，補(bǔ)償功率是節(jié)能降耗的一種有效途徑，因此，需要加強(qiáng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯亢椭匾暋?/p>

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