關(guān)于動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)

郜迎風(fēng) 晏玲

摘 要：在工礦企業(yè)中，絕大多數(shù)的用電設(shè)備屬于感性負(fù)荷，這些設(shè)備在運(yùn)行中要吸收大量的無功功率，所以，改善工礦企業(yè)用電的功率因數(shù)是提高用電效率、節(jié)約電能的重要手段。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)無功；補(bǔ)償技術(shù)；效益

引 言

隨著我國電力工業(yè)的迅猛壯大，電網(wǎng)逐步擴(kuò)張，電力負(fù)荷增長很快，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行日益受到重視。降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)輸電效率和電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門面臨的實(shí)際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。

1 無功補(bǔ)償?shù)慕榻B

1.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

電感和電容是兩種性質(zhì)相反的元件，供電系統(tǒng)中的用電設(shè)備大多是感性負(fù)載，用電容器補(bǔ)償感性負(fù)載所需的無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，稱之為電容補(bǔ)償，這也是無功補(bǔ)償?shù)脑怼?/p>

1.2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

（1）補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

（2）減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cos？準(zhǔn)=0.8增加到cos？準(zhǔn)=0.95時(shí)，裝1kVar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52kW；反之，增加0.52kW對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。

（3）降低線損，由公式ΔP%=（1-cos？準(zhǔn)1/cos？準(zhǔn)2）×100%得出（其中cos？準(zhǔn)1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，cos？準(zhǔn)2為補(bǔ)償后的功率因數(shù)）。

補(bǔ)償后，cos？準(zhǔn)2>cos？準(zhǔn)1，降低線損率，減少設(shè)計(jì)容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 電網(wǎng)中常用的幾種無功補(bǔ)償方式

（1）高壓集中補(bǔ)償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變電所的6～10kV母線上。這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償6～10kV母線前側(cè)線路上的無功功率，母線后側(cè)廠內(nèi)線路的無功功率得不到補(bǔ)償。因此變壓器的視在負(fù)荷及變壓器的損耗并沒有少。所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果比較差，但這種補(bǔ)償方式的初期投資比較低，且便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對變電站高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的補(bǔ)償，以滿足濱海供電公司對變電站總功率的基本要求。

（2）分組補(bǔ)償是將低壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的380V低壓母線上。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償變電所、箱站低壓母線前的變壓器，高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補(bǔ)償能使變電所、箱站主變以前的視在功率減小，從而可使主變壓容器容量選的較小，減少變壓器運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益較好。

（3）低壓就地補(bǔ)償，就是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)挠秒娫O(shè)備組旁邊。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝位置以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補(bǔ)償范圍大，補(bǔ)償效果好，經(jīng)濟(jì)效益佳。相比較而言，這種補(bǔ)償方式投資較前兩種大，但電容器組在補(bǔ)償?shù)挠秒娫O(shè)備組停機(jī)時(shí)也將一并被解除。

2 動(dòng)態(tài)無功裝置的應(yīng)用

靜止無功裝置比動(dòng)態(tài)無功裝置的技術(shù)更加成熟，而且結(jié)構(gòu)也更加簡單，因此前者的應(yīng)用范圍較后者更廣。目前動(dòng)態(tài)無功裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分廣泛的，其主要優(yōu)點(diǎn)包括：①提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，將動(dòng)態(tài)無功裝置安裝在中長距離的輸電電路中點(diǎn)能夠有效的提高整個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)還能為出現(xiàn)故障后的電機(jī)提供更多的減速面積；②有力的支持系統(tǒng)電壓，避免電壓崩潰，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)了故障或當(dāng)電流驟然增大的以瞬間，動(dòng)態(tài)無功裝置可以向系統(tǒng)提供瞬間的無功補(bǔ)償來有效避免電壓崩潰；③阻尼系統(tǒng)振蕩，動(dòng)態(tài)無功裝置能夠快速、平滑的對無功和電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且能夠調(diào)制狀態(tài)工作；④補(bǔ)償不平衡負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷出現(xiàn)不平衡情況時(shí)，動(dòng)態(tài)無功裝置能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使得供電電流達(dá)到三相平衡，使單相負(fù)荷變成三相負(fù)荷而不會(huì)出現(xiàn)無功分量；⑤抑制負(fù)荷側(cè)電壓波動(dòng)和閃變，校正功率因數(shù)。與此同時(shí)，動(dòng)態(tài)無功裝置還應(yīng)用在了電氣化鐵路牽引變電所中，它很大程度上提高了其功率因數(shù)，而且還減少了變壓器與輸配電線路的損耗。除此之外，動(dòng)態(tài)無功裝置還應(yīng)用在了煤礦中的提升機(jī)上，大大提高了電網(wǎng)質(zhì)量，最大限度的降低了由于電壓波動(dòng)造成的不良影響。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

3.1.1 降損節(jié)能

利用無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)可以降低線路損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。目前，渤海石油礦區(qū)電網(wǎng)改造所需補(bǔ)償?shù)娜萘考s為4340kVar，反應(yīng)在6kV母線上可節(jié)省無功電流417A（4340/1.732/6），按有效利用率60%計(jì)算，可節(jié)省無功電流約250A。按照無功電流的通過所引起的三相線路有功損耗公式：

△P=△P1-△P2=3I12R×10-3-3I22R×10-3=3△I2R×10-3

計(jì)算，可得：△P=3×2502×R×10-3

改造部分影響6kV架空線路總長度約為4000m，截面積為120mm2，鋁的電阻率p=0.0294Ωmm2/m，按照R=pL/S公式計(jì)算，得出：R=0.98

△P=3×2502×R×10-3=3×2502×0.98×10-3=183kW

即可節(jié)省有功功率：183kW

一年可節(jié)省電量：183×8×260=380640kWh

按平均電費(fèi)1元/KWh計(jì)算，每年可節(jié)省電費(fèi)約38萬元。

3.1.2 節(jié)約電費(fèi)開支

根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》中規(guī)定，功率因數(shù)越高供電線路的功率損耗就越小，功率因數(shù)高于0.9以上的就減收電費(fèi)，減收的百分比最高為1.25%，低于0.9的就加收電費(fèi)，0.7～0.9之間的每少0.01就加收0.5%的電費(fèi)，在0.65～0.7之間的每少0.01就加收1%的電費(fèi)，0.64及以下每降低0.01就加收2%的電費(fèi)。若功率因數(shù)達(dá)到0.95以上，將獎(jiǎng)勵(lì)基本電費(fèi)與當(dāng)月用電費(fèi)用合計(jì)的0.75%，此次改造后，功率因數(shù)均能保證在0.95以上，以每年用電量7000萬kWh為例，兩座35kV變電站變壓器容量合計(jì)為23300kVA，年外購電費(fèi)為4780萬元，濱海供電公司的補(bǔ)償獎(jiǎng)勵(lì)金額約為30萬元。

3.1.3 提高設(shè)備供電能力

根據(jù)表1中681回路的一組數(shù)據(jù)分析，如果該回路功率因數(shù)提高到供電局0.9的要求，那么變壓器的平均負(fù)荷電流將減少15%，相當(dāng)于變壓器提高了15%的供電能力；如果功率因數(shù)提高到0.95，那么變壓器的平均負(fù)荷電流將減少19%，相當(dāng)于變壓器提高了19%的供電能力，增大了變壓器的出力，使設(shè)備容量不變的條件下，可以少送無功功率，多送有功功率。這樣就能合理配置變壓器容量，避免“大馬拉小車”情況，減少因變壓器配置容量過大而產(chǎn)生的相應(yīng)變壓器損耗，并可以延緩增容周期，從而減少企業(yè)費(fèi)用支出，使供電部門及用電企業(yè)均受益。以35kV變電站增容5000kVA為例，若延緩一年增容，將節(jié)省基本電費(fèi)102萬元。

3.2 社會(huì)效益

無功功率的減少，不僅節(jié)約企業(yè)自身的電費(fèi)開支，還減少了電網(wǎng)的線損和對上一級(jí)變壓器容量的占用，產(chǎn)生的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益顯著。而諧波污染的減少，不僅降低了對通訊、自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量和繼電器保護(hù)的干擾，而且提高了電網(wǎng)的安全性能和供電質(zhì)量，保證設(shè)備正常工作，有利于安全生產(chǎn)。

4 結(jié) 語

經(jīng)過以上分析，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用很好地解決了電網(wǎng)質(zhì)量問題，提高了功率因數(shù)，降低了運(yùn)行成本，適用于工礦企業(yè)不斷增長的用電現(xiàn)狀，值得在工礦企業(yè)中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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