淺談無功補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

（黑龍江省明水縣電業(yè)局，黑龍江 綏化 151700）

淺談無功補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

韓佳良

（黑龍江省明水縣電業(yè)局，黑龍江 綏化 151700）

無功電流是影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的主要因素之一，由于系統(tǒng)中存在無功電流，因而系統(tǒng)導(dǎo)線容量以及設(shè)備容量都相應(yīng)增大，系統(tǒng)損耗也隨之增加，這些都會(huì)對系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性造成不利影響。無功補(bǔ)償是處理該類問題的有效方式。文章依照當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，分別針對當(dāng)前常用的幾種無功補(bǔ)償方式進(jìn)行了介紹、分析。

電力系統(tǒng)；無功補(bǔ)償；作用；應(yīng)用

1 必要性分析

大多數(shù)工廠用電設(shè)備電感特性都較強(qiáng)，其無功功率大多來自電力系統(tǒng)，若需要保持其有功功率恒定，將會(huì)引起以下幾種現(xiàn)象。

1.1 總電流的增加會(huì)引發(fā)相關(guān)系統(tǒng)元件容量的增加。例如系統(tǒng)中電氣設(shè)備以及導(dǎo)線容量和變壓器等。增大了工廠測量儀表以及啟動(dòng)控制設(shè)備規(guī)格的增大，提高了成本費(fèi)用。

1.2 在保證有功功率始終一致的基礎(chǔ)上，設(shè)備以及線路銅損會(huì)隨著總電流的增大而增大。

1.3 總電流增加會(huì)導(dǎo)致變壓器以及線路中電壓損失隨之增大，因而無法有效調(diào)壓。

1.4 針對發(fā)電設(shè)備而言，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁效應(yīng)會(huì)隨著無功電流的增加而增加，但是降低的電壓會(huì)導(dǎo)致激磁電流的增加，因而轉(zhuǎn)子繞組會(huì)過度發(fā)熱，致使溫度超出規(guī)定范圍。

通過上述分析可以看出，電力系統(tǒng)中頻率以及電壓受到無功功率的影響都無法保持恒定，因而其功率因數(shù)小于1。發(fā)電機(jī)無功功率可以被有效利用，但除此之外，還需要額外安裝無功補(bǔ)償裝置，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2 就地補(bǔ)償原則

為了保證無功補(bǔ)償裝置能夠達(dá)到預(yù)期經(jīng)濟(jì)效果，將電網(wǎng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的傳輸損耗降至最低，并加強(qiáng)配電設(shè)備的使用質(zhì)量，則應(yīng)當(dāng)依照分配補(bǔ)償原則對無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃設(shè)置，保證無功補(bǔ)償裝置的設(shè)置更加合理。電網(wǎng)中無功補(bǔ)償裝置的設(shè)置應(yīng)當(dāng)布局合理，并采用宏觀式的規(guī)劃，進(jìn)行分級補(bǔ)償，盡可能采用就地補(bǔ)償?shù)脑瓌t。具體可以從以下幾方面分析：

2.1 總體與局部相互結(jié)合的平衡方式

首先應(yīng)當(dāng)對整個(gè)縣級電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，滿足該條件后，進(jìn)行城鄉(xiāng)的電力平衡工作。其次，保證分線無功電力平衡以及分站的無功電力平衡，保證電網(wǎng)運(yùn)行的整體平衡以及穩(wěn)定。將全網(wǎng)無功電源都調(diào)動(dòng)起來，降低無功電源進(jìn)行長途輸電的比率。

2.2 降損為主調(diào)壓為輔助

配電網(wǎng)是整個(gè)電網(wǎng)中最大的功率電能損耗單位，尤其是我國農(nóng)村配電網(wǎng)，損失電能達(dá)到了80%，因此在我國應(yīng)當(dāng)將降損作為農(nóng)村無功補(bǔ)償?shù)闹攸c(diǎn)。通過改善配電網(wǎng)中功率因數(shù)降低電能功率損失。通過上述分析可以看出，補(bǔ)償裝置是現(xiàn)代電網(wǎng)必備的設(shè)施，而電容器補(bǔ)償以及電抗器是最常用的兩種方式。根據(jù)實(shí)際需要還可以使用調(diào)相機(jī)，針對大型工廠也應(yīng)當(dāng)采用靜止補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功補(bǔ)償。

3 補(bǔ)償措施

新建企業(yè)在用電方面，每日平均功率因數(shù)必須超過0.9，這是供電部門的基本要求。通過提高用電設(shè)備自身的運(yùn)轉(zhuǎn)功率因數(shù)有時(shí)往往無法提高企業(yè)自然平均功率，企業(yè)想要滿足供電部門的要求就需要通過使用無功補(bǔ)償設(shè)備，對企業(yè)功率因數(shù)進(jìn)行全面改善。

3.1 移相電容器補(bǔ)償

并聯(lián)電容器就是我們常說的移相電容器，其使用目的即對電網(wǎng)中無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，從而有效提高功率因數(shù)。

3.2 并聯(lián)電容器補(bǔ)償

通過移相電容器對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，更加簡便靈活，設(shè)備自身損耗低且更容易安裝，投資小補(bǔ)償效果相對較高。

此外依照補(bǔ)償方式可以將無功補(bǔ)償分為三種，分別為個(gè)別﹑集中以及分組補(bǔ)償。

3.3 個(gè)別補(bǔ)償

依照用電設(shè)備自身無功功率的實(shí)際所需進(jìn)行電容器設(shè)備的安裝，一般一臺用電設(shè)備需要站樁一臺開關(guān)，其運(yùn)行以及斷開需要同用電設(shè)備同步。

優(yōu)點(diǎn)：在未端負(fù)荷處補(bǔ)償，最大限度地減少系統(tǒng)中流過的無功功率，使整個(gè)供電線路的功率及能量損耗，送電線路的導(dǎo)線截面，有色金屬消耗量，開關(guān)設(shè)備和變壓器容量都相應(yīng)減少或降低，從技術(shù)觀點(diǎn)看，這是最好的補(bǔ)償方式。

缺點(diǎn)：（1）電容器利用率低，因?yàn)橛秒娫O(shè)備切除的同時(shí)電容器也切除，否則，產(chǎn)生無功功率的輸送；（2）易受到機(jī)械振動(dòng)及其它環(huán)境的影響，另外，在容量配合方面要注意，容量過大，當(dāng)電源斷開時(shí)，因電容器放電而使是動(dòng)機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)磁，引起進(jìn)電壓造成電動(dòng)機(jī)損壞。

3.4 分組補(bǔ)償是將電容器組分別安裝在各個(gè)車間的配電盤處，可使配電變壓器以及從變電所至車間的線路都獲得補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

電容器分散裝設(shè)在各車間內(nèi)，可以就近補(bǔ)償主要用電設(shè)備所消耗的無功功率。由于這部分無功功率不再通過車間以上線路輸送，從而使車間以上的變壓器和配電線路的無功功率損耗相應(yīng)地減少。

3.5 集中補(bǔ)償：是將電容器組裝設(shè)在用戶專用變壓器電站或配電室的低壓母線上。

集中補(bǔ)償有利于控制用戶本身的無功潮流，避免受電力網(wǎng)電壓變化或負(fù)荷變化而產(chǎn)生過大的電壓波動(dòng)。當(dāng)電壓波動(dòng)超過允許范圍時(shí)，不借助自動(dòng)投切裝置調(diào)整母線電壓水平，以改善電壓質(zhì)量。電容器組的基本容量是根據(jù)用戶正常負(fù)荷需要確定的，運(yùn)行時(shí)間長，利用率高，補(bǔ)償效益就高，而且集中補(bǔ)償方式在運(yùn)行中維護(hù)上較為方便。

4 接線方式

從接線角度進(jìn)行分析，移相電容器通常有兩種接線方式，第一種為星形接線方式，第二種則是三角形接線方式，其選擇依據(jù)一般為電網(wǎng)中電容器能否發(fā)揮其額定電容量以及其規(guī)格是否同電網(wǎng)電壓相適應(yīng)，若上述條件均符合則應(yīng)當(dāng)采用三角形的接線方式，將電容器并聯(lián)于電網(wǎng)中，若電容器額定電壓低于電網(wǎng)電壓，那么則應(yīng)當(dāng)采用星形接線方式。

我國電網(wǎng)中，接入電容器所采用的接線方式，大多為三角形式，若出現(xiàn)電容器銘牌所示電壓低于電網(wǎng)低壓的情況，則可以通過配電補(bǔ)充的方式進(jìn)行改善，繼而采用三角形接線的方式將電容器接入電網(wǎng)。

5 投切方式

在電網(wǎng)中，用戶使用的電容器比重相對較較大，電業(yè)部門使用電容器僅占有一小部分。若用戶在應(yīng)用電容器過程中不依照負(fù)荷峰值進(jìn)行合理投切，那么容易導(dǎo)致電網(wǎng)中無功功率過生或者無功功率欠缺的現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓不穩(wěn)。

在投切方式上，補(bǔ)償電容器包括自動(dòng)投切以及手動(dòng)投切兩種。手動(dòng)投切的操作過程相對簡單，并且投資成本低，缺點(diǎn)在于無法瞬間完成。而自動(dòng)投切可以在需要時(shí)及時(shí)的予以投切，并且自動(dòng)投切設(shè)備以及技術(shù)在不斷的發(fā)展中，在將來必然將會(huì)取代手動(dòng)投切方式。

[1]李為石.降低需求側(cè)電能損耗提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[A].貴州省電機(jī)工程學(xué)會(huì)2007年優(yōu)秀論文集[C]，2008.

[2]王軍維.淺談無功補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2008（18）.

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