無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

孟垂懿，孫笑雨，宋孚紅，劉子森

（沈陽(yáng)工程學(xué)院 國(guó)際教育學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110136）

引言

在如今電網(wǎng)智能化發(fā)展的背景下，智能化的電力系統(tǒng)能夠在應(yīng)用過(guò)程中促使我國(guó)電力系統(tǒng)應(yīng)用的高質(zhì)量發(fā)展，從而提高我國(guó)電力技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。在我國(guó)智能電網(wǎng)的運(yùn)作過(guò)程中，諸多非線性的設(shè)備應(yīng)用會(huì)使線路運(yùn)行的電壓損失增大，并且產(chǎn)生一定電能的損耗。而無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過(guò)一定的裝置來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，從而降低智能電網(wǎng)的損耗，提高供電效率，為大眾提供優(yōu)質(zhì)的電力能源服務(wù)。

1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 電壓優(yōu)先，自動(dòng)補(bǔ)償

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠借助一定的技術(shù)設(shè)備來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)性的運(yùn)作與管理。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中基于一定的電壓質(zhì)量來(lái)進(jìn)行自動(dòng)投切電容器，當(dāng)電壓超出最高設(shè)定值時(shí)切除電容器組，從而保障電壓的合作與正常的運(yùn)作；而在低于設(shè)定值時(shí)，在保證正常運(yùn)作的情況下逐步投入電容器，保障基本的電壓運(yùn)作[1]。在這種電壓優(yōu)先的情況下，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠基于負(fù)荷無(wú)功功率大小自動(dòng)投切電容器組，保障系統(tǒng)處于一種無(wú)功補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。

1.2 智能控制，異常報(bào)警

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，其加工與應(yīng)用能夠通過(guò)智能化的操作來(lái)完成系列的動(dòng)作指令。在操作過(guò)程中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)通過(guò)指令來(lái)判斷電壓是否超出基本設(shè)定的閾值，與傳統(tǒng)的電氣設(shè)備相比，減少了操作的動(dòng)作次數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了一次探尋式的智能化控制。同時(shí)在運(yùn)作過(guò)程中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠針對(duì)不正常的外界環(huán)境進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，通過(guò)電容器來(lái)進(jìn)行整個(gè)控制回路以及自動(dòng)閉鎖裝置的實(shí)現(xiàn)，從而在自動(dòng)化的智能操作中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)性操作。

1.3 模糊控制，綜合保護(hù)

當(dāng)系統(tǒng)化的運(yùn)作處于正常的電壓范圍之中，配置環(huán)境、器械的受電情況、動(dòng)作時(shí)間、用戶對(duì)動(dòng)作次數(shù)的限制等會(huì)引起控制過(guò)程中的錯(cuò)誤與問(wèn)題，這就需要在控制中通過(guò)模糊控制來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)性的操作與應(yīng)用，從而在操作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的自動(dòng)運(yùn)作，避免出現(xiàn)盲區(qū)式問(wèn)題[2]。另外，該技術(shù)能夠通過(guò)一定的補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)裝置的開關(guān)保護(hù)以及運(yùn)作保護(hù)，從而在運(yùn)作過(guò)程中通過(guò)實(shí)現(xiàn)綜合因素的調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)范化運(yùn)作。

2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的基本原理

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是一種不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量來(lái)進(jìn)行運(yùn)作的技術(shù)模式，這種技術(shù)能夠作為一項(xiàng)基本手段來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的運(yùn)作，使電網(wǎng)中的電能持續(xù)性地周期轉(zhuǎn)換。這就能夠?qū)⒕哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷的裝置連接在同一電路中，實(shí)現(xiàn)能量在兩種負(fù)荷之間的相互交換。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠在應(yīng)用過(guò)程中補(bǔ)償無(wú)功功率，增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)[3]。圖1為無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展情況。

圖1 無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展

2.1 降低電力網(wǎng)損耗

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)㈦娙萜鞯认盗械臒o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備通過(guò)并聯(lián)的形式進(jìn)行電路信號(hào)的傳輸，從而將感性負(fù)荷消耗了的功率補(bǔ)償回來(lái)，降低電力線路中的無(wú)功功率及其功率的流動(dòng)性。這能夠在應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)變壓器、電力線路與設(shè)備輸出相應(yīng)的電能消耗，提高整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用中的功率因數(shù)；同時(shí)減少發(fā)電、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，從而減少相應(yīng)的投資，降低損耗，保障供電企業(yè)的正常運(yùn)作與發(fā)展。

2.2 降低電網(wǎng)設(shè)備功率損耗

當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備中的有功功率為定值時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備能夠在應(yīng)用過(guò)程中將提高一定的功率因數(shù)，使線路應(yīng)用中的負(fù)荷點(diǎn)降低，有功功率也隨之減少。在如今智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備能夠在應(yīng)用中將有功功率的損耗實(shí)現(xiàn)一定程度的降低，從而保障整個(gè)電網(wǎng)設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中的功率降低，用低功率來(lái)完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)作，提高其經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)應(yīng)用能力。

2.3 提高電力設(shè)備供電能力

當(dāng)現(xiàn)有的功率為定值時(shí)，電力設(shè)備功率因數(shù)的提高能夠使相應(yīng)的有功功率持續(xù)穩(wěn)定地輸出與提高，這就能夠通過(guò)配電變壓器的應(yīng)用來(lái)使電力設(shè)備的供電能力得到有效的提高。可以說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，能夠基本保障電氣設(shè)備的供電穩(wěn)定性以及供電潛力，從而通過(guò)一定的技術(shù)設(shè)備的支持與應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)性操作的自動(dòng)化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)作效率的全面提高。

3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

在我國(guó)智能電網(wǎng)工程應(yīng)用的過(guò)程中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠在智能電網(wǎng)中提高電網(wǎng)的運(yùn)作效率，保障智能電網(wǎng)運(yùn)作的安全性。這也就促使智能電網(wǎng)在應(yīng)用過(guò)程中不斷實(shí)現(xiàn)智能化的升級(jí)與改造，從而在應(yīng)用過(guò)程中將無(wú)功補(bǔ)償思想進(jìn)行滲透，進(jìn)而通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)性操作與應(yīng)用能力的全面提高。圖2為配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝設(shè)方式。

圖2 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝設(shè)方式

3.1 變電站補(bǔ)償

變電站補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)作的無(wú)功平衡，從而在運(yùn)作的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)損耗的全面降低。在集中補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，各種并聯(lián)電容器、靜止補(bǔ)償器的應(yīng)用能夠改善電網(wǎng)應(yīng)用的公用系數(shù)，提高運(yùn)作過(guò)程中的變電所的母線電壓，從而在無(wú)功損耗的過(guò)程中通過(guò)補(bǔ)償來(lái)平衡整個(gè)電網(wǎng)的無(wú)功功率。這些裝置主要應(yīng)用于變電站10 kV的母線上，雖然這種應(yīng)用方式對(duì)于配電網(wǎng)的損耗基本起不到降低的作用，但是其在應(yīng)用的過(guò)程中能夠基于智能化的控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)性補(bǔ)償工作，其管理與維護(hù)的成本較低，較為方便快捷，能夠在應(yīng)用的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)變電站的穩(wěn)定供應(yīng)[4]。

3.2 配電線路補(bǔ)償

配電線路的無(wú)功補(bǔ)償主要是通過(guò)在線路上安裝一定的電容器來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償應(yīng)用，這種應(yīng)用模式能夠提供線路與公用變壓器所需要的無(wú)功功率，從而保障線路傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在應(yīng)用過(guò)程中，由于電網(wǎng)線路復(fù)雜，需要在不同位置設(shè)置相應(yīng)的電容器進(jìn)行補(bǔ)償，但是這種線路的補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)置不宜過(guò)多，補(bǔ)償?shù)娜萘恳矐?yīng)保持在一個(gè)相對(duì)合理而穩(wěn)定的范圍內(nèi)，從而避免因?yàn)檠a(bǔ)償過(guò)多而產(chǎn)生過(guò)度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，影響整個(gè)配電線路網(wǎng)的應(yīng)用效能。比如在應(yīng)用過(guò)程中采用熔斷器來(lái)進(jìn)行配電線路安全與保護(hù)的檢測(cè)，能夠?qū)€路的電流與電壓進(jìn)行保護(hù)，以此來(lái)保障基本的電路運(yùn)作效率。

3.3 隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償是通過(guò)低壓電容器和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接的形式進(jìn)行運(yùn)作，通過(guò)控制與保護(hù)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)與電動(dòng)機(jī)的同時(shí)投切，用無(wú)功補(bǔ)償來(lái)保障基本的運(yùn)作效率。這種補(bǔ)償形式能將配電網(wǎng)中的部分無(wú)功功率消耗在電動(dòng)機(jī)上，從而在應(yīng)用的過(guò)程中以一種隨機(jī)補(bǔ)償?shù)男问浇档团潆娖髋c配電線路的損耗。這種運(yùn)作模式有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是能夠在用電設(shè)備不運(yùn)作時(shí)使無(wú)功補(bǔ)償裝置投入應(yīng)用，從而在應(yīng)用的過(guò)程中降低設(shè)備與用電損耗，平衡電力資源，簡(jiǎn)化人力維護(hù)程序，降低設(shè)備運(yùn)作的故障率，也更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

3.4 隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是將低壓電容器通過(guò)低壓熔斷器接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式[5]。這種運(yùn)作模式的接線相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠在整個(gè)電氣設(shè)備應(yīng)用的過(guò)程中將補(bǔ)償配電空載無(wú)功，從而將無(wú)功功率保持在合理的范圍內(nèi)，限制無(wú)功基荷，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備與應(yīng)用過(guò)程中的平衡，提高配電器的應(yīng)用效能，降低電氣設(shè)備的損耗?？梢哉f(shuō)，隨器補(bǔ)償是目前無(wú)功補(bǔ)償中應(yīng)用較為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)手段，其應(yīng)用效率高，能夠保障配電設(shè)備的供電穩(wěn)定性與有效性。但是由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，整個(gè)安裝與維護(hù)的后期工程量較大，人工投入的成本較高，因此補(bǔ)償工作的投資比較大，且損耗占供電量的比例很大，電費(fèi)的單價(jià)也會(huì)增加。

3.5 跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是一種將無(wú)功補(bǔ)償裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器補(bǔ)償在大用戶0.4 kV母線上并實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)測(cè)的一種補(bǔ)償方式。這種運(yùn)作形式主要適用于100 kVA及以上的專用配電變壓器用戶，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)補(bǔ)償與隨器補(bǔ)償方式的功能與性質(zhì)的替代，補(bǔ)償?shù)男Ч蚕鄬?duì)較好；且補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中能夠與智能電網(wǎng)充分結(jié)合，運(yùn)作高效靈活，運(yùn)作維護(hù)的工程量也相對(duì)較少，電容器的壽命也相對(duì)較長(zhǎng)，能夠保障長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)作。與此同時(shí)，這種運(yùn)作模式雖然能夠較為高效地實(shí)現(xiàn)跟蹤與應(yīng)用，并且對(duì)于無(wú)功負(fù)荷的變化進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，從而在運(yùn)作的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，但是其運(yùn)作方式在應(yīng)用過(guò)程中成本較高，投入較大，且整個(gè)補(bǔ)償運(yùn)作裝置的安裝與設(shè)置程序相對(duì)復(fù)雜，若其中的某一個(gè)元件損壞，則會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備電容器的投切效果產(chǎn)生影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在如今電網(wǎng)應(yīng)用智能化的發(fā)展趨勢(shì)下，智能電網(wǎng)的應(yīng)用能夠使供電設(shè)備的穩(wěn)定與效率得到全面提高，從而保障整個(gè)社會(huì)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作。而無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用能夠充分發(fā)揮無(wú)功率應(yīng)用的技術(shù)性優(yōu)勢(shì)，同時(shí)減少損耗，從而在應(yīng)用過(guò)程中降低電網(wǎng)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)成本，更好地實(shí)現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)的智能化技術(shù)的應(yīng)用與高質(zhì)量發(fā)展。