有關(guān)電力無功補償?shù)难芯?/h1>
2015-05-30 05:45:13梅青
信息周刊 2015年12期
梅青
【摘 要】 近些年來，伴隨經(jīng)濟全球化的不斷加大，加上黨中央的正確領(lǐng)導(dǎo)，我國經(jīng)濟不斷好轉(zhuǎn)且呈飛速發(fā)展趨勢。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)及居民的用電量也不斷增多，電力工程也不斷加大，從而滿足社會總體對于用電量的需求。然而在整個發(fā)展過程當(dāng)中不可避免地也出現(xiàn)了很多問題，如無功的不合理分布、無功補償設(shè)備過少等，這些問題的存在不但會對供電質(zhì)量產(chǎn)生影響，而且還會在一定程度使供電企業(yè)及用戶蒙受經(jīng)濟損失?；诖耍恼轮饕槍o功補償進行分析。
【關(guān)鍵詞】電力；無功補償；方式
前言：
無功補償可理解為電力系統(tǒng)的運行過程中，在變電所或電能用戶負荷端裝設(shè)無功功率電源，以改變系統(tǒng)中無功功率的流動和滿足終端用電負荷對無功功率的需求。
一、無功補償?shù)母拍?/p>
一般而言，若將供電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高就可使供電變壓器和電力輸送線路存在的損耗降低，而這種通過將供電總體效率進行提升而達到降低線路損耗的技術(shù)就稱作無功補償技術(shù)。對于小范圍的電力系統(tǒng)來說，無功補償技術(shù)主要用于平衡三相電流；對于大范圍的電力系統(tǒng)來說，無功補償主要用于對電網(wǎng)電壓進行調(diào)節(jié)以穩(wěn)定電網(wǎng)。無功補償技術(shù)的工作原理如下：供電系統(tǒng)的功率包括有功功率和無功功率兩種，其中無功功率不適合用于長距離車頭，所在針對部分企業(yè)用電及配電變壓器中存在的無功功率需利用技術(shù)方式給予補償，而這種補償則主要是利用無功補償裝置來實現(xiàn)，無功補償裝置可抵消相關(guān)用電設(shè)備所產(chǎn)生的無功功率，從而實現(xiàn)將供電系統(tǒng)功率因數(shù)提高的目的，以此在整體上將無功功率降低，使電能的傳輸效率提高，其可在同一電路系統(tǒng)當(dāng)中同時連接感性功率及容性功率裝置，從而轉(zhuǎn)換兩者的能量，最終實現(xiàn)功率補償?shù)哪繕恕?/p>
二、無功補償技術(shù)的特點
無功補償?shù)奶攸c：（1）成分的復(fù)雜性：無功補償?shù)倪\行及設(shè)備投資的費用均相對與有功補償會高一些，所以分析起來也會比有功補償復(fù)雜一些。在一些民營投資的電網(wǎng)當(dāng)中，因為在整個電網(wǎng)當(dāng)中，所有參與者都要去承擔(dān)一定費用，也就是說無論發(fā)電廠還是用戶都需要滿足自己所需要電壓以及相對應(yīng)得無功功率的限制，而且由于無功調(diào)整具有多樣性和地域性的特點，所以說無功調(diào)整在合理定價這個問題上相比有功電價就復(fù)雜很多。（2）手段的多樣性：無功補償除了發(fā)電機可以提供以外，隨著現(xiàn)代技術(shù)的進步，能提供無功功率的設(shè)備也由靜止無功補償器和同步調(diào)相機兩種擴展到靜電電容器、靜止無功發(fā)生器等等，甚至電抗器、母線等無功電源都可以。可是有功功率的提供卻只有一種方式，那就是發(fā)電機。（3）控制的分散性：電力系統(tǒng)電壓是靠無功補償來進行調(diào)節(jié)控制的，這與頻率是靠有功功率來調(diào)節(jié)控制相類似的。而頻率的平衡要依賴全網(wǎng)的有功調(diào)節(jié)，也是全網(wǎng)都統(tǒng)一的。但電力系統(tǒng)電壓的各節(jié)點的無功功率卻是不相同的，所以一定要對這個節(jié)點上的無功補償來控制的，也即是說各點補各點的，無法統(tǒng)一化補償。（4）供應(yīng)有地域性，如果想要遠距離地輸送無功功率，就需要受電和發(fā)電兩端具有比較大的一個電壓差（即電壓平衡看無功的具體體現(xiàn)），在這個傳遞過程中有功功率還會有一些損耗，這就造成了有功功率的浪費，是很不合算的。因此無功功率只適于近距離的傳輸?shù)奶攸c，也就是采取就近補償（無功功率）的原則。
三、無功補償?shù)姆绞?/p>
無功補償分動態(tài)和靜態(tài)兩種方式。靜態(tài)無功補償是根據(jù)負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態(tài)補償是根據(jù)負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。靜態(tài)無功補償一般的補償是有級的，也就是常用的補償裝置如靜止無功補償器、同步調(diào)相機、靜電電容器、靜止無功發(fā)生器等等，是按組來進行投切的，也就是電力系統(tǒng)里產(chǎn)生的無功功率不會和你補償?shù)囊粯佣?，但是由于這種補償已經(jīng)將功率因數(shù)達到了0.95，已經(jīng)很好了。而實際在工作中。靜態(tài)無功補償較為普遍，因為設(shè)備安裝后就不用再管了。但這種靜態(tài)無功補償往往是超額補償，造成相當(dāng)程度的能源浪費。但是有的負載，其工作時無功的變化量非常大，且速度非?？?，可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功功率在工作時也是不規(guī)則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現(xiàn)的，只能用“動態(tài)”補償。
四、電力工程無功功率補償?shù)膶嵺`
1.利用技術(shù)手段確定無功補償容量
對電力工程當(dāng)中所存在的無功功率進行補償之前必須要做的就是確定無功補償容量。通過來說，確定無功補償容量的技術(shù)手段主要有以下幾種：①通過了解電力工程配電網(wǎng)的電壓來確認，此方法多用于用戶變電所及起樞紐作用的變電所，其主要作用是合理調(diào)節(jié)電壓；②通過對供電線路的損耗狀況進行分析而確定無功補償容量，此方式可有效體現(xiàn)供電線路損耗及補償容量兩者之間的內(nèi)存聯(lián)系；③通過分析電力工程配電網(wǎng)的配電因數(shù)，最佳的功率因素應(yīng)在充分考慮實際情況的基礎(chǔ)上符合用戶的技術(shù)需求；④通過分析變壓器容量以確定無功補償容量，以實現(xiàn)無功補償?shù)暮侠硇浴?/p>
2.采取相應(yīng)措施實現(xiàn)無功補償
通常說來，在實際生活當(dāng)中使用電力工程配電網(wǎng)時，會采取以下措施實現(xiàn)無功補償：①使用配電變壓器實現(xiàn)無補償，即將適量的電容器安裝于配電變壓器的低壓母線上，同時依照分析無功功率經(jīng)濟性的方式平衡無功功率；②使用配電網(wǎng)已有的配電線路進行無功補償，在采取此措施時，補償點應(yīng)置于相應(yīng)配電線路主干的 2/3處，同時要保證每個集中點上的電容器都有足夠的受電壓能力，但此措施也存在諸多不足之處，如采取此補償措施地使得相關(guān)電氣設(shè)備因曝露而受到自然環(huán)境的影響，若設(shè)備出現(xiàn)故障，那么將很難在短時間內(nèi)進行修復(fù)；③將無功補償集中實施于變電站當(dāng)中，通常來說此措施多用于電壓較大的變電站當(dāng)中，用大部分在母線上實施，將等容量的電容器安裝于母線上，從而達到降低無功功率損耗的目的，同時還可有效減少輸電線路的無功損耗，但此措施也存在一些不足之處，如因無功補償是在變電站的相關(guān)線路中進行的，所以變電站相關(guān)線路當(dāng)中仍存在無功電流，因此此措施尚不能完美解決配電網(wǎng)的無功補償問題；④將無功補償集中于低壓線路當(dāng)中，即在配電網(wǎng)的低壓線路的主干上安裝無功補償電容器；⑤利用隨機的方式實現(xiàn)無功補償，即在供電企業(yè)的電動機旁隨機安裝無功補償電容器以對無功功率進行補償。
3.選擇正確的無功補償設(shè)備
要想選擇正確的無功補償設(shè)備，就必須考慮客觀的實際情況，如配電網(wǎng)的電壓需求、補償設(shè)備的技術(shù)特征等。通常來說，現(xiàn)我國所使用的無功補償設(shè)備主要有以下幾種：①用于低壓電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，此設(shè)備的應(yīng)用最為廣泛，就使用方面來說，此設(shè)備應(yīng)安裝于配電網(wǎng)的低壓端或低壓電動機旁，此設(shè)備可隨著電動機的開、關(guān)實現(xiàn)無功補償?shù)耐竭M行；②用于中壓電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，如干式自愈性并聯(lián)電容器，此設(shè)備需利用金屬薄膜卷制后將導(dǎo)線引出，為絕緣空氣需利用樹脂進行封裝；③用于高壓電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，如高壓并聯(lián)式電容器，通常來說，此設(shè)備應(yīng)安裝于高壓變電站的主變壓器上，這樣不但可減少主變壓器的無功損耗，而且還可將電力工程配電網(wǎng)的傳輸功率因數(shù)進行有效提高，從而提高送電質(zhì)量。
結(jié)語：
在我國電力工業(yè)發(fā)展的整體大環(huán)境下，電力系統(tǒng)的優(yōu)化、運行安全可靠、節(jié)能降耗、電能質(zhì)量提高將是電力行業(yè)科技進步應(yīng)該關(guān)注研究的主題，也是未來適應(yīng)電力工業(yè)發(fā)展的必然要求。電網(wǎng)中沖擊性負荷和非線性負荷的大量增加，造成電網(wǎng)的電壓波動，功率因數(shù)低下等情況使得電能質(zhì)量惡化，由此將引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失。這將成為我國電力工業(yè)發(fā)展所面臨的新的挑戰(zhàn)。
參考文獻：
[1]陳立新.電力系統(tǒng)無功功率補償?shù)奶接慬J].電力學(xué)報.2005.
梅青
【摘 要】 近些年來，伴隨經(jīng)濟全球化的不斷加大，加上黨中央的正確領(lǐng)導(dǎo)，我國經(jīng)濟不斷好轉(zhuǎn)且呈飛速發(fā)展趨勢。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)及居民的用電量也不斷增多，電力工程也不斷加大，從而滿足社會總體對于用電量的需求。然而在整個發(fā)展過程當(dāng)中不可避免地也出現(xiàn)了很多問題，如無功的不合理分布、無功補償設(shè)備過少等，這些問題的存在不但會對供電質(zhì)量產(chǎn)生影響，而且還會在一定程度使供電企業(yè)及用戶蒙受經(jīng)濟損失?；诖耍恼轮饕槍o功補償進行分析。
【關(guān)鍵詞】電力；無功補償；方式
前言：
無功補償可理解為電力系統(tǒng)的運行過程中，在變電所或電能用戶負荷端裝設(shè)無功功率電源，以改變系統(tǒng)中無功功率的流動和滿足終端用電負荷對無功功率的需求。
一、無功補償?shù)母拍?/p>
一般而言，若將供電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高就可使供電變壓器和電力輸送線路存在的損耗降低，而這種通過將供電總體效率進行提升而達到降低線路損耗的技術(shù)就稱作無功補償技術(shù)。對于小范圍的電力系統(tǒng)來說，無功補償技術(shù)主要用于平衡三相電流；對于大范圍的電力系統(tǒng)來說，無功補償主要用于對電網(wǎng)電壓進行調(diào)節(jié)以穩(wěn)定電網(wǎng)。無功補償技術(shù)的工作原理如下：供電系統(tǒng)的功率包括有功功率和無功功率兩種，其中無功功率不適合用于長距離車頭，所在針對部分企業(yè)用電及配電變壓器中存在的無功功率需利用技術(shù)方式給予補償，而這種補償則主要是利用無功補償裝置來實現(xiàn)，無功補償裝置可抵消相關(guān)用電設(shè)備所產(chǎn)生的無功功率，從而實現(xiàn)將供電系統(tǒng)功率因數(shù)提高的目的，以此在整體上將無功功率降低，使電能的傳輸效率提高，其可在同一電路系統(tǒng)當(dāng)中同時連接感性功率及容性功率裝置，從而轉(zhuǎn)換兩者的能量，最終實現(xiàn)功率補償?shù)哪繕恕?/p>
二、無功補償技術(shù)的特點
無功補償?shù)奶攸c：（1）成分的復(fù)雜性：無功補償?shù)倪\行及設(shè)備投資的費用均相對與有功補償會高一些，所以分析起來也會比有功補償復(fù)雜一些。在一些民營投資的電網(wǎng)當(dāng)中，因為在整個電網(wǎng)當(dāng)中，所有參與者都要去承擔(dān)一定費用，也就是說無論發(fā)電廠還是用戶都需要滿足自己所需要電壓以及相對應(yīng)得無功功率的限制，而且由于無功調(diào)整具有多樣性和地域性的特點，所以說無功調(diào)整在合理定價這個問題上相比有功電價就復(fù)雜很多。（2）手段的多樣性：無功補償除了發(fā)電機可以提供以外，隨著現(xiàn)代技術(shù)的進步，能提供無功功率的設(shè)備也由靜止無功補償器和同步調(diào)相機兩種擴展到靜電電容器、靜止無功發(fā)生器等等，甚至電抗器、母線等無功電源都可以。可是有功功率的提供卻只有一種方式，那就是發(fā)電機。（3）控制的分散性：電力系統(tǒng)電壓是靠無功補償來進行調(diào)節(jié)控制的，這與頻率是靠有功功率來調(diào)節(jié)控制相類似的。而頻率的平衡要依賴全網(wǎng)的有功調(diào)節(jié)，也是全網(wǎng)都統(tǒng)一的。但電力系統(tǒng)電壓的各節(jié)點的無功功率卻是不相同的，所以一定要對這個節(jié)點上的無功補償來控制的，也即是說各點補各點的，無法統(tǒng)一化補償。（4）供應(yīng)有地域性，如果想要遠距離地輸送無功功率，就需要受電和發(fā)電兩端具有比較大的一個電壓差（即電壓平衡看無功的具體體現(xiàn)），在這個傳遞過程中有功功率還會有一些損耗，這就造成了有功功率的浪費，是很不合算的。因此無功功率只適于近距離的傳輸?shù)奶攸c，也就是采取就近補償（無功功率）的原則。
三、無功補償?shù)姆绞?/p>
無功補償分動態(tài)和靜態(tài)兩種方式。靜態(tài)無功補償是根據(jù)負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態(tài)補償是根據(jù)負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。靜態(tài)無功補償一般的補償是有級的，也就是常用的補償裝置如靜止無功補償器、同步調(diào)相機、靜電電容器、靜止無功發(fā)生器等等，是按組來進行投切的，也就是電力系統(tǒng)里產(chǎn)生的無功功率不會和你補償?shù)囊粯佣?，但是由于這種補償已經(jīng)將功率因數(shù)達到了0.95，已經(jīng)很好了。而實際在工作中。靜態(tài)無功補償較為普遍，因為設(shè)備安裝后就不用再管了。但這種靜態(tài)無功補償往往是超額補償，造成相當(dāng)程度的能源浪費。但是有的負載，其工作時無功的變化量非常大，且速度非?？?，可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功功率在工作時也是不規(guī)則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現(xiàn)的，只能用“動態(tài)”補償。
四、電力工程無功功率補償?shù)膶嵺`
1.利用技術(shù)手段確定無功補償容量
對電力工程當(dāng)中所存在的無功功率進行補償之前必須要做的就是確定無功補償容量。通過來說，確定無功補償容量的技術(shù)手段主要有以下幾種：①通過了解電力工程配電網(wǎng)的電壓來確認，此方法多用于用戶變電所及起樞紐作用的變電所，其主要作用是合理調(diào)節(jié)電壓；②通過對供電線路的損耗狀況進行分析而確定無功補償容量，此方式可有效體現(xiàn)供電線路損耗及補償容量兩者之間的內(nèi)存聯(lián)系；③通過分析電力工程配電網(wǎng)的配電因數(shù)，最佳的功率因素應(yīng)在充分考慮實際情況的基礎(chǔ)上符合用戶的技術(shù)需求；④通過分析變壓器容量以確定無功補償容量，以實現(xiàn)無功補償?shù)暮侠硇浴?/p>
2.采取相應(yīng)措施實現(xiàn)無功補償
通常說來，在實際生活當(dāng)中使用電力工程配電網(wǎng)時，會采取以下措施實現(xiàn)無功補償：①使用配電變壓器實現(xiàn)無補償，即將適量的電容器安裝于配電變壓器的低壓母線上，同時依照分析無功功率經(jīng)濟性的方式平衡無功功率；②使用配電網(wǎng)已有的配電線路進行無功補償，在采取此措施時，補償點應(yīng)置于相應(yīng)配電線路主干的 2/3處，同時要保證每個集中點上的電容器都有足夠的受電壓能力，但此措施也存在諸多不足之處，如采取此補償措施地使得相關(guān)電氣設(shè)備因曝露而受到自然環(huán)境的影響，若設(shè)備出現(xiàn)故障，那么將很難在短時間內(nèi)進行修復(fù)；③將無功補償集中實施于變電站當(dāng)中，通常來說此措施多用于電壓較大的變電站當(dāng)中，用大部分在母線上實施，將等容量的電容器安裝于母線上，從而達到降低無功功率損耗的目的，同時還可有效減少輸電線路的無功損耗，但此措施也存在一些不足之處，如因無功補償是在變電站的相關(guān)線路中進行的，所以變電站相關(guān)線路當(dāng)中仍存在無功電流，因此此措施尚不能完美解決配電網(wǎng)的無功補償問題；④將無功補償集中于低壓線路當(dāng)中，即在配電網(wǎng)的低壓線路的主干上安裝無功補償電容器；⑤利用隨機的方式實現(xiàn)無功補償，即在供電企業(yè)的電動機旁隨機安裝無功補償電容器以對無功功率進行補償。
3.選擇正確的無功補償設(shè)備
要想選擇正確的無功補償設(shè)備，就必須考慮客觀的實際情況，如配電網(wǎng)的電壓需求、補償設(shè)備的技術(shù)特征等。通常來說，現(xiàn)我國所使用的無功補償設(shè)備主要有以下幾種：①用于低壓電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，此設(shè)備的應(yīng)用最為廣泛，就使用方面來說，此設(shè)備應(yīng)安裝于配電網(wǎng)的低壓端或低壓電動機旁，此設(shè)備可隨著電動機的開、關(guān)實現(xiàn)無功補償?shù)耐竭M行；②用于中壓電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，如干式自愈性并聯(lián)電容器，此設(shè)備需利用金屬薄膜卷制后將導(dǎo)線引出，為絕緣空氣需利用樹脂進行封裝；③用于高壓電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，如高壓并聯(lián)式電容器，通常來說，此設(shè)備應(yīng)安裝于高壓變電站的主變壓器上，這樣不但可減少主變壓器的無功損耗，而且還可將電力工程配電網(wǎng)的傳輸功率因數(shù)進行有效提高，從而提高送電質(zhì)量。
結(jié)語：
在我國電力工業(yè)發(fā)展的整體大環(huán)境下，電力系統(tǒng)的優(yōu)化、運行安全可靠、節(jié)能降耗、電能質(zhì)量提高將是電力行業(yè)科技進步應(yīng)該關(guān)注研究的主題，也是未來適應(yīng)電力工業(yè)發(fā)展的必然要求。電網(wǎng)中沖擊性負荷和非線性負荷的大量增加，造成電網(wǎng)的電壓波動，功率因數(shù)低下等情況使得電能質(zhì)量惡化，由此將引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失。這將成為我國電力工業(yè)發(fā)展所面臨的新的挑戰(zhàn)。
參考文獻：
[1]陳立新.電力系統(tǒng)無功功率補償?shù)奶接慬J].電力學(xué)報.2005.
