基于無功補償?shù)男б媾c應(yīng)用分析

吳小藝，何 莉

湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 434068

基于無功補償?shù)男б媾c應(yīng)用分析

吳小藝，何 莉

湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 434068

加強無功補償?shù)墓芾?，既給用戶提供了穩(wěn)定、高效的電能，減輕了經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，同時也改善了電網(wǎng)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，降低線損，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，達(dá)到了節(jié)約電能的目的。筆者在實際工作中，數(shù)次發(fā)現(xiàn)無功補償異常產(chǎn)生的缺陷問題，如對于需手動操作的無功補償配置，部分客戶未能及時有效實施投切操作；現(xiàn)有的智能無功補償投切裝置功效參差不齊，部分廠家生產(chǎn)的設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)等，從而導(dǎo)致功率因數(shù)達(dá)不到使用要求。

無功補償；配電裝置系統(tǒng)；應(yīng)用分析

在電力系統(tǒng)的正常運行中，用電負(fù)荷的隨機變化或系統(tǒng)運行方式的改變將導(dǎo)致電網(wǎng)中電壓損耗發(fā)生變化。因此，要嚴(yán)格維持所有用戶在任何時刻都在其額定電壓下運行是不可能的，也就是說系統(tǒng)運行中各用電點出現(xiàn)電壓偏差是不可避免的，但采取一定的措施維持各用電負(fù)荷電壓在一定的范圍內(nèi)波動是可以做到的。目前，電力系統(tǒng)主要采用這幾種措施進(jìn)行電壓調(diào)整：1）在發(fā)電廠通過自動勵磁調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)發(fā)電機調(diào)壓；2）改變變壓器變比調(diào)壓；3）利用無功補償裝置調(diào)壓；4）在輸電線路中串聯(lián)電容進(jìn)行補償調(diào)壓。

1 無功補償?shù)男б婕摆厔莘治?/h2>

目前各種無功和諧波補償?shù)脑O(shè)備中，用于抑制諧波、補償無功的方法主要有兩類：一類是裝設(shè)諧波無功補償裝置；另一類是對電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其在實現(xiàn)自身功能的同時不產(chǎn)生諧波，也不消耗無功，或者根據(jù)需要對其進(jìn)行功率因數(shù)校正。目前我國配電網(wǎng)中普遍存在著無功補償不足、布置不合理的情況，存在著城鄉(xiāng)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)電容器容量倒置現(xiàn)象。10kV電壓等級以上的配電電網(wǎng)用戶無功需求量很大，有效合理的使用無功補償與諧波治理裝置，對配電網(wǎng)中的無功和諧波進(jìn)行補償，不僅可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。

傳統(tǒng)的補償諧波和無功電流的另一種方法是裝設(shè)無源濾波器，通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯(lián)組合而成，該方法既可補償諧波，又可補償無功功率。目前我國常用的無功調(diào)節(jié)設(shè)備仍為機械式并聯(lián)電抗器、投切電容器，這些靜止型調(diào)壓手段，因調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢，很難滿足系統(tǒng)運行方式快速變化時的需求。而另一種調(diào)壓裝置SVC，響應(yīng)速度很快，但由于呈恒阻抗特性，使得在電壓低時，無法提供所需的無功支持，因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱，并且為了抑制諧波，必須裝設(shè)濾波器，占地面積較大，此外，過多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下，新型無功補償裝置STATCOM則是較為有效的調(diào)壓手段，它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定，在電壓低時仍能提供較強的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

2 并聯(lián)電容器無功補償?shù)姆绞?/h2>

電網(wǎng)利用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補償?shù)姆绞接屑醒a償、分散補償（分組補償）和個別補償（單機）補償3種，現(xiàn)主要介紹后兩種。

2.1 分組補償

這種補償方式是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負(fù)荷分布分組裝設(shè)在相應(yīng)的母線上，或者直接與低壓干線相聯(lián)接，形成低壓電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補償方式。該種方式是被補償?shù)臒o功功率不再通過主干線以上線路輸送，從而使變壓器和配電主干線路的無功功率損耗相應(yīng)地減少，而分組補償比集中補償降損節(jié)電效益顯著，尤其是當(dāng)用電負(fù)荷點較多（比如多個車間），而且距離較遠(yuǎn)時，補償效率更高。分組補償?shù)膬?yōu)點是有利于對配電變壓器所帶的無功進(jìn)行分區(qū)控制，實現(xiàn)無功負(fù)荷就地平衡，減少無功功率在變配電所以下配電線路中的流動，使線損顯著降低；對于實行考核用電指標(biāo)辦法的用戶，分組補償有利于加強無功電力管理，提高功率因數(shù)，降低產(chǎn)品損耗和生產(chǎn)成本；分組電容器的投切隨總的負(fù)荷水平而變化，其利用率較單臺補償高，分組補償雖然不如集中補償管理方便，但比單臺電動機補償易于控制。

2.2 單臺電動機的補償

這種方法就是就地補償用電設(shè)備（主要是電動機）所消耗的無功功率，將電容器組直接裝設(shè)在用電設(shè)備旁邊，電容器組隨電動機同時投入或退出運行，使電動機消耗的載功功率部分得到就地補償，從而使裝設(shè)點以上輸配電線路輸送的無功功率減少，能獲得明顯的降損效益。該種方式的優(yōu)點是：當(dāng)大中型異步電動機比重較大、利用小時又較多時，這種補償方式的降損節(jié)電效果是顯著的。但是這種方式只能作為輔助補償方式來應(yīng)用，而且因是逐臺補償，會使補償容量增大，從而使補償裝置總投資增大。

3 無功補償?shù)膽?yīng)用方案

在10kV配電變壓器高低壓側(cè)集中補償，補償容量為：配電變壓器的無功損耗、10kV配電變壓器到電源點之間線路無功損耗及為提高功率因數(shù)所需要的無功容量的總和。利用小水電的發(fā)電能力進(jìn)行無功補償。雖然全市小水電發(fā)電容量不多，但小水電卻分布在全市各地的各變電站或各條線路上，利用小水電的發(fā)電機組進(jìn)行無功補償，是無功功率調(diào)整的最好方法。在客戶配電室或負(fù)載點進(jìn)行補償。作為供電部門并不會因為有了功率因數(shù)調(diào)整電費政策而想方設(shè)法多收客戶的功率因數(shù)調(diào)整電費，而是與客戶一起想辦法，使客戶少出功率因數(shù)調(diào)整電費，也就是鼓勵客戶在用電處安裝就地?zé)o功補償裝置，提高功率因數(shù)，合理規(guī)避功率因數(shù)考核。這樣一來，客戶少出了電費，供電企業(yè)減少了有功功率的傳輸，也就是減少了線路損耗，從而使客戶與供電企業(yè)達(dá)到雙贏的目的。

在各變電站的10kV母線集中補償，補償容量的選擇為主變無功損耗和主變一次側(cè)到電源點之間線路無功損耗的總和減去線路所產(chǎn)生的無功容量的1/2。以長壽電網(wǎng)為例，具體補償為：110kV類家灣變電站10kVⅠ段、Ⅱ段母線各安裝兩組大容量的電容器組，35kV渡舟變電站10kVⅠ段、Ⅱ段母線各安裝一組大容量的電容器組，對城區(qū)及各工業(yè)區(qū)等無功消耗較多的地方進(jìn)行集中補償。

無功補償?shù)木唧w方案不是一成不變的，根據(jù)全市豐水期和枯水期小水電發(fā)電能力的不同，需要將各種方案靈活應(yīng)用。在豐水期，小水電基本上全天候開機，出力足，無功總量多，電網(wǎng)功率因數(shù)很容易達(dá)到要求，甚至往往需要限制很多小水電的無功出力，以保證無功功率不會往系統(tǒng)倒送；在枯水期，小水電出力少，無功總量少，此時整個電網(wǎng)的無功就明顯不足，所以要通過投切各種補償裝置來實現(xiàn)無功功率的就地平衡。

4 結(jié)論

在電網(wǎng)上并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補償投資少、見效快，可以降損升壓，提高功率因數(shù)，經(jīng)多年運行試驗后，發(fā)現(xiàn)其安全可靠、效果明顯。但主要根據(jù)實際用電負(fù)荷情況選擇補償方式，因地制宜地將集中補償、分組補償、單機補償三種方式有機結(jié)合，并配備自動投切裝置，可以達(dá)到最佳的無功補償效果。所以總的來看，通過低壓無功補償來降損升壓，提高功率因數(shù)是配電網(wǎng)改造的有效辦法。

[1]王德舉.試論低壓配電系統(tǒng)中無功補償?shù)膽?yīng)用[J].供電技術(shù)，2010.

[2]呂艷超.無功補償對電網(wǎng)的補償效益[J].科技咨詢，2008.

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1674-6708（2011）57-0139-02