淺談無(wú)功補(bǔ)償在配網(wǎng)的應(yīng)用

譚達(dá)權(quán)

摘要：有效的利用無(wú)功補(bǔ)償可以達(dá)到降損與節(jié)能的優(yōu)良效果。但無(wú)功功率的傳輸也可能在電網(wǎng)中產(chǎn)生壓降和能量損失，因此應(yīng)強(qiáng)調(diào)合理利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，盡可能降低無(wú)功的不利影響。文章從無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑沓霭l(fā)，論述了無(wú)功補(bǔ)償對(duì)改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量和降損節(jié)電的效果，并對(duì)技術(shù)運(yùn)用中已出現(xiàn)的一些問(wèn)題及解決方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；合理利用；配網(wǎng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）10-0125-02

無(wú)功功率補(bǔ)償是指在電網(wǎng)系統(tǒng)中的變電站或者在用電終端用戶的系統(tǒng)里增設(shè)無(wú)功功率電源這樣的一種技術(shù)措施。其功能在于穩(wěn)定電網(wǎng)中無(wú)功功率的變動(dòng)，以提高電壓水平減小傳輸過(guò)程中的損耗并提升電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能。合理的應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償裝置可以顯著的提高電網(wǎng)質(zhì)量，但不當(dāng)?shù)氖褂脜s有可能會(huì)造成諧波加大、電壓波動(dòng)等問(wèn)題。本文主要從幾種不同的補(bǔ)償方案及各方案實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題及處理方法來(lái)討論如何合理的將無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中。

1 幾種不同的無(wú)功補(bǔ)償方式

1.1 高壓集中式補(bǔ)償

高壓集中式補(bǔ)償主要是指在變電站的10千伏母線上架設(shè)高電壓的并聯(lián)電容裝置，其目的在于通過(guò)對(duì)空載時(shí)無(wú)功損耗的補(bǔ)償來(lái)降低無(wú)功功率所占用變壓器的量，最終得以提升電能的質(zhì)量。該補(bǔ)償方式主要用到并聯(lián)電容器、定頻相機(jī)和靜止補(bǔ)償器等裝置。通過(guò)記錄輸電網(wǎng)的功率等參數(shù)來(lái)尋找可提高之處從而提升電網(wǎng)質(zhì)量及終端變電裝置的無(wú)功功率損耗。由于該補(bǔ)償方式將裝置直接連接于變電所的母線，其自身管理及維護(hù)十分便利，但對(duì)于大型、復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，其作用十分有限，故主要用于小型的配電網(wǎng)降損中。

1.2 分散式補(bǔ)償

除集中式補(bǔ)償之外，還可采取分散式安裝電容器的方法，補(bǔ)償裝置分別安裝在各條10千伏配電線路上，其原理與集中式相同。由于多增加了補(bǔ)償裝置，其降損效果更為明顯，但成本隨之增大，而且并聯(lián)電容器相距變電站較遠(yuǎn)，給管理及維護(hù)帶來(lái)諸多不便。因此，不可一味追求降損而盲目在各條線路上增設(shè)裝置。一般來(lái)說(shuō)，需遵從以下幾點(diǎn)要求：第一，補(bǔ)償點(diǎn)宜少不宜多；第二，補(bǔ)償方式從簡(jiǎn)；第三，一次補(bǔ)償量需適中，因補(bǔ)償量取決于電容器之?dāng)?shù)目，補(bǔ)償量越大所需裝置越大，占用桿上空間，可能導(dǎo)致安全的問(wèn)題；第四，盡量便于管理和維護(hù)。

1.3 隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償方式是在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置電容器，以補(bǔ)償變壓器的漏磁及空載兩種無(wú)功功率。是目前廣泛運(yùn)用于公用變壓器上的一種補(bǔ)償方式。其補(bǔ)償裝置一般采取自動(dòng)投切的方法，根據(jù)功率等因素來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化處理，有時(shí)也以穩(wěn)定電壓水平位為判斷依據(jù)來(lái)處理。線路的電壓水平由電網(wǎng)整體的情況來(lái)調(diào)控，但在電壓出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低的情況時(shí)，其無(wú)功投切量無(wú)法保證，可能與實(shí)際需求偏差較大，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)那樾巍?/p>

1.4 隨機(jī)補(bǔ)償

該方式是理論上最有效的補(bǔ)償方式，可最大化達(dá)到無(wú)功功率的即時(shí)平衡。但由于其存在地點(diǎn)分散、管理困難、用電負(fù)荷不穩(wěn)定等種種情況，其實(shí)用性較低。特別在管理及維護(hù)方面，要求終端用戶自覺(jué)的維護(hù)及保養(yǎng)，因此，短期內(nèi)投入實(shí)際運(yùn)用可能性不大。

1.5 低壓側(cè)補(bǔ)償

相比于隨器補(bǔ)償，低壓側(cè)補(bǔ)償是將電容裝置設(shè)置于低壓母線上，通過(guò)自動(dòng)化控制投切的方式補(bǔ)償?shù)蛪涸O(shè)備的無(wú)功損耗。該方式只作為隨器補(bǔ)償及隨機(jī)補(bǔ)償之后備方式。

以上五種方式之各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用方面也稍有不同，若從其有功損耗量來(lái)排序，隨機(jī)補(bǔ)償最優(yōu)，隨器補(bǔ)償次之，而低壓側(cè)補(bǔ)償又次之。站在經(jīng)濟(jì)及降損效果的角度來(lái)看，隨機(jī)補(bǔ)償和隨器補(bǔ)償?shù)某杀据^低，且效果也很好。但若實(shí)際大規(guī)模投入運(yùn)用，隨機(jī)補(bǔ)償操作難度大，可行性低。因此，當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)大規(guī)模采用的是隨器補(bǔ)償方式，尤其在對(duì)整體電網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)充分利用該方式實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償。

2 各類補(bǔ)償方式在實(shí)際運(yùn)用中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

隨著無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，各類補(bǔ)償方式也越來(lái)越豐富，最初的靜態(tài)補(bǔ)償方式到如今的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、從有觸點(diǎn)到無(wú)觸點(diǎn)投切，都積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。但是在這過(guò)程中，也出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，值得從業(yè)者進(jìn)行總結(jié)以避免類似的情況再次出現(xiàn)。

2.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化問(wèn)題

當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹攸c(diǎn)主要在于用戶終端，集中關(guān)注于終端用戶的使用情況。但是對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的總體降損而言，必須要站在全網(wǎng)的角度來(lái)經(jīng)行補(bǔ)償，通過(guò)記錄全網(wǎng)的流量，找出最需要補(bǔ)償?shù)牟糠?，再選擇最佳的容量及地點(diǎn)從而確定整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的補(bǔ)償方式。使整個(gè)補(bǔ)償方式效益最大化。要完成這樣的優(yōu)化，難點(diǎn)在于大量的數(shù)據(jù)采集與計(jì)算，各單位之間需要密切的配合及溝通，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并需要大量的資金投入以達(dá)到硬件需求。

2.2 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問(wèn)題

近年來(lái)，在數(shù)據(jù)采集方面，電網(wǎng)系統(tǒng)全面推行自動(dòng)化技術(shù)，采購(gòu)了各類配電自動(dòng)化設(shè)備，并成立配電網(wǎng)監(jiān)控中心，使得數(shù)據(jù)的采集工作取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。以廣東電網(wǎng)為例，絕大多數(shù)用戶都已安裝了多功能電子表，這一裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶功率因數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理人員可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)的失常并立即采取相關(guān)手段予以解決。但是，自動(dòng)化收集的數(shù)據(jù)也并非萬(wàn)無(wú)一失，有時(shí)也會(huì)有不良數(shù)據(jù)的影響。一般來(lái)說(shuō)，此類問(wèn)題主要由于通信模塊在傳輸過(guò)程中受到干擾、采集過(guò)程中電力變化過(guò)于頻繁或某一條或幾條數(shù)據(jù)通道臨時(shí)性阻塞等原因所導(dǎo)致。這都將使得收集來(lái)的數(shù)據(jù)有時(shí)不準(zhǔn)確。解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于優(yōu)化自動(dòng)化設(shè)備，利用智能的處理平臺(tái)來(lái)辨識(shí)數(shù)據(jù)與校核，確保數(shù)據(jù)之真實(shí)性。

2.3 諧波的處理問(wèn)題

對(duì)線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，如何處理諧波是一個(gè)必須要考慮的因素。對(duì)于電容器來(lái)說(shuō)，雖然其本身自帶有抗諧波設(shè)計(jì)，能夠應(yīng)對(duì)強(qiáng)度較弱的諧波影響，但是在使用過(guò)程中，電容器自身也存在放大諧波的現(xiàn)象。放大的諧波不僅威脅到電容器本身的使用壽命，更嚴(yán)重在于放大了整個(gè)系統(tǒng)的諧波干擾。因此必須對(duì)諧波干擾進(jìn)行處理，目前較多使用的方法是在無(wú)功補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)檢測(cè)諧波程度，在較大諧波處增設(shè)濾波裝置來(lái)減輕影響。

2.4 電流倒供的問(wèn)題

對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償?shù)牧?，一旦控制不?dāng)，將會(huì)出現(xiàn)多余無(wú)功電流倒供回電網(wǎng)之情形，是電力系統(tǒng)所不容許發(fā)生的情況，無(wú)功電流倒供不僅不能降損反而會(huì)增加電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，對(duì)電網(wǎng)安全產(chǎn)生巨大隱患。對(duì)于使用固定電容器補(bǔ)償方式的用戶，特別需要注意在負(fù)荷過(guò)低時(shí)發(fā)生這類情況。

2.5 補(bǔ)償量的設(shè)定問(wèn)題

無(wú)功補(bǔ)償?shù)牧繜o(wú)論過(guò)多或過(guò)少，都會(huì)產(chǎn)生不利的影響，這使得在設(shè)定補(bǔ)償量時(shí)必須要有一個(gè)全局的考慮。依照以往運(yùn)行過(guò)程中得經(jīng)驗(yàn)，最佳的補(bǔ)償容量一般在25%左右，并不宜超出15%～35%之范圍。不可根據(jù)某部分線路的缺額來(lái)設(shè)定補(bǔ)償量。

2.6 設(shè)備的選擇問(wèn)題

選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的關(guān)鍵在于了解其特性及特點(diǎn)，在條件允許的情況下應(yīng)選用自帶投切功能的設(shè)備。補(bǔ)償設(shè)備的管理及維護(hù)也是設(shè)備選擇的關(guān)鍵，由于其存在數(shù)目大、設(shè)置地點(diǎn)多的情況，故選擇高品質(zhì)易維護(hù)的設(shè)備可大大減少工作量。另外，在不同地質(zhì)及氣候條件下還需考慮當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)。如青藏高原地區(qū)必須要考慮補(bǔ)償設(shè)備在高海拔地區(qū)能否正常工作的問(wèn)題?？偠灾?，設(shè)備的選擇必須結(jié)合補(bǔ)償設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段，能源的產(chǎn)量不斷下降，必須通過(guò)提高產(chǎn)能的效率來(lái)完成社會(huì)的需求量。這就對(duì)于電力系統(tǒng)的合理生產(chǎn)調(diào)配方式做出了很大的要求。同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于安全方面要格外的重視。在本文中，就無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)做出了詳細(xì)的介紹，由于其提升電壓穩(wěn)定性及降低損耗的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電網(wǎng)運(yùn)行中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，優(yōu)化補(bǔ)償方案、提高功率因數(shù)并選取合理的無(wú)功補(bǔ)償量，是今后無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的方向。

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