配網(wǎng)無功補償和電壓自動調(diào)節(jié)技術(shù)

周靜梅

摘 要：在電力系統(tǒng)的運行中，存在相應(yīng)的無功負荷，做好相應(yīng)的無功功率補償可對電網(wǎng)電壓進行有效調(diào)整，提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。主要對配網(wǎng)無功補償和電壓自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用進行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；無功補償；10 kV母線；靜止補償器

中圖分類號：TM761.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.155

工業(yè)化進程的加快帶動了電力行業(yè)的發(fā)展，也使社會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性提出了更高的要求。在供電系統(tǒng)中，無功補償能提高功率因數(shù)、降低線損，進而提升電壓質(zhì)量，是配網(wǎng)建筑和改造的重要內(nèi)容之一，直接影響了供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，做好無功補償?shù)囊?guī)劃和實施勢在必行。

1 配網(wǎng)中的無功補償

無功補償是對無功功率補償?shù)暮喎Q，能夠有效提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器和輸電線路的損耗、提高供電效率、改善供電環(huán)境，無功補償裝置在電力系統(tǒng)中是不可或缺的。從目前的情況看，我國配網(wǎng)中存在形式眾多的無功補償，它們有著各自的側(cè)重點和優(yōu)缺點，在不同時段和區(qū)域有著相應(yīng)的優(yōu)勢。

1.1 變電站集中補償

變電站集中補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機和靜止補償器等，一般與變電站10 kV母線相連接，以實現(xiàn)對主變壓器空載無功消耗和輸電線路無功功率損耗的集中補償。變電站集中補償?shù)膬?yōu)點在于管理簡單、維護方便，是當前電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的無功補償方式，但基本不具備降損效果。

1.2 隨線補償

隨線補償是指在高壓配電線路上分散安裝相應(yīng)的并聯(lián)電容器，對配電線路中的無功功率進行補償，能起到提高配網(wǎng)功率因數(shù)、降損和升壓的效果，適用于功率因數(shù)低、負荷重和公變多的長配單線路。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在投資小、回收快和補償率高等方面，但隨線補償?shù)谋Ｗo裝置配置較難，維護和管理中存在很大的問題，且受到安裝環(huán)境等因素的限制，在配網(wǎng)中的應(yīng)用較少。

1.3 低壓補償

低壓補償可分為低壓集中補償和低壓分散補償兩種。

1.3.1 低壓集中補償

低壓集中補償是指將無功補償自動投切裝置作為控制保護裝置，在低壓母線上并聯(lián)電容器組，以實現(xiàn)對變壓器和低壓配電線路無功損耗的補償。低壓集中補償在用戶專變和農(nóng)村電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，但在公用變壓器中，受管理和維護問題的制約，很容易形成安全隱患，難以有效利用。

1.3.2 低壓分散補償

低壓分散補償是指在無功負荷相比密集的低壓線路上安裝電容器，以對線路本身和用電設(shè)備消耗的無功功率進行補償。相比于上述補償方式，低壓分散補償在改善電壓質(zhì)量、提升配網(wǎng)供電能力和節(jié)能降耗方面有著非常明顯的優(yōu)勢，不過受低壓負荷分布分散性和隨機性特征的影響，補償位置和補償容量的選擇比較困難，且電容器在輕載時會閑置，影響了設(shè)備的利用率，在我國當前配網(wǎng)中幾乎沒有使用。

1.4 動態(tài)補償

動態(tài)無功補償是一種提升電壓穩(wěn)定性的有效措施，同時，也是實現(xiàn)配網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的客觀需求，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。動態(tài)無功補償?shù)墓δ苤饕w現(xiàn)在：可提升系統(tǒng)潮流可控性，提高配電線路的運行效率；可提升電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性；可改善配網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)；可改善配網(wǎng)功率因數(shù)、降低網(wǎng)損；可改善直流輸電系統(tǒng)的性能等。

2 配網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)

在配網(wǎng)中，有效的電壓控制和合理的無功補償是同時存在的，可在保證配網(wǎng)電壓質(zhì)量的同時，提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。因此，電力工作人員不僅需要考慮無功補償，還應(yīng)考慮電力的自動調(diào)節(jié)和控制，因此，針對當前配網(wǎng)中的自動電壓控制系統(tǒng)進行了簡單分析。

2.1 系統(tǒng)概論

在長期的發(fā)展過程中，堅強電網(wǎng)的構(gòu)建、無功電源的應(yīng)用和無功補償?shù)脑黾邮篃o功功率不足不再是配網(wǎng)運行中的主要矛盾，而電網(wǎng)無功潮流的不合理分布和大機組無功功率的不合理分配日漸凸顯。針對這種情況，從配網(wǎng)整體著手，對電網(wǎng)無功潮流和發(fā)電機機組無功功率進行了相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制，以實現(xiàn)配網(wǎng)電壓的自動調(diào)節(jié)，這是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)損的有效措施和必要要求。

2.2 基本原理

自動電壓控制系統(tǒng)的基本原理是利用SCDMA系統(tǒng)實現(xiàn)對全網(wǎng)各節(jié)點的遙測遙信，并對得到的數(shù)據(jù)進行實時在線分析和計算，在保證配網(wǎng)和相關(guān)電力設(shè)備安全運行的前提下，考慮各節(jié)點的電壓質(zhì)量和省網(wǎng)關(guān)口的功率因數(shù)，從全網(wǎng)的角度，對電壓無功進行優(yōu)化控制，從而實現(xiàn)無功補償設(shè)備的合理投入、無功分層的就地平衡和穩(wěn)定電壓，并在控制主變分解開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)相應(yīng)的配網(wǎng)優(yōu)化目標。結(jié)合專業(yè)軟件分析和調(diào)度自動系統(tǒng)的遙感、遙信、遙測和遙控功能，以計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為保障，實現(xiàn)對配網(wǎng)內(nèi)各變電站無功補償設(shè)備和有載調(diào)壓裝置的集中管理和控制，最終實現(xiàn)電壓無功優(yōu)化運行的閉環(huán)控制。

2.3 系統(tǒng)功能

自動電壓控制系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在多方面：能對全網(wǎng)電壓進行優(yōu)化調(diào)節(jié)和提升電壓質(zhì)量；能實現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)節(jié)無功補償，實現(xiàn)無功功率的分層和就地平衡；可實現(xiàn)不同運行方式下的無功電壓優(yōu)化控制運行；可在電壓合格的范圍內(nèi)，實現(xiàn)高峰負荷電壓的偏上限運行，評估負荷電壓偏下限運行。

3 結(jié)束語

總而言之，在當前電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，社會對電力需求不斷增加的情況下，實現(xiàn)有效的電壓控制和合理的無功補償是非常必要的，直接關(guān)系著整個配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行和電壓質(zhì)量穩(wěn)定，需要電力工作人員予以重視。