淺議低壓配電網(wǎng)線路的無功補(bǔ)償

王東升

摘 要：電能作為生活、生產(chǎn)中不可或缺的能源，從它誕生開始就已經(jīng)被人們所廣泛熟知。而在當(dāng)今這個(gè)生產(chǎn)力高度集中、科學(xué)高度發(fā)達(dá)的社會(huì)，配電網(wǎng)線路愈加復(fù)雜、功能也愈加的強(qiáng)大。為了更好地滿足市場需求，為了更充分地利用電能，如何實(shí)現(xiàn)用功功率的充分利用以及無功功率的補(bǔ)償是完成電能高效利用的必要階段。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)；線路；無功補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）14-0121-01

無功補(bǔ)償?shù)母拍钍请S著三相交流電路的應(yīng)用而誕生的，它指的是通過合適的電力設(shè)備，在三相交流電路中，提高電力設(shè)備的功率因數(shù)從而充分地利用電能，滿足廣大用戶的用電需求。無功補(bǔ)償主要是補(bǔ)償電能容量，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，補(bǔ)償電能容量則是通過安裝各種類型的電容性設(shè)備，從而達(dá)到穩(wěn)控電流，合適控制功率因數(shù)的作用。這樣，實(shí)現(xiàn)各種電流之間的相互轉(zhuǎn)換，使感性設(shè)備與容性設(shè)備之間共同工作，從而實(shí)現(xiàn)了交流電路的無用補(bǔ)償。

1 無功補(bǔ)償與功率因數(shù)

在純電阻負(fù)載的交流電路中，電壓與電流相同，即阻抗角為零度，功率因數(shù)為1，則p=s，Q=0這表明交流電源發(fā)出的電能全部作為有功功率被充分利用，而對(duì)其他感性負(fù)載或容性負(fù)載而言，其功率因數(shù)均小于1，電源發(fā)出的電能只有部分作為有功功率被利用，而有一部分要被作為無功功率，用于電網(wǎng)和負(fù)載之間來回交換。由于p=UnIncos&，故在額定電壓與額定電流的限制下，功率因數(shù)越低，有功功率越小，相應(yīng)的無功功率就越大，電源發(fā)出的電能不能充分被利用。從而影響發(fā)電設(shè)備的利用率，增加輸電線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗。

2 有關(guān)無功補(bǔ)償?shù)慕M成

無功補(bǔ)償就補(bǔ)償形式可分為就地補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償三種形式，由于國家對(duì)全國要實(shí)行電網(wǎng)覆蓋，對(duì)用電設(shè)備則需要實(shí)地結(jié)合，有的總站需要使用到大型的用電機(jī)及其相關(guān)設(shè)備，有的小區(qū)域則使用小型的用電機(jī)及其相關(guān)設(shè)備。對(duì)于那些需要用到大型用電設(shè)備的地方，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)姆绞絼t需要配備就地補(bǔ)償裝置，這樣是最簡便有效地方式，也是最節(jié)約成本的方式。就地補(bǔ)償，顧名思義，就是直接在該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)用電設(shè)備之間的連接，把無功補(bǔ)償所需要用到的各種電容性設(shè)備安裝連接到電力設(shè)備上，在加入一定的保護(hù)器件，這樣就能保證用電設(shè)備與電容性設(shè)備同工作同關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)控電流，合理控制功率因數(shù)的作用，即無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

對(duì)于一些小型電廠以及一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于各電站之間相距很遠(yuǎn)，各控制輸出端不在同一地點(diǎn)。那么實(shí)現(xiàn)三相交流電路的無功補(bǔ)償就不能依靠就地補(bǔ)償這種方式，于是就有了針對(duì)這種情況的另一種補(bǔ)償方式——分散補(bǔ)償。分散補(bǔ)償和就地補(bǔ)償雖然在作用上都是起著三相交流電路無功補(bǔ)償?shù)淖饔?，但操作方法卻與之截然不同。就地補(bǔ)償是因地制宜，根據(jù)設(shè)備的大小和功能，直接把補(bǔ)償設(shè)備連接到用電設(shè)備上。而分散補(bǔ)償則是在供電終端分散地裝設(shè)補(bǔ)償裝置，與用戶用電控制端相連，實(shí)現(xiàn)升高用戶用電電壓的作用。

要實(shí)現(xiàn)三相交變電流電路的無功補(bǔ)償，并沒有想象中的那么容易，有時(shí)候也需要綜合考慮各方面的用電因素，以及因地制宜的實(shí)際應(yīng)用。所以，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)無功容量的要求，需要綜合考慮到變電站當(dāng)?shù)氐挠秒娝剑约半娏夹g(shù)水平。這樣就誕生了第三種三相交流電路的無功補(bǔ)償方——集中補(bǔ)償。集中補(bǔ)償是結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖冸娬倦娔軆?chǔ)存狀況。舉個(gè)例子，一般35 kV容量的變電站往往只按總?cè)萘康?%～16%的量來確定建設(shè)補(bǔ)償裝置，110 kV容量的變電站則往往只按總?cè)萘康?6%～21%來確定建設(shè)補(bǔ)償裝置。這樣因地制宜地建設(shè)無功補(bǔ)償裝置，既滿足了用電需求，又達(dá)到了節(jié)約電能的目的。三種無功補(bǔ)償方式的綜合比較見表1。

3 如何實(shí)現(xiàn)三相交流電路無功補(bǔ)償?shù)目刂?/p>

變電站在建設(shè)初期，電流負(fù)荷較小，對(duì)電力設(shè)備的補(bǔ)償要求也就相對(duì)較小，隨著投入使用的用戶越多，規(guī)模越大，以往的設(shè)備就不能滿足要求。現(xiàn)今，通過對(duì)電容設(shè)備的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)式電容性設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制調(diào)節(jié)方式，通過多個(gè)分接開關(guān)實(shí)現(xiàn)多檔自動(dòng)操作，這樣可以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)地點(diǎn)和時(shí)間段的實(shí)際需要不同，選擇合適的檔位進(jìn)行操作。這樣，即能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，達(dá)到更高的技術(shù)要求，更簡捷地操作水平。

而隨著時(shí)代的變遷，生產(chǎn)力和消費(fèi)水平的提高，人們也越來越追求節(jié)能、智能、安全、便捷的用電方式。三線交流電路的無功補(bǔ)償設(shè)備也有了很大的改變，在短時(shí)間內(nèi)電壓負(fù)荷變動(dòng)頻繁的地方，實(shí)現(xiàn)了智能跟蹤的瞬時(shí)切換無功補(bǔ)償作用。傳統(tǒng)的電容性設(shè)備及時(shí)通過放電線圈實(shí)現(xiàn)電能交換也是需要一定的時(shí)間，而當(dāng)固定補(bǔ)償最大容量的電容器的同時(shí)，在與之并聯(lián)可調(diào)節(jié)式的電抗器，這樣就可以達(dá)到瞬時(shí)切換無功補(bǔ)償?shù)淖鳂I(yè)，從而使三相交流電路無功補(bǔ)償更加迅速與平穩(wěn)。

4 低壓配電網(wǎng)線路中無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

供電電路功率因數(shù)下降的根本原因是供電線路中接有大量的感性負(fù)載，它們從線路上取用了大量的感性無功功率。如工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的異步電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，其功率因數(shù)約為0.8，輕載時(shí)更低；照明負(fù)荷中普遍應(yīng)用的日光燈也是感性負(fù)載，功率因數(shù)只有0.4左右；冶金系統(tǒng)常用的高額、中頻及工頻感應(yīng)爐，電焊變壓器等負(fù)載的功率因數(shù)都是較低的。按照供用電規(guī)則，高壓用電工業(yè)企業(yè)的平均功率因數(shù)應(yīng)保持在0.95以上，而低壓用電戶單位的功率因數(shù)則為不低于0.9。提高功率因數(shù)的同時(shí)要保證感性負(fù)載具有所需要的無功功率，否則感性負(fù)載不能正常工作，也就失去了提高功率因數(shù)的意義。于是在低壓配電網(wǎng)線路中就需要進(jìn)行無功補(bǔ)償方式來提高功率因數(shù)。

通過實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)線路中的無功補(bǔ)償，可以把無功功率更有效地轉(zhuǎn)化為有功功率，從而大大地提高了有功功率的利用率，增強(qiáng)了用功功率的作用效果，也就達(dá)到了充分利用電能，使電力資源更好地服務(wù)大眾的作用。

無功補(bǔ)償增大了電力設(shè)備的功率因數(shù)，從而也減少了電力設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，舉個(gè)例子，當(dāng)電力設(shè)備的功率因數(shù)cosθ=0.85時(shí)，設(shè)備所需要的電能設(shè)計(jì)容量為100 kW，則當(dāng)電力設(shè)備的功率因數(shù)增加到cosθ=0.95時(shí)，所需設(shè)計(jì)的電力設(shè)備容量為90 kW，從而大大節(jié)省了電力設(shè)備的建設(shè)容量。這也不是說必須減小容量，只是說在原來的基礎(chǔ)上降低了標(biāo)準(zhǔn)。

無功補(bǔ)償增大了電能利用率，降低了設(shè)備要求標(biāo)準(zhǔn)，從而也降低線損程度。即：如果補(bǔ)償前的功率因數(shù)為cosα，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為cosβ根據(jù)線損計(jì)算公式：

ΔΡ%=（1-cosα/cosβ）×100%

可以得出：cosβ>cosα，從而提高了功率因數(shù)也降低了線損程度，提高了線纜的利用率，使電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著提升。

5 結(jié) 語

低壓配電網(wǎng)線路是目前電網(wǎng)線路中使用最長最廣的線路，隨著時(shí)代的變遷，科學(xué)的發(fā)展，低壓配電網(wǎng)線路的技術(shù)和設(shè)備也愈加成熟。而無功補(bǔ)償技術(shù)也是其著重發(fā)展的技術(shù)，它在低壓配電網(wǎng)線路中起著至關(guān)重要的作用，是一個(gè)國家電力發(fā)展技術(shù)成熟的標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)電路的無功補(bǔ)償，可以起到節(jié)約資源且充分利用電能的作用，可以給廣大電力用戶樹立一個(gè)良好的企業(yè)形象，可以為廣大企業(yè)家?guī)砀叩氖找媸请娋W(wǎng)發(fā)展過程當(dāng)中的一個(gè)重大突破。

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