配電網(wǎng)規(guī)劃中無功率補(bǔ)償方法

劉超

摘 要：基于我國電力工程目前的發(fā)展?fàn)顩r，本文首先針對(duì)無功功率的概念進(jìn)行論述，并在此基礎(chǔ)上，分析了當(dāng)前我國在配電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中，所常用的無功功率補(bǔ)償方法，最后就無功功率補(bǔ)償在配電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中的相關(guān)運(yùn)用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：無功功率；方法；配電網(wǎng)規(guī)劃；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.157

0 引言

在我國目前的電力工程之中，在電網(wǎng)當(dāng)中針對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行使用之時(shí)，除了會(huì)對(duì)有功功率進(jìn)行使用以外，還需要消耗無功功率。基于這一因素，在我國電力網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，電力部門為了可以更加合理化、科學(xué)化的對(duì)用電設(shè)備功率進(jìn)行限制，便需要對(duì)其所消耗的無功功率進(jìn)行合理的補(bǔ)償，由此才能滿足電力系統(tǒng)當(dāng)中針對(duì)無功功率的基本需求。而在配電網(wǎng)的規(guī)劃工作當(dāng)中，有關(guān)部門需要甄選出效果理想、成本合理的方法來對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行無功率補(bǔ)償。

1 關(guān)于無功功率的概念

所謂無功功率，就是指在規(guī)定的時(shí)間當(dāng)中，在電氣設(shè)備內(nèi)部所生產(chǎn)的能量，同時(shí)在無電磁能量的狀況下，給予電源設(shè)備帶來感應(yīng)電流。在理想狀況當(dāng)中，無功功率不會(huì)主動(dòng)消失，它會(huì)在電源和電氣設(shè)備當(dāng)中開展電磁轉(zhuǎn)化。由性質(zhì)的角度進(jìn)行分析，無功功率則可以被分成感性與容性兩個(gè)種類。詳細(xì)地說，電容器裝置設(shè)備的損耗，便是容性無功功率，而電動(dòng)機(jī)裝置當(dāng)中的損耗便屬于感性無功功率。在中國現(xiàn)有的電力工程之中，針對(duì)感性無功功率和容性無功功率的判定，有著十分重大的意義。這是因?yàn)樵谂潆娋W(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，含有很多的電感配件，這些電感配件會(huì)在很大程度上對(duì)無功功率進(jìn)行損耗，因此，在配電網(wǎng)規(guī)劃的過程之中，需要使用有效的辦法針對(duì)無功功率開展合理的補(bǔ)償，由此保障我國電力工程在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定以及安全。

2 我國電力工程常用的無功功率補(bǔ)償方法

一般情況下，在我國配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所采用的無功功率補(bǔ)償方法主要有變電站集中補(bǔ)償、低電壓集中補(bǔ)償、桿上無功補(bǔ)償以及用戶終端分散補(bǔ)償?shù)确椒ǎ疚尼槍?duì)這些方法進(jìn)行逐一的介紹。

2.1 變電站集中補(bǔ)償法

電力部門需要將配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的無功功率進(jìn)行平衡，可以在變電站當(dāng)中開展集中補(bǔ)償，在此種方法下，無功功率補(bǔ)償?shù)闹饕饔帽闶菍?duì)配電網(wǎng)當(dāng)中的功率因數(shù)進(jìn)行改變，增加終端變電站上的電壓強(qiáng)度，對(duì)主變壓器當(dāng)中的的無功損耗開展補(bǔ)償。相關(guān)補(bǔ)償設(shè)備一般是連接在10千伏的母線當(dāng)中。這種補(bǔ)償方法有著管理方便、維護(hù)簡單以及成本投入較低等一系列的優(yōu)點(diǎn)，但是針對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的損耗控制很難發(fā)揮出有效的作用。

2.2 低電壓集中補(bǔ)償法

當(dāng)下，低電壓集中補(bǔ)償法是我國使用頻率最高的一種無功補(bǔ)償方法，該方法是在配電變壓器的低電壓一端開展無功功率的補(bǔ)償。在使用低電壓集中補(bǔ)償法時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備按照用戶的用電多少的變化，投入對(duì)應(yīng)數(shù)量的電容器開展跟蹤補(bǔ)償。該種補(bǔ)償方法最為主要的作用是增強(qiáng)專業(yè)變壓器使用者的功率因數(shù)，完成無功功率在電能使用地點(diǎn)的就地平衡，不但針對(duì)配電變壓器與配電網(wǎng)絡(luò)的損耗有很好的控制效果，同時(shí)也可對(duì)電力使用者的電壓水平進(jìn)行保障。該補(bǔ)償設(shè)備一般是按照功率因數(shù)或者無功功率開展電容器的自動(dòng)投切。該種補(bǔ)償方法所遵循的原則盡管對(duì)于保障用戶的用電質(zhì)量有很大的幫助，但是在操作的過程當(dāng)中，無功功率的投切量往往和現(xiàn)實(shí)要求存在有很大的差異，由此導(dǎo)致在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，無功功率補(bǔ)償過大或者補(bǔ)償量不足的狀況時(shí)有發(fā)生，使得電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。

2.3 桿上無功補(bǔ)償法

在我國的配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在有大量的公共變壓器沒有開展無功補(bǔ)償，無功功率的受補(bǔ)償率受到了很大程度的影響，這直接導(dǎo)致我國配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中有很大的無功功缺額必須要憑借發(fā)電站或者變電站來進(jìn)行補(bǔ)充，讓大量無功功率必須憑借供電線路進(jìn)行傳輸，大幅度增加了配電網(wǎng)絡(luò)的損耗程度?；谶@一現(xiàn)狀，供電部門需要將10千伏外界并聯(lián)電容器配置在架空的電線網(wǎng)絡(luò)的桿塔上開展無功補(bǔ)償，以求增強(qiáng)配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)減小損耗增加壓強(qiáng)的效果。因?yàn)樵跅U塔上所安裝的并聯(lián)電容器和變電站之間存在有很遠(yuǎn)的距離，所以十分容易產(chǎn)生資金投入過大，保護(hù)裝置不易安裝、日常維護(hù)投入精力過大等缺點(diǎn)，并受外界環(huán)境因素對(duì)電力工程造成干擾等問題。在配電網(wǎng)絡(luò)處在輕載狀態(tài)時(shí)，電力部門又必須要杜絕配電網(wǎng)絡(luò)線路發(fā)生電壓超負(fù)荷或者過量補(bǔ)償?shù)惹闆r。所以，在塔桿上所建立的無功功率補(bǔ)償點(diǎn)的數(shù)量一定要適當(dāng)，并且不建議設(shè)立分組投切，容量限定也不能過高。

2.4 用戶終端分散補(bǔ)償法

就我國國情進(jìn)行分析，在城鎮(zhèn)地區(qū)，低壓用戶的人均年用電量大幅度上升，煤礦、企業(yè)、住宅小區(qū)當(dāng)中對(duì)無功功率都有很高的需求量，供電部門直接針對(duì)用戶終端開展無功補(bǔ)償，是最合理的減小供電網(wǎng)絡(luò)消耗以及保障供電網(wǎng)絡(luò)電壓穩(wěn)定的方法。該種補(bǔ)償方式所存在的弱點(diǎn)為補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)呈現(xiàn)分散化分布，無法指派專人進(jìn)行管理，并且負(fù)荷波動(dòng)不在同一時(shí)間點(diǎn)的特征讓大量電容器在線路負(fù)荷較輕的情況下處于相對(duì)空閑的狀態(tài)，不能有效發(fā)揮這些設(shè)備的作用。

3 無功功率補(bǔ)償在配電規(guī)劃當(dāng)中的運(yùn)用分析

從配電網(wǎng)絡(luò)的安全、高效運(yùn)行作為出發(fā)點(diǎn)，無功功率補(bǔ)償在此當(dāng)中有著十分重要的作用。簡單來講，配電網(wǎng)自身規(guī)模越是龐大，在運(yùn)行過程中就會(huì)出現(xiàn)越大的負(fù)荷壓力，所以，在電力部門開展配電網(wǎng)規(guī)劃的過程當(dāng)中，需要選擇合理的無功補(bǔ)償方案，來對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，由此使得配電網(wǎng)的運(yùn)行變得更加安全高效。

3.1 無功功率因數(shù)的增加

憑借實(shí)際運(yùn)用和數(shù)據(jù)分析能夠知道，在我國電力系統(tǒng)之中，若需要把用電設(shè)施的無功負(fù)荷減小，就必須要正確進(jìn)行大無功負(fù)載量設(shè)備的置換工作。通過這一工作的開展，即使維持供電系統(tǒng)之中原來的無功補(bǔ)償設(shè)備的數(shù)量，仍可以讓電力系統(tǒng)當(dāng)中的無功功率因數(shù)得到增加。并且在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，就可以讓電力運(yùn)送過程中所出現(xiàn)的損耗進(jìn)行削弱。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)各種無功功率數(shù)據(jù)來講，電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)有著極為重要的意義和價(jià)值。針對(duì)電動(dòng)機(jī)使用過程當(dāng)中無功功率實(shí)際消耗情況進(jìn)行分析，在不同的外部環(huán)境之中，相同設(shè)備的無功功率消耗也會(huì)存在不同，供電部門應(yīng)根據(jù)這一情況，選擇出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償方案。

例如：在配電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中，針對(duì)高壓用電設(shè)備的無功補(bǔ)償，電力部門可以在主變壓器的兩端進(jìn)行高壓設(shè)備的安裝，由此來減小變壓器所造成的無功損耗，同時(shí)在一定程度上，把無功功率因數(shù)進(jìn)行提升

3.2 低壓無功功率的補(bǔ)償

在中國目前的電力工程之中，建立在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中需要在科學(xué)合理的范圍當(dāng)中進(jìn)行變低壓補(bǔ)償，該補(bǔ)償方式同樣是使用極為廣泛的一種無功補(bǔ)償方式，在配電網(wǎng)低壓無功功率進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，比較常見的低壓無功補(bǔ)償技術(shù)有隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償以及跟蹤補(bǔ)償?shù)龋趯?shí)際針對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行使用的過程當(dāng)中，它們往往能夠發(fā)揮出不同的效果和作用。

4 結(jié)束語

伴隨著我國的快速發(fā)展，不管是人們的生活、企業(yè)的生產(chǎn)，電力資源都發(fā)揮出了不可替代的作用，基于這一現(xiàn)狀，電力部門應(yīng)保障配電網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中的高效和安全。在當(dāng)前的配電規(guī)劃之中，電力部門需要根據(jù)無功功率的損耗狀況，采用合理科學(xué)的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，由此保障我國供電網(wǎng)絡(luò)的安全使用。本文通過筆者多年的電力部門工作經(jīng)驗(yàn)，論述了自己對(duì)于無功補(bǔ)償?shù)囊恍┎怀墒炜捶?，希望能夠給予同行參考和幫助。

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