關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究

孫立平

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人民生活水平提升，對(duì)用電的質(zhì)量和可靠性都提出了更高的要求，但是目前我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)存在著很多不合理現(xiàn)象。本文主要研究電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償不足的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)系統(tǒng)；無(wú)功補(bǔ)償；裝置

當(dāng)前，我國(guó)電力事業(yè)迅猛發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴(kuò)張，用電負(fù)荷飛速增長(zhǎng)，電網(wǎng)容量愈來(lái)愈大，其所覆蓋的面積擴(kuò)張。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)用戶自動(dòng)化水平逐漸提高，電氣設(shè)備對(duì)電力穩(wěn)定性和安全性等方面質(zhì)量的要求也逐步提高。然而，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水能、資源等多方面外部因素的影響，全國(guó)各地存在電力不均衡現(xiàn)象，所以，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及能源的質(zhì)量，必須解決產(chǎn)生負(fù)面影響的因素，保證人民生活、工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。本文就影響當(dāng)前電能質(zhì)量不穩(wěn)定的一大原因，即無(wú)功功率問(wèn)題進(jìn)行探討。

無(wú)功補(bǔ)償，即對(duì)電源進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，它是指為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)和電壓水平的要求，在電力系統(tǒng)與負(fù)荷端設(shè)置電容器等無(wú)功電源。配置無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t基本概括為：本地平衡、等級(jí)補(bǔ)償和方便電壓調(diào)整。

一、配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲迷瓌t

1.兼顧總體平衡和局部平衡，將局部平衡作為重點(diǎn)

首先，需要滿足局部電力網(wǎng)絡(luò)無(wú)功平衡，然后，還要保證變電所、10千瓦配電線路的無(wú)功平衡。在無(wú)功補(bǔ)償規(guī)劃時(shí)，要在總體平衡的前提下，研究各局部無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆桨?，進(jìn)行最佳組合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖罴研б妗Ｈ绻?，無(wú)功電源的容量、布局以及位置不合理，就會(huì)造成局部地區(qū)的無(wú)功電力不平衡，影響整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。局部地區(qū)無(wú)功補(bǔ)償不合理，可能會(huì)形成本地區(qū)與其它地區(qū)無(wú)功電力的長(zhǎng)距離交換和輸送，這樣就增加了用電系統(tǒng)的電能損耗。

2.就地補(bǔ)償，兼顧電力單位補(bǔ)償和用戶個(gè)人補(bǔ)償

在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無(wú)功功率在一半以上，另外的損失在配電網(wǎng)絡(luò)中。所以，要實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地補(bǔ)償，減少無(wú)功功率在線路傳輸中的損耗，就地補(bǔ)償主要靠電力部門和用戶兩方的共同努力。

3.兼顧分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償，將分散補(bǔ)償作為重點(diǎn)

集中補(bǔ)償是指變電所集中裝備容量較大的補(bǔ)償電容器，它主要對(duì)變壓器本身的損耗以及電力輸送過(guò)程中的無(wú)功電力進(jìn)行補(bǔ)償，這樣可以降低供電網(wǎng)絡(luò)而不是配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗。分散補(bǔ)償是指對(duì)網(wǎng)絡(luò)中較為分散的負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，如配電變壓器、用戶的家用電器等，它有效彌補(bǔ)了集中補(bǔ)償?shù)牟蛔?，做到了無(wú)功功率在哪里產(chǎn)生，就在那里進(jìn)行補(bǔ)償。

4.兼顧降損和調(diào)壓，將降損作為重點(diǎn)

在電力網(wǎng)絡(luò)中，兼顧降損和調(diào)壓，將降損作為重點(diǎn)。利用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償，主要是為了實(shí)現(xiàn)無(wú)功電力的就地平衡，減少供電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗。與此同時(shí)，對(duì)電容器進(jìn)行分組投切，適當(dāng)調(diào)整電壓，輔助無(wú)功功率的補(bǔ)償。

二、配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

1.變電站集中補(bǔ)償

變電站集中補(bǔ)償，目的是改善輸電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，將補(bǔ)償裝置連接在變電站10千瓦的母線上，補(bǔ)償?shù)难b置有并聯(lián)電容器、靜止補(bǔ)償器等。采用變電站集中補(bǔ)償方式，易于管理，方便維護(hù)，成本較低。

2.低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償方式，是目前我國(guó)使用較為廣泛的無(wú)功功率補(bǔ)償方式，它是在配電變壓器V側(cè)進(jìn)行集中的無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置通常使用微機(jī)進(jìn)行控制。

當(dāng)前，我國(guó)所生產(chǎn)的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置一般根據(jù)功率因數(shù)或者用戶所需的電壓水平進(jìn)行電容器的自動(dòng)投切。而線路電壓的浮動(dòng)是引起無(wú)功損耗的主要原因，用電線路的電壓由整個(gè)系統(tǒng)決定，如果線路電壓出現(xiàn)偏高、偏低，電容器的自動(dòng)投切可能與實(shí)際需要存在差距，產(chǎn)生無(wú)功補(bǔ)償過(guò)多或者過(guò)多。這種方式，雖然保證了用戶的用電穩(wěn)定性，但是配電網(wǎng)絡(luò)不可取。

配電系統(tǒng)可以采用專用變壓器，家庭用戶使用公用變壓器，而且通常安置在戶外，這樣就很難實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的集中補(bǔ)償，而且集中補(bǔ)償會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患。

進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，通常采用的方法是隨機(jī)補(bǔ)償、人工補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。

3.桿上無(wú)功補(bǔ)償

在配電網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)法對(duì)大量公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中補(bǔ)償，這樣無(wú)功補(bǔ)償存在局限，就需要變電站或者發(fā)電廠對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行大量補(bǔ)償，配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗很高。針對(duì)這一特殊情況，可以將10千瓦戶外并聯(lián)電容器安置在電線桿上，進(jìn)行配電線路的無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，借此來(lái)降低損耗，提升線路電壓。

因?yàn)殡娋€桿上安裝的并聯(lián)電容器與變電站距離較遠(yuǎn)，集中管理有一定難度，維保成本高，同時(shí)受外部環(huán)境影響也很大。桿上無(wú)功補(bǔ)償須滿足幾個(gè)條件：

在配電網(wǎng)絡(luò)中，盡量選擇較少的補(bǔ)償點(diǎn)；考慮后期維保，盡量簡(jiǎn)化對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)的控制和維護(hù)投入；在電網(wǎng)中，所安裝的電容器的補(bǔ)償容量不宜過(guò)大；電容其安裝過(guò)程中，接線簡(jiǎn)單，易于操作；電容器進(jìn)行安裝后，防止其產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。

4.用戶終端進(jìn)行分散補(bǔ)償

當(dāng)前，我國(guó)生產(chǎn)生活尤其是城鎮(zhèn)居民生活用電大幅度增加，工廠企業(yè)對(duì)無(wú)功需求提升，因此可以直接對(duì)用戶終端進(jìn)行分散補(bǔ)償，最大限度降低電網(wǎng)無(wú)功損耗，維持線路的電壓穩(wěn)定。

三、無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展趨勢(shì)

在配電系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置是較為常見的無(wú)功功率控制裝置，這些裝置都是在不斷發(fā)展和改進(jìn)的，以適應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)實(shí)需要。

早期的無(wú)功補(bǔ)償裝置是無(wú)源裝置，無(wú)源裝置采用機(jī)械開關(guān)，因其不具有連續(xù)性、反復(fù)性和快速性的特點(diǎn)，因此不能實(shí)現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)電壓進(jìn)行升降的功能，其安裝方法是將電容器或電抗器在系統(tǒng)母線上進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)。這樣，這一舉措改變了用電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，改變了波阻抗以及系統(tǒng)母線等方面的輸入阻抗。隨著逐步發(fā)展，無(wú)功補(bǔ)償裝置體積變小，調(diào)節(jié)速度變快，范圍邊逛，更方便具體的操作。

靜止無(wú)功補(bǔ)償及時(shí)歷經(jīng)了三代發(fā)展，第一代為無(wú)源補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械投切裝置，第二代是SVC，即晶閘管投切的無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)源裝置，第三代則是ASVG，即基于電壓源換流器的同步補(bǔ)償器，是快速的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。

四、結(jié)語(yǔ)

配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性以及用戶所需電力質(zhì)量要求，都有很好的作用。必須對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，對(duì)不同形式的局部電網(wǎng)進(jìn)行分析，采用適用的無(wú)功補(bǔ)償方式，同時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體把控，最大限度減少無(wú)功功率的損耗。

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