無功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用

倪文強(qiáng)

摘要：無功補(bǔ)償技術(shù)不僅可以很好的提升供電系統(tǒng)電網(wǎng)的功率參數(shù)，還可以有效降低電力變壓器及輸送線路的消耗。因此本文對無功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償技術(shù);低壓電網(wǎng);應(yīng)用

1無功補(bǔ)償?shù)木唧w特征

1.1低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償原理

非線性電力設(shè)備基于電磁感應(yīng)原理在低壓電網(wǎng)中運(yùn)行，在能量轉(zhuǎn)換的過程中建立交變磁場、生成感性負(fù)荷，在一個周期內(nèi)完成功率的吸收與釋放。在此過程中，電源能量依靠無功功率的形式進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化，在負(fù)荷與電源間做周期性往復(fù)轉(zhuǎn)換運(yùn)動。當(dāng)電流在配電網(wǎng)中對電感元件做功時，將會導(dǎo)致電流比電壓超前90°C;當(dāng)其對電容元件做功時，將會使電流較電壓滯后90°C，導(dǎo)致電流與電壓出現(xiàn)不同相。在同一電路內(nèi)，電感電流與電容電流的相位相差180°C，倘若選取無功補(bǔ)償裝置安裝在電磁元件電路中，可以促使兩種電流相互抵消，使電流、電壓矢量夾角顯著減小，從而有效優(yōu)化電網(wǎng)做功性能。

但在運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)時需克服以下三項(xiàng)問題：（1）電網(wǎng)容量不足問題，在用電高峰期極易產(chǎn)生有功負(fù)荷、無功負(fù)荷缺額情況，造成局部電壓不穩(wěn)，影響電網(wǎng)整體運(yùn)行效果;（2）技術(shù)與設(shè)備的缺陷，例如在含有真空斷路器的線路中，在合閘時易產(chǎn)生瞬時過高電壓，無法起到無功補(bǔ)償作用;（3）單一化配置模式，難以結(jié)合負(fù)荷特性選取適合配置方法，對此還需進(jìn)行控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備的合理選擇，以此提高設(shè)備利用率。

1.2無功服務(wù)的特點(diǎn)

1.2.1分析較為繁瑣

在商業(yè)化運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的電壓由各參與者一起承擔(dān)，使用者與發(fā)電廠都要清楚自己電壓數(shù)值和功率因素的限制條件，并且無功調(diào)整過程中受到地域因素的影響較大，所以無功運(yùn)行出現(xiàn)的問題比有功運(yùn)行出現(xiàn)的問題要繁瑣得多。

1.2.2來源多種多樣

有功運(yùn)行狀態(tài)下功率僅由發(fā)電機(jī)提供，無功運(yùn)行狀態(tài)下的功率不僅來源于發(fā)電機(jī)，還來源于靜止無功補(bǔ)償器和調(diào)節(jié)器，輸電電路設(shè)備也可以產(chǎn)生。

1.2.3控制較為分散

頻率控制需要進(jìn)行有功平衡，電壓控制時需要進(jìn)行無功平衡。單頻率與全網(wǎng)的有功平衡有關(guān)，在全國范圍內(nèi)具有統(tǒng)一性。但是電壓的節(jié)點(diǎn)有一定區(qū)別，與該節(jié)點(diǎn)的電壓控制有直接聯(lián)系。

1.2.4受到地域因素的影響

只有發(fā)電和受電之間具有較大電壓差，才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送無功。這種方式容易出現(xiàn)有功功率的消耗，產(chǎn)生較大的資金流出。因此，無功功率受到地理因素的影響較大，在遠(yuǎn)距離傳輸時有很大的難度。

2無功補(bǔ)償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

2.1設(shè)備耗用無功功率

功率因數(shù)之所以會影響低壓電網(wǎng)，主要在于低壓電網(wǎng)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生無功功率。為了減少不必要的浪費(fèi)，可以通過無功功率補(bǔ)償技術(shù)有效的保護(hù)電力系統(tǒng)。一般情況下，提升低壓電網(wǎng)功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償技術(shù)是相反的。電力變壓器在運(yùn)行過程中消耗的無功功率主要為空載無功功率。為了避免這一現(xiàn)象發(fā)生，就需要改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù);異步電動機(jī)與電力變壓器相似，但是異步電動機(jī)還會受到負(fù)載無功功率的影響。因此必須避免空載和負(fù)載這兩種運(yùn)行狀態(tài)。

2.2供電電壓超出一定的規(guī)范

低壓電網(wǎng)中的供電電壓的功率因數(shù)會很容易超出規(guī)范，從整體而言，不規(guī)范的行為首先是要看供電電壓是否低于電壓規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。就此來看，低壓電網(wǎng)中的功率因數(shù)也會相應(yīng)有所提升，并且還會受到低壓電網(wǎng)設(shè)備能否正常運(yùn)行的制約，進(jìn)而出現(xiàn)電力系統(tǒng)的供電電壓波動較大、制約異步電動機(jī)的情況發(fā)生。其次，供電電壓高于電壓標(biāo)準(zhǔn)值，這種情況可以分為高于標(biāo)準(zhǔn)值10%和高于110%（最高值）這兩種情況。如果供電電壓高于電壓的標(biāo)準(zhǔn)值，低壓電網(wǎng)的無功功率也會隨之增加，超出最高標(biāo)準(zhǔn)值，低壓電網(wǎng)的無功功率也會上升35%左右，以此可以看出供電電壓規(guī)范性的重要性。

3無功補(bǔ)償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的補(bǔ)償策略

3.1無功補(bǔ)償技術(shù)的配置

當(dāng)前階段，社會的生產(chǎn)生活中用電量也在逐漸上升，低壓電網(wǎng)配置的用電設(shè)備大多會增加無功功率，進(jìn)而使得電網(wǎng)因數(shù)急劇下降，造成了電力資源的不必要的浪費(fèi)。所以，為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)該大力運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)。這種技術(shù)不僅可以有效的減少電能的損耗，還可以提升低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)。在補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用中最好的方式就是分級補(bǔ)償、就地補(bǔ)償，這些調(diào)整方式都符合無功補(bǔ)償技術(shù)的基礎(chǔ)原則。除此之外，無功補(bǔ)償裝置在進(jìn)行配置時，要對其低壓電網(wǎng)的全部功率因數(shù)進(jìn)行不斷的調(diào)節(jié)和試行，不斷調(diào)整整體和局部，使設(shè)備的整體功率因數(shù)能夠更好的協(xié)調(diào)，以免發(fā)生總體功率因數(shù)低，但局部功率因數(shù)高的情況，所以無功補(bǔ)償技術(shù)的價值和運(yùn)用顯得更加重要。為了更好地在電力系統(tǒng)整體過程中采用無功功率補(bǔ)償技術(shù)，要在無功電流現(xiàn)象的配電變壓器上安裝無功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)對低壓電網(wǎng)的局部補(bǔ)償價值。

3.2無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用方法

無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用想要實(shí)現(xiàn)更好的實(shí)效性，需要了解無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用方式，以此掌握無功補(bǔ)償技術(shù)。無功補(bǔ)償技術(shù)需要要選擇合適的無功補(bǔ)償?shù)娜萘坎拍芴嵘娋W(wǎng)的功率因數(shù)以及保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。首先可以采用單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法，主要對經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，然后對功率因數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的提升，不斷的實(shí)踐，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?，確定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償值，使功率因數(shù)得到最大的提升。其次，還可以用多負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇法，對無功補(bǔ)償前、后的功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后確認(rèn)對無功補(bǔ)償?shù)倪m用量，不過此種方式不適用于負(fù)載變化波動較大的低壓電網(wǎng)。

3.3無功補(bǔ)償?shù)母黜?xiàng)原則分析

在電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)中的運(yùn)用無功補(bǔ)償裝置是需要遵從其中的各項(xiàng)原則，以此保障無功功率的質(zhì)量和效率。無功補(bǔ)償技術(shù)遵循的原則主要有以下三種：第一種是同設(shè)備補(bǔ)償原則，此原則主要適用于低壓電容器組合電動機(jī)和設(shè)備的連接中，以此保障更好的降低電能的損耗率及保證整個低壓電網(wǎng)的供電效率。第二種是電容器補(bǔ)償原則，這個原則主要適用于相關(guān)工作人員，在實(shí)踐過程中就需要將設(shè)備保險連接到配電變壓器中，以此達(dá)到運(yùn)用電容器來補(bǔ)償變壓器的目的，減緩電力資源的損耗程度。第三種是隨時補(bǔ)償原則，將無功補(bǔ)償投切裝置的合理運(yùn)用，達(dá)到保護(hù)的作用，這樣的保護(hù)裝置可以在大幅度穩(wěn)定低壓電網(wǎng)供電的穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)束語

無功補(bǔ)償裝置對于電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)的意義非常重大，由此也可以看出無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中的重要性。隨著近年來電力行業(yè)日新月異的發(fā)展，人類社會的用電量也在迅速增加，低壓電網(wǎng)也面臨很大的挑戰(zhàn)：如何提升低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)，如何科學(xué)的運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，如何降低資源的浪費(fèi)率。只有不斷的解決這些難題，才可以有效的推動我國電力企業(yè)更好更快的發(fā)展進(jìn)步。

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