分組自動無功補(bǔ)償在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用

摘要:根據(jù)各層配電照明箱的設(shè)置分組裝設(shè)電容補(bǔ)償?shù)姆绞?較好地解決了集中和個別設(shè)置補(bǔ)償造成的線路中,無功電流增大、相應(yīng)配電線路截面及開關(guān)容量加大和補(bǔ)償投資成本大、安裝分散、后期維修量大、維修困難等問題。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);分組;無功補(bǔ)償;應(yīng)用

1 引言

低壓電網(wǎng)中的電壓水平和有功功率損耗很大程度上取決于配電網(wǎng)中的無功功率產(chǎn)生和流向,所以高低壓線路中的無功補(bǔ)償裝置如何配置對提高電壓合格率和降低線損至關(guān)重要。由于電力負(fù)荷帶有隨機(jī)性,三相負(fù)荷特別是無功負(fù)荷并不總是平衡的。事實(shí)上,某一相負(fù)荷的功率因數(shù)接近1,而另一相的功率因數(shù)卻很低的現(xiàn)象經(jīng)常存在,這就使得三相共補(bǔ)的無功補(bǔ)償裝置無法充分發(fā)揮作用,所以,使用分相無功補(bǔ)償裝置是必要的。

2 分組自動補(bǔ)償在配電系統(tǒng)中的配點(diǎn)選擇

在民用建筑中大量使用的是單相負(fù)荷,照明、空調(diào)等由于負(fù)荷變化的隨機(jī)性大,容易造成三相負(fù)載的嚴(yán)重不平衡,尤其是住宅樓在運(yùn)行中三相不平衡更為嚴(yán)重。由于調(diào)節(jié)補(bǔ)償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相,造成未檢測的兩相要么過補(bǔ)償,要么欠補(bǔ)償。如果過補(bǔ)償,則過補(bǔ)償相的電壓升高,造成控制、保護(hù)元件等用電設(shè)備因過電壓而損壞;如果欠補(bǔ)償,則補(bǔ)償相的回路電流增大,線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無功補(bǔ)償方式,不但不節(jié)能,反而浪費(fèi)資源,難以對系統(tǒng)的無功補(bǔ)償進(jìn)行有效補(bǔ)償,補(bǔ)償過程中所產(chǎn)生的過、欠補(bǔ)償?shù)缺锥烁菍φ麄€電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來了嚴(yán)重的危害。

用戶低壓端無功補(bǔ)償裝置一般按照用戶無功負(fù)荷的變化自動投切補(bǔ)償電容器,可以做到不向高壓線路反送無功電能。在配電網(wǎng)中,如果各用戶低壓側(cè)配置了足夠的無功補(bǔ)償裝置,則可使配電線路中的無功電流最小,也使配電線路的有功功率損耗最小,這是最理想的效果。另外,線路中的無功電流小,也使線路壓降減少,電壓波動減少。

由此得出,在配電網(wǎng)中的用戶端實(shí)現(xiàn)無功就地補(bǔ)償是合理的無功補(bǔ)償方式,否則,即使在線路關(guān)口處的功率因數(shù)很高,也不能有效地降低線路的有功功率損耗。在配電網(wǎng)中,無功補(bǔ)償應(yīng)以低壓側(cè)就地補(bǔ)償為主,高壓線路中的補(bǔ)償為輔。要很好地實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償,只能采用自動控制的方式,通過自動補(bǔ)償控制器,采集電網(wǎng)的電壓、電流、功率及功率因數(shù)等參數(shù),隨時跟蹤電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),綜合各種運(yùn)行參數(shù),發(fā)出適當(dāng)?shù)牟僮髦噶?使配電網(wǎng)運(yùn)行在一個最佳的工作狀態(tài)。

3 分組電容自動補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

在低壓電網(wǎng)中大量的用電設(shè)備為電感性,尤其是在大面積、大開間的商場、辦公樓等日常生活和辦公場所,大都會采用發(fā)光效果好的熒光燈進(jìn)行人工照明。熒光燈具有光效好、壽命長、無污染等特點(diǎn),屬綠色光源。目前,民用建筑工程中大量使用電感型鎮(zhèn)流器熒光燈,它具有成本低、壽命長、維修工作量少、投資少等優(yōu)點(diǎn),但其啟動時間長,功率因數(shù)低,約為0.5~0.6,自身損耗大,加大了供配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗,造成了能源的浪費(fèi)。通過電容補(bǔ)償?shù)姆绞絹斫鉀Q大面積商場、辦公樓的感性負(fù)荷功率因數(shù)低的問題是目前設(shè)計中常用的方法。

我們在設(shè)計中通常的做法有兩種:在變配電所設(shè)置集中高壓或低壓補(bǔ)償柜,對系統(tǒng)前端進(jìn)行補(bǔ)償,雖能滿足供電部門對并網(wǎng)功率因數(shù)的要求,但對以下各級分支電路不作補(bǔ)償,因此低壓配電線路中無功電流大,從而造成線路截面和配電開關(guān)容量不能減小,且不能保證整個低壓系統(tǒng)的供電質(zhì)量;另一種做法是在每臺用電設(shè)備或每盞照明燈具內(nèi)設(shè)置電容器個別單獨(dú)進(jìn)行補(bǔ)償,這種方式效果較好,對于廠礦企業(yè)使用的單臺大容量用電設(shè)備比較適用,但對于大型商場等民用建筑來說,補(bǔ)償投資成本太大,性價比低,安裝分散,造成后期維修量大、維修困難,且電容器利用率低,實(shí)際應(yīng)用并不理想,所以很少采用。在目前低壓補(bǔ)償電容器技術(shù)和制造質(zhì)量、自動投切裝置有了很大提高的前提下,筆者認(rèn)為在這類民用建筑的配電系統(tǒng)中分組設(shè)置補(bǔ)償電容,即根據(jù)建筑使用功能分區(qū),用電較集中、電氣設(shè)備功率因數(shù)較低的配電箱處設(shè)置電容補(bǔ)償裝置較為適宜。

(1)分組補(bǔ)償可提高設(shè)備利用率,減少配電系統(tǒng)容量;(2)在選用型號及截面相同的電纜時,減少了線路損耗。

在變配電所設(shè)置集中高壓或低壓補(bǔ)償柜,對系統(tǒng)前端進(jìn)行補(bǔ)償,雖然能滿足供電部門對并網(wǎng)功率因素的要求,但對以下各級分支電路不做補(bǔ)償,因此,低壓配電線路中無功電流大,從而造成線路截面和配電開關(guān)容量不能減少,且不能保證整個低壓系統(tǒng)的供電質(zhì)量;另一種做法是在每臺用電設(shè)備或每盞照明燈具內(nèi)設(shè)置電容器,對個別單獨(dú)進(jìn)行補(bǔ)償,這種方式效果較好,對于廠礦企業(yè)使用的單臺大容量用電設(shè)備比較合適,但對于大型商場等民用建設(shè)來說,補(bǔ)償投資成本太大,性價比低,安裝分散,造成后期維修量大,維修困難,且電容器利用率低,實(shí)際應(yīng)用并不理想,所以很少采用。

下面結(jié)合工程應(yīng)用舉例說明分組補(bǔ)償?shù)目尚行浴Ｄ车匦氯A書店大樓由商場、書店?duì)I業(yè)廳、餐飲、賓館、地下車庫、辦公室組成,屬一類高層,功能較復(fù)雜。其中1~6層為書店?duì)I業(yè)廳,單層面積約2800M2(標(biāo)準(zhǔn)層,每層均相同),其照明采用電感類熒光燈,功率因數(shù)較低。方案設(shè)計時只在變電所設(shè)集中補(bǔ)償柜。根據(jù)計算結(jié)果,1層~6層配電照明箱在變配電所分兩個回路供電,開關(guān)均為1000A,空氣絕緣母線槽分別為1000A,每層配電照明箱進(jìn)線開關(guān)選用400A;在變配電所設(shè)置集中補(bǔ)償,按供電局要求補(bǔ)償?shù)?.9,1層~6層需補(bǔ)償631.88kW施工圖設(shè)計時考慮改為分組補(bǔ)償,即在每層配電照明箱處進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.9。每層需補(bǔ)償131.47kW,6層合計788.82kW。1層~6層配電照明箱由變配電所采用一回路供電,開關(guān)為1250A,空氣絕緣母線槽選用一段1250A,每層配電照明箱進(jìn)線開關(guān)選用250A;分組每層設(shè)電容補(bǔ)償比在變配電所設(shè)集中補(bǔ)償柜電容器總?cè)萘恳叱?0%左右。但減少了開關(guān)、供電線路的投資,這部分費(fèi)用相對于電容器的投資要高許多。每層在配電照明箱處設(shè)電容補(bǔ)償并不增加配電箱的數(shù)量,只需將配電照明箱的尺寸加大,電容器裝于箱內(nèi),這樣也節(jié)省了低壓配電室內(nèi)電容補(bǔ)償柜的占地面積。另因?yàn)檠a(bǔ)償電容配置了智能控制器,產(chǎn)品模塊化,具有數(shù)據(jù)采集功能和標(biāo)準(zhǔn)的通信接口(RS232),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測和計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)管理,便于檢測、維護(hù)和升級。

4 結(jié)論

根據(jù)各層配電照明箱的設(shè)置分組裝設(shè)電容補(bǔ)償?shù)姆绞捷^好地解決了集中和個別設(shè)置補(bǔ)償造成的線路中無功電流增大、相應(yīng)配電線路截面及開關(guān)容量加大和補(bǔ)償投資成本大、安裝分散、后期維修量大、維修困難等問題。對于大型商場、寫字樓等大量使用低功率因數(shù)設(shè)備的民用建筑設(shè)計應(yīng)根據(jù)具體情況采用分組設(shè)置電容補(bǔ)償方式比較合理。分組無功補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景,但是也有很多特點(diǎn)需要研究,還有很多問題需要解決,在專家、科技人員的努力下,這項(xiàng)技術(shù)將會得到安全可靠的應(yīng)用。

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作者簡介:傅維元(1977.08-),男,福建三明人,工程師,工作單位:三明電業(yè)局