探究10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)

郭必純

（廣州固源電力工程設(shè)計(jì)有限公司珠海分公司 廣東珠海 519000）

1 引言

無(wú)功補(bǔ)償裝置在變電所中應(yīng)用廣泛的，箱變、臺(tái)架變、配電房設(shè)計(jì)中均需要配置無(wú)功補(bǔ)償裝置，且需要滿足應(yīng)有的補(bǔ)償要求。在箱變、臺(tái)架變、配電房安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)，從而可以滿足居住區(qū)人們的持續(xù)穩(wěn)定供電，進(jìn)一步的降低電能的損耗，最終提高人們的生活水平以及達(dá)到節(jié)約電能的目的，因此本論文從10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)出發(fā)，盡可能的滿足設(shè)計(jì)需求，從而可以提高電功率。然而在運(yùn)行過(guò)程中極易導(dǎo)致無(wú)功功率欠補(bǔ)、過(guò)補(bǔ)等問(wèn)題的出現(xiàn)，進(jìn)而使配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性受到不良影響。為解決上述問(wèn)題，無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置逐漸在10kV配電線路中得到了較為廣泛的應(yīng)用，為配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的提升帶來(lái)了新的契機(jī)。無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置具有補(bǔ)償效率較高、回收較快的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在10kV配電線路中具有較高應(yīng)用價(jià)值。

2 10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的重要意義

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)電力的需求逐年增長(zhǎng)，從而造成了電力系統(tǒng)負(fù)荷功率負(fù)擔(dān)過(guò)重，諧波源和負(fù)載不平衡，已經(jīng)對(duì)人們的生活造成了困擾，急需一種新型的方法來(lái)應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，為新方法創(chuàng)造了一個(gè)比較好的前景，近些年來(lái)，國(guó)家在電子技術(shù)方面發(fā)展迅猛，無(wú)功補(bǔ)償和電網(wǎng)諧波治理新技術(shù)取得的新突破，解決了以前很多的問(wèn)題，雖然配電在電網(wǎng)的過(guò)程中起到重要的作用，但是損失也是極其之高的，而無(wú)功補(bǔ)償在這上面可以很好的降低損耗，并且很好的提高輸電質(zhì)量。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然充分考慮到無(wú)功優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)以及規(guī)劃，但是對(duì)操作優(yōu)化上的設(shè)計(jì)卻很少的進(jìn)行考慮，因此本論文從10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)出發(fā)，充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的作用，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化調(diào)度，最終提高電功率。

3 10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

圖1 無(wú)功補(bǔ)償裝置

低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的過(guò)程中，無(wú)功功率的電能質(zhì)量和需量需要充分的進(jìn)行考慮，無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置一般采用的是智能型免維護(hù)方式，此設(shè)備的優(yōu)勢(shì)很多，例如，可以自身進(jìn)行過(guò)零投切，另一方面，還可以進(jìn)行分相補(bǔ)償，無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)該安裝在配電器低壓的一側(cè)，無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘恳残枰鶕?jù)配變?nèi)萘縼?lái)進(jìn)行（大于配變?nèi)萘康?5%），在分相補(bǔ)償和循環(huán)投切控制的過(guò)程中，采用晶閘管一交流接觸器復(fù)合投切電容器型式，此外，在整個(gè)過(guò)程中，一般采用微處理器進(jìn)行精確的測(cè)量，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全方面的控制。電容器的選擇也尤其重要，最大程度的選擇干式、自愈式阻燃型電容器，電容的偏差降到最低，溫度最高能達(dá)到55℃，電容器應(yīng)該選用低壓塑殼式斷路器，這樣在一定程度上可以起到保護(hù)的作用，其次電容器進(jìn)行分組的時(shí)候應(yīng)該設(shè)置熔斷器，任何情況下，保證供電的安全，電壓質(zhì)量穩(wěn)定與否也直接對(duì)供電產(chǎn)生重要的影響，一般情況下用對(duì)稱性和正弦和其他指標(biāo)對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行衡量，保證供應(yīng)能力的大幅度的提高以及無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萘亢皖l率的正常運(yùn)行，這種方式的進(jìn)行，通常有三種方法，分別為賠償，補(bǔ)償和地方組補(bǔ)償。另一方面，電容器的并聯(lián)方式優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)并從，優(yōu)勢(shì)在于，采用武功補(bǔ)償，操作簡(jiǎn)單，成本也比較低，方式靈活多變，然而，他的缺點(diǎn)在于系統(tǒng)諧波放大比例嚴(yán)重失調(diào)，如果情況嚴(yán)重的話，會(huì)出現(xiàn)并聯(lián)諧振的危害。

4 配電網(wǎng)無(wú)功基本特點(diǎn)與現(xiàn)狀

近些年來(lái)，國(guó)家在電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展中投入了較大的資金，最大可能對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和保證設(shè)備更好的運(yùn)行，然而，現(xiàn)階段，我國(guó)在配電網(wǎng)無(wú)功方面技術(shù)還達(dá)不到很好的要求，低于電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，其次，我國(guó)主要采用的方法是變電站二次側(cè)集中補(bǔ)償，缺乏一些必要的先進(jìn)設(shè)備，再者，設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，無(wú)功補(bǔ)償缺額大，更重要的是裝備的設(shè)置安排的及其不合理，因此我國(guó)現(xiàn)階段無(wú)功優(yōu)化方面還是存在著較大的缺陷，配電線路方面能量也大幅度的損失，輸電線路上電壓特別低，亟需要對(duì)電網(wǎng)方面存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，因此，從以上方面來(lái)講，10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置缺乏自動(dòng)化，補(bǔ)償功能也不完善，綜上所述，10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。

5 無(wú)功補(bǔ)償裝置中智能無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)要求

無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)是有特別明確的要求的，要求輸電系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，不會(huì)存在震蕩的現(xiàn)象，而且最重要的是要達(dá)到補(bǔ)償?shù)墓δ苄Ч?。因此，設(shè)備在選擇的時(shí)候需要格外的注意，最好能夠與電容器進(jìn)行完美的組合。其次，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要認(rèn)真分析配電系統(tǒng)三相的無(wú)功功率，使其滿足智能化的設(shè)備要求，而且保證用戶可以進(jìn)行循環(huán)的智能選擇。智能低壓復(fù)合開關(guān)的選擇也是十分關(guān)鍵的，一般需要滿足以下要求：①在設(shè)計(jì)的過(guò)程要起到過(guò)零投入和過(guò)零關(guān)斷的效果；②在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要保證開關(guān)起到穩(wěn)定諧波和涌流的關(guān)鍵作用，并且一定要使能耗大大的降低，電網(wǎng)能夠很好的進(jìn)行抵抗作用，干擾的作用盡量降到最低；③需要具有鎖閉保護(hù)等等。

6 配電網(wǎng)10kV線路無(wú)功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實(shí)施

本論文主要針對(duì)的是10kV線路無(wú)功優(yōu)化來(lái)進(jìn)行討論，10kV線路根據(jù)電壓的使用情況進(jìn)行分散補(bǔ)償，此外根據(jù)電路的開關(guān)對(duì)電腦進(jìn)行調(diào)度，設(shè)備的GPRS也要根據(jù)測(cè)得的電壓來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從開關(guān)的電容指令來(lái)調(diào)整電容器的上限和下限，進(jìn)而對(duì)電壓以及功率因數(shù)參數(shù)進(jìn)行全方面的控制。

7 無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2 無(wú)功優(yōu)化智能系統(tǒng)

7.1 無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)主要是指的是再任何情況和情形下，都可以對(duì)設(shè)備的自身情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，再通過(guò)局域網(wǎng)，服務(wù)器系統(tǒng)和GPRS，從而進(jìn)行補(bǔ)償裝置的通信連接和運(yùn)行，另一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償裝置視如何進(jìn)行運(yùn)行的情況從而進(jìn)行控制以及獲取，在數(shù)據(jù)庫(kù)中，即時(shí)將訪問(wèn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)將會(huì)被系統(tǒng)管理者進(jìn)行提取和分析，最終以Excel表格的功能方式將數(shù)據(jù)自動(dòng)生成報(bào)表。

7.2 無(wú)功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無(wú)線集控系統(tǒng)

無(wú)功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無(wú)線集控系統(tǒng)主要是通過(guò)遙控器從而對(duì)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的綜合管理，通常情況下該項(xiàng)技術(shù)包括各個(gè)方面，比如運(yùn)輸數(shù)據(jù)，無(wú)線通訊，智能化等等，主要是通過(guò)應(yīng)用智能手機(jī)芯片，電信通訊系統(tǒng)以及處理器等等從而對(duì)顯示器進(jìn)行控制。無(wú)功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無(wú)線集控系統(tǒng)采用的是大規(guī)模集成電路技術(shù)，此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于微型控制，同時(shí)也可以抵抗干擾，具有十分齊全的功能，而且運(yùn)行的比較穩(wěn)定，操作方便，安裝簡(jiǎn)便，此技術(shù)連接的軟件使用也是方便簡(jiǎn)單。

7.3 系統(tǒng)組成

無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)主要是由上級(jí)和下級(jí)兩級(jí)微機(jī)控制組成，上級(jí)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控，下級(jí)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程通信。從無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)觀察，主要監(jiān)測(cè)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)的電壓等等因數(shù)，根據(jù)電力方法對(duì)能力補(bǔ)償電容進(jìn)行計(jì)算，從一定程度上來(lái)說(shuō)，對(duì)于微機(jī)遠(yuǎn)程通信傳輸是比較有利的。

8 結(jié)論

圖3 補(bǔ)償裝置電容器補(bǔ)償單元

本論文主要從10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的重要意義以及注意事項(xiàng)，配電網(wǎng)無(wú)功基本特點(diǎn)與現(xiàn)狀，無(wú)功補(bǔ)償裝置中智能無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)要求，配電網(wǎng)10kV線路無(wú)功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實(shí)施，無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)，10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置效益分析等等這幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從而我們了解到在10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注補(bǔ)償點(diǎn)，包括補(bǔ)償點(diǎn)的位置以及容量等等一些電力的因素，然而電力系統(tǒng)中補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮許許多多的問(wèn)題和因素，例如無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)要進(jìn)行上下位機(jī)的數(shù)據(jù)的交換以及通過(guò)遙控通信從而對(duì)電容器進(jìn)行控制，補(bǔ)償點(diǎn)的采集主要是通過(guò)下位機(jī)進(jìn)行全方位的采集，電壓也在測(cè)量的過(guò)程中進(jìn)行切換，數(shù)據(jù)就會(huì)進(jìn)一步的進(jìn)行傳輸?shù)街鳈C(jī)，無(wú)功補(bǔ)償在這上面可以很好的降低損耗，并且很好的提高了輸電質(zhì)量，電壓也是利用無(wú)功開關(guān)設(shè)備從而將數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)，然后對(duì)無(wú)功功率和功率因數(shù)進(jìn)行認(rèn)真詳細(xì)的分析，從一定程度上設(shè)計(jì)的成本大大的降低，設(shè)備也比較輕靈，將電壓和電流進(jìn)行同時(shí)的采集，因此，10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的作用，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化調(diào)度，最終提高電功率。無(wú)功補(bǔ)償裝置達(dá)到了人們的理想收益。10kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置在實(shí)際中已經(jīng)加以利用，此設(shè)計(jì)，在節(jié)能方面有很好的效果，取得較好的節(jié)能效益。