農(nóng)村配電網(wǎng)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)研究

趙紅亮

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，用電設(shè)備的數(shù)量和規(guī)模在日益增長，用電量自然在逐步提高。在電能輸送和儲存的過程中，有一部分電能存在無功消耗，這部分電能沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展沒有產(chǎn)生有益作用。也就是說，無功功率的存在造成了能源的浪費(fèi)和資源的無效利用。基于此，本文主要分析了農(nóng)村配電網(wǎng)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村配電網(wǎng);補(bǔ)償方案;無功補(bǔ)償技術(shù)

引言

國內(nèi)電網(wǎng)的良好運(yùn)行少不了電力系統(tǒng)良好電力負(fù)荷的支持，在供應(yīng)的過程中，會為電力設(shè)備帶來巨大的負(fù)荷，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。為了保障電力系統(tǒng)能良好運(yùn)行，有關(guān)部門需要對應(yīng)地安裝無功補(bǔ)償裝置，將多余的無功功率進(jìn)行吸收，降低設(shè)備的能源損耗以及延長設(shè)備壽命，提升運(yùn)行的穩(wěn)定性。在這樣的背景下，無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)之中的運(yùn)用變得越來越常見。

1常見的無功補(bǔ)償設(shè)備概述

1.1同步調(diào)相機(jī)

此型設(shè)備的主要優(yōu)勢在于其是市面上唯一的有源補(bǔ)償設(shè)備，且內(nèi)部附帶電壓監(jiān)測組件，可依據(jù)輸入信號的類型自動轉(zhuǎn)化勵磁電流，確保電流可隨意在過勵磁與欠勵磁間進(jìn)行切換，在設(shè)備分別處于過勵磁狀態(tài)與欠勵磁時，可實現(xiàn)在系統(tǒng)注入無功或消除系統(tǒng)中多余的無功。由于此設(shè)備具有有源無功補(bǔ)償優(yōu)勢，因此，可在任意情況下調(diào)整輸出無功輸出的數(shù)值，以滿足電網(wǎng)對電壓的不同需求。

1.2靜止電容器

此設(shè)備的接線方式一般采取三角形接線或星形接線。作為常見的無功補(bǔ)償設(shè)備，其主要的缺點(diǎn)在于其只具備電壓單相調(diào)節(jié)功能，即只能在系統(tǒng)中注入無功功率。若系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓問題時，其無功功率補(bǔ)償會因低電壓而失去原有效果，造成帶電網(wǎng)系統(tǒng)電壓進(jìn)一步下降。這也是靜止電容器的主要缺點(diǎn)[1]。

1.3靜止無功補(bǔ)償器

此類設(shè)備是在參考靜止電容器的主要缺點(diǎn)后研發(fā)而成，其主要特點(diǎn)是將電抗器與靜止電容器相結(jié)合，以補(bǔ)全靜止電容器缺少的增加無功功能。此類設(shè)備在無功補(bǔ)償設(shè)備中具有良好的發(fā)展前景，其中應(yīng)用范圍較廣的幾類靜止無功補(bǔ)償器為晶閘管控制電抗器型、投切電容器以及飽和電抗器等三種。

2無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)原理及特點(diǎn)

電能設(shè)備在投入使用的時候，因為耗電方式、型號等問題的差別，使得其功率也存在較大的差異。例如白熾燈、熱水器這些常用的設(shè)備，在投入使用時電壓與電流的相位相同，使得有功功率的獲取是電壓與電流的乘積。在電力系統(tǒng)運(yùn)行的時候，設(shè)備都需要電力系統(tǒng)構(gòu)建出與其相對應(yīng)的磁場，使得能量消耗不能轉(zhuǎn)化成有功功率，而成為無功功率。多數(shù)情況中，電力系統(tǒng)變配電設(shè)備的選擇是根據(jù)視在功率而決定的。視在功率分為有功和無功兩種。在這之中，無功功率在電力傳輸?shù)倪^程中所產(chǎn)生的負(fù)荷會對電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成直接影響，不但會造成運(yùn)行負(fù)荷的提高，同時也會導(dǎo)致電網(wǎng)的損耗隨之提高，影響整個電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行。而現(xiàn)階段中最有效解決該問題的方式就是對運(yùn)輸系統(tǒng)的補(bǔ)償，有效確保電力系統(tǒng)的效率以及穩(wěn)定。多數(shù)情況中，電力系統(tǒng)都會進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的安裝。無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，除了可以提高供電的效率以及質(zhì)量，還可以有效保障電力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少電能的損耗，確保電能系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全性[2]。

技術(shù)特征：第一，在輸送較遠(yuǎn)距離的電能時，提升了對受電終端、發(fā)電系統(tǒng)的要求，兩端需要滿足充足的電壓差。但是，電壓差較大時，輸出有功功率的損耗會增大，進(jìn)而降低供電的效益，導(dǎo)致電氣節(jié)能工程開展緩慢，因此該技術(shù)不適應(yīng)遠(yuǎn)距離電能運(yùn)輸。第二，電能獲取的多面性。在傳統(tǒng)發(fā)電模式下，有功發(fā)電是主流。該方式對電能的獲取以發(fā)電機(jī)獲取為主。無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用利用無功服務(wù)獲得電能的方法較為多樣，除發(fā)電機(jī)之外，還有從調(diào)相機(jī)途徑獲取等方式。第三，該技術(shù)的使用需要分別控制電壓。整體電力系統(tǒng)中，控制頻率時一般以有功平衡作為主體，但對應(yīng)電壓控制卻利用無功平衡實現(xiàn)，在全網(wǎng)統(tǒng)一頻率的背景下控制好電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓，進(jìn)而能達(dá)成無功平衡的效果。

3農(nóng)村配電網(wǎng)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)

3.1電容補(bǔ)償與靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償技術(shù)

首先，在使用電容補(bǔ)償技術(shù)的過程中，主要采用電容器設(shè)備，成本較低，安裝方式簡單，屬于當(dāng)前廣泛應(yīng)用的無功補(bǔ)償設(shè)備。為了確保無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ餍Ч?，?yīng)該積極采用并聯(lián)電容器設(shè)備，提升功率因數(shù)，預(yù)防出現(xiàn)損耗問題，增加系統(tǒng)的運(yùn)行容量，有效調(diào)節(jié)電容補(bǔ)償?shù)男问?，保證工作效果。但是，在聯(lián)合電容器設(shè)備使用期間，補(bǔ)償效果可能會受到補(bǔ)償步長因素、投切速度因素的影響出現(xiàn)問題，所以必須要結(jié)合實際情況，合理分析是否要使用此類技術(shù)。其次，可以采用靜止無功發(fā)生器設(shè)備，替代電容器設(shè)備，可以保證電容補(bǔ)償?shù)墓ぷ餍Ч?/p>

3.2確定電容器應(yīng)用規(guī)范

對于電氣自動化系統(tǒng)而言，在其自然功率因素增大之后，要是工藝跟設(shè)計之間還有區(qū)別的話，想要保障正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要選用科學(xué)合理的無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行處理。通常情況下，可以選擇以并聯(lián)方式為主的電容器，同時其設(shè)備低壓供電單位的功率因素需要小于0.85，不僅如此，高壓供電單位的電壓需要是10千伏。確定電容器使用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，把現(xiàn)實的運(yùn)行損耗控制到最低，從而確保輸電的效率。需要選擇低壓電容器來實現(xiàn)系統(tǒng)低壓無功負(fù)荷，同時使用高壓電壓器實施系統(tǒng)高壓無功電荷補(bǔ)償，以此來強(qiáng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的均衡性[3]。

3.3合理選用智能無功補(bǔ)償技術(shù)

在實際應(yīng)用中，采取單一的無功補(bǔ)償技術(shù)，不能發(fā)揮預(yù)期效果。在實際電氣自動化系統(tǒng)中，智能無功補(bǔ)償技術(shù)的選擇，需要結(jié)合設(shè)備的具體情況進(jìn)行。比如在電網(wǎng)中，電機(jī)三相不平衡時常出現(xiàn)。如果采用單向補(bǔ)償方式，不僅無法發(fā)揮補(bǔ)償?shù)淖罴研Ч矔龃笱a(bǔ)償?shù)某杀就度?，對于實際電網(wǎng)工作起不到積極的促進(jìn)作用。針對此情況，采取公分結(jié)合的方式，顯然更能夠完成智能無功補(bǔ)償，且相較于單向的補(bǔ)償方式，其成本也相當(dāng)較低。此外，針對電機(jī)三相不平衡，快速跟蹤補(bǔ)償與穩(wěn)定態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合，也是一種相對較好的補(bǔ)償技術(shù)選擇。

3.4投切開關(guān)合理選用

投切開關(guān)的選用，也會影響到無功補(bǔ)償技術(shù)對電氣系統(tǒng)的補(bǔ)償效果。在實際應(yīng)用中，投切開關(guān)的選擇同樣需要慎重進(jìn)行。在當(dāng)下投切開關(guān)具有過零觸發(fā)固態(tài)繼電器、機(jī)電一體復(fù)合智能開關(guān)等。前者在設(shè)備運(yùn)行中運(yùn)行速度快，且不會對電網(wǎng)的正常工作產(chǎn)生不利影響，也不會形成沖擊。因此，采用過零觸發(fā)的固態(tài)繼電器，可以有效保證電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的使用壽命。此外，此類型的投切開關(guān)本身使用周期長，也不需定期更換，能夠有效降低費(fèi)用成本。但是在繼電器工作過程中，諧波的產(chǎn)生不可避免。而機(jī)電一體化真空開關(guān)，在具備高可靠性與高安全性的同時，保證串聯(lián)電抗回路的高效運(yùn)行。機(jī)電一體復(fù)合智能開關(guān)，兼具前兩種開關(guān)的優(yōu)勢，還能保證高投切效率，但是由于其缺乏一定實踐，可靠性等都需要更深一步的研究來確定，實踐推廣力度還有所不足。在進(jìn)行投切開關(guān)選擇時，不僅應(yīng)該考慮其本身的工作效率、投切速度，還應(yīng)該考慮其造價成本、經(jīng)濟(jì)投入等問題。基于此，來選擇合適的投切開關(guān)，才能最大程度保障電網(wǎng)運(yùn)行的綜合效益[4]。

結(jié)束語

無功補(bǔ)償技術(shù)，是一種基于傳統(tǒng)模式，在使用壽命、成本以及技術(shù)適用度等方面進(jìn)行高要求補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時，補(bǔ)償技術(shù)能夠發(fā)揮對特定對象的控制作用，對電氣的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。補(bǔ)償技術(shù)，在解決電氣系統(tǒng)的非線性問題上具有良好的應(yīng)用，可以避免電氣自動化系統(tǒng)在應(yīng)用中可能出現(xiàn)的巨大損失及影響。

參考文獻(xiàn)：

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[2]方鑫勇，杜斌，顧煒杰，孫東方，李仕杰.農(nóng)村配電網(wǎng)無功補(bǔ)償最佳優(yōu)化配置[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（24）：226.

[3]李方雷.淺析農(nóng)村低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)[J].電子測試，2017（04）：78+80.

[4]馬興旺.無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用及其研究[J].當(dāng)代化工研究，2019（5）：14-15

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