淺談無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

岳海燕，王婷

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東聊城，252400）

0 前言

電力企業(yè)在供電過(guò)程中不可避免的會(huì)受到一些外部因素的影響，從而導(dǎo)致帶電設(shè)備出現(xiàn)電能損耗等問(wèn)題，不僅會(huì)造成電力能源的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響。針對(duì)這種情況，電力企業(yè)紛紛借助無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)低壓電網(wǎng)中功率因數(shù)實(shí)施的有效補(bǔ)償，達(dá)到提升電力網(wǎng)絡(luò)電壓穩(wěn)定性與安全性的目的。

1 低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響因素

在分析研究低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響因素這一問(wèn)題時(shí)，通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資料的深入分析，結(jié)合電力企業(yè)低壓電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，筆者將其總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

第一，設(shè)備耗用無(wú)功功率對(duì)低壓電網(wǎng)功率因數(shù)產(chǎn)生的影響。一般情況下，低壓電網(wǎng)中之所以會(huì)出現(xiàn)功率因數(shù)，主要與低壓電網(wǎng)在工作運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的無(wú)功功率有著直接的關(guān)系，為了可以進(jìn)一步避免出現(xiàn)電力資源大量損耗的問(wèn)題，需要對(duì)其實(shí)施必要的無(wú)功功率補(bǔ)償，以此來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。比如：當(dāng)有功功率為恒定值的情況時(shí)，無(wú)功功率的減少會(huì)直接導(dǎo)致低壓電網(wǎng)中功率因數(shù)的提升，而當(dāng)無(wú)功功率為0時(shí)，則低壓電網(wǎng)的功率會(huì)達(dá)到1，因此低壓電網(wǎng)功率因數(shù)和無(wú)功功率兩者之間存在一定的反比關(guān)系。低壓電網(wǎng)中耗用無(wú)功功率的設(shè)備包括電力變壓器和異步電動(dòng)機(jī)兩種，其工作運(yùn)行均會(huì)對(duì)低壓電網(wǎng)功率因數(shù)產(chǎn)生影響；

第二，供電電壓超出規(guī)定范圍對(duì)低壓電網(wǎng)功率因數(shù)產(chǎn)生的影響。在低壓電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，如果供電電壓超出了規(guī)定范圍，則會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致電網(wǎng)中功率因數(shù)發(fā)生變化。從具體情況來(lái)看，低壓電網(wǎng)供電電壓的不規(guī)范現(xiàn)象主要包括供電電壓低于電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)值和供電電壓高于電壓標(biāo)準(zhǔn)值兩種情況。當(dāng)電網(wǎng)供電電壓低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)會(huì)隨之提升，相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)受到不同程度的影響，進(jìn)而導(dǎo)致供電不穩(wěn)等問(wèn)題的出現(xiàn)。當(dāng)電網(wǎng)供電電壓高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，低壓電網(wǎng)中的無(wú)功功率會(huì)得到明顯的提升，其上漲范圍一般在10%～35%左右[1]。

第三，電網(wǎng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)對(duì)低壓電網(wǎng)功率因數(shù)產(chǎn)生的影響。除了上述兩種情況會(huì)對(duì)低壓電網(wǎng)功率因數(shù)造成影響外，電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)直接影響到低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)。電網(wǎng)頻率的波動(dòng)對(duì)于低壓電網(wǎng)功率因數(shù)產(chǎn)生的影響，主要是因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率波動(dòng)使得異步電機(jī)以及變壓器的磁化無(wú)功功率發(fā)生變化，為了可以有效應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，需要結(jié)合低壓電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，采用一些行之有效同時(shí)可以提升低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的措施，而無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用恰好可以滿足這一需求，在保持低壓電網(wǎng)無(wú)功就地平衡的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能。

2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

圖1 調(diào)壓型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置原理

從當(dāng)前無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，其優(yōu)勢(shì)主要在于可以有效降低低壓電網(wǎng)中的電能損耗量，在提升低壓電網(wǎng)工作運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性的同時(shí)，使其可以更好的滿足社會(huì)的用電需求，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。通常情況下，低壓電網(wǎng)中往往會(huì)配置較多的電力設(shè)備，這些設(shè)備的使用會(huì)產(chǎn)生一部分?jǐn)?shù)值較大的無(wú)功功率，而低壓電網(wǎng)中的功率因數(shù)大多保持在0.75左右，如果借助無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，則可以將低壓電網(wǎng)中的功率因數(shù)提高到0.95左右，這就意味著可以直接消除低壓電網(wǎng)中接近一半的無(wú)功功率，在減少不必要的電力能源消耗以及顯著提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等方面發(fā)揮著不可忽視的積極作用[2]。另一方面，借助無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)于進(jìn)一步激發(fā)電力設(shè)備自身具備的潛能也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，比如低壓電網(wǎng)中電力變壓器在獲得無(wú)功補(bǔ)償后，通過(guò)選擇更低的容量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備使用資金的有效控制與節(jié)約，同時(shí)還可以進(jìn)一步強(qiáng)化用電高峰期低壓電網(wǎng)自身的負(fù)荷能力，保證低壓電網(wǎng)的用電安全。以調(diào)壓型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用為例，借助虛線框中的是自耦合電壓調(diào)節(jié)器TB，可以改變電容器兩端電壓的大小，降低附加損耗。

3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的配置

隨著電力行業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大和社會(huì)用電量的持續(xù)增加，低壓電網(wǎng)中往往會(huì)配置各種具有抗性以及中容性的電力設(shè)備，這些電力設(shè)備在低壓電網(wǎng)中的運(yùn)行，會(huì)進(jìn)一步提升低壓電網(wǎng)中的無(wú)功功率，在降低低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致低壓電網(wǎng)中電力資源出現(xiàn)不必要的損耗。為了最大程度上保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，需要靈活利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，借助相應(yīng)的補(bǔ)償裝置控制電力能源的損耗，在提升低壓電網(wǎng)功率因數(shù)等方面發(fā)揮著積極的作用。通常情況下，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用需要遵循以下三個(gè)基本原則，即分級(jí)補(bǔ)償原則、就地補(bǔ)償原則和方便調(diào)整原則。在低壓電網(wǎng)中配置無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，不僅需要考慮到低壓電網(wǎng)中全部因數(shù)的調(diào)整方式，還要根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行情況，對(duì)局部因數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整，從而使整體與局部?jī)烧叩墓β室驍?shù)可以達(dá)到相互協(xié)調(diào)的狀態(tài)，有效預(yù)防總功率因數(shù)低但是局部功率因數(shù)過(guò)高的問(wèn)題，對(duì)此需要對(duì)集中補(bǔ)償技術(shù)以及分散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的把控與應(yīng)用。

圖2 無(wú)功補(bǔ)償裝置

3.2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用方式

為了最大程度上保證無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用效果，首先需要明確無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用目標(biāo)，同時(shí)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，保證無(wú)功補(bǔ)償容量選擇的合理性。在低壓電網(wǎng)中實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償，其核心目的在于促進(jìn)電網(wǎng)中功率因數(shù)的提升，以此來(lái)達(dá)到保障低壓電網(wǎng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。其次，從無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用方式一般分為兩種，一種主要是單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法，另一種則是多負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法。

其中單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法一般是針對(duì)低壓電網(wǎng)中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的確認(rèn)，在此基礎(chǔ)上提升實(shí)際的功率因數(shù)。比如：將電機(jī)的容量與級(jí)別作為基礎(chǔ)依據(jù)，通過(guò)查詢經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表的方式，明確相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，從而使低壓電網(wǎng)中的功率因數(shù)得到接近0.96大小的提升。除此之外，借助實(shí)驗(yàn)的方式也可以進(jìn)一步確定相應(yīng)的功率補(bǔ)償值，但是這種方式對(duì)于測(cè)試人員自身的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力有著較高的要求，所以在實(shí)際的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中大多是以第一種方式為主[3]。不同類型電機(jī)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)參考表1。

表1 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表

從多負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用情況來(lái)看，一般是通過(guò)對(duì)電壓電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償前后功率因數(shù)的計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，在明確無(wú)功補(bǔ)償前后電壓電網(wǎng)功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，合理確認(rèn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘?。與單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法相比，多負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法的應(yīng)用更加便捷，并且最終獲得的功率補(bǔ)償效果也更加顯著，但是這種方法在負(fù)載變化較大的低壓電網(wǎng)中則不適用，因?yàn)榈蛪弘娋W(wǎng)的負(fù)載變化較大時(shí)，可以借助自動(dòng)投切補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)高效利用，進(jìn)而保證低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的自動(dòng)化補(bǔ)償與調(diào)節(jié)。

4 總結(jié)

綜上所述，隨著電力行業(yè)的不斷快速發(fā)展和社會(huì)用電量的日益增長(zhǎng)，低壓電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性被提出更高的要求，所受到的輸配電壓力也隨之加大。為了有效保證電力企業(yè)的供電質(zhì)量，合理運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)非常關(guān)鍵，通過(guò)提升低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的方式，有效避免電力能源損耗問(wèn)題的出現(xiàn)，從而為電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升提供有力的保障。