動態無功補償裝置在10kV配電系統中的應用

摘 要:無功補償是降低電網損耗，提高配電效率的有效手段，也是值得推廣的一種節能措施。本文就動態無功補償裝置在10kV配電系統中的應用問題介紹了動態無功補償裝置的內涵和無功補償的基本原理，對動態無功補償裝置的節能效益進行了分析，并提出了在10kV配電網中應用無功補償存在的幾個問題。

關鍵詞:動態無功補償裝置10kV配電系統應用

中圖分類號:ＴM71文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0122-01

引言

一個理想的配電系統，電能質量指標總是以某一恒定的頻率值和電壓值來表示，并以此向用戶供電。眾所周知，在10kV以下配電系統的無功消耗總量中，配電變壓器約占30%，低壓用電設備約占65%。由此可見，在低壓配電系統中實施無功補償十分必要的。筆者就動態無功補償裝置在10kV配電系統中的應用問題主要談以下幾個方面的內容。

1 動態無功補償裝置的含義介紹

動態無功補償裝置，又名靜止同步補償器。由于其開關器件為IGBT，所以其動態補償效果是早期的同步調相機、電容器及無功補償裝置不能比擬的，無功補償裝置以其較低諧波，較高的效率，較快速的動態響應，成為現代柔性交流輸電系統中的重要設備。動態無功補償裝置主要用來補償電網中頻繁波動的無功功率，抑制電網閃變和諧波，提高電網的功率因數，改善配電網的供電質量和使用效率，進而降低網絡損耗，有利于延長輸電線路的使用壽命。

2 動態無功補償的基本原理分析

電網輸出的功率包括兩部分:一是有功功率;二是無功功率。直接消耗電能，把電能轉變為機械能、熱能、化學能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率;不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率。如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能。電流在電感元件中作功時，電流超前于電壓90℃。而電流在電容元件中作功時，電流滯后電壓90℃。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180℃.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小。無功補償的具體實現方式:把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

2 動態無功補償裝置在10kV配電系統中應用的節能效益分析

(1)補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1kvar電容器可節省設備容量0.52kW;反之，增加0.52kW對原有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

(2)降低線損，由公式ΔΡ%=(1-cosΦ/cosΦ)×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數，cosΦ為補償前的功率因數則:cosΦ>cosΦ，所以提高功率因數后，線損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以，功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。

(3)目前我國配電網中普遍存在著無功補償不足、布置不合理的情況，存在著城鄉電網與區域電網電容器容量倒置現象。10kV電壓等級以上的配電電網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，對配電網中的無功和諧波進行補償，不僅可以達到節能降耗的目的，還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。

4 10kV配電網中應用動態無功補償裝置存在的幾個問題

隨著人們對10KV配網建設的重視和無功補償技術的發展，動態無功補償裝置技術在配電系統中也開始普及。但是，在實踐過程中也暴露出一些問題，必須引起重視。

(1)補償方式問題。目前很多部門無功補償的出發點還放在用戶側，即只注意補償用戶的功率因數，而不是立足于降低電力網的損耗。如為提高某電力負荷的功率因數，增設1臺補償箱，這固然會對降損有所幫助。但是如果要實現有效的降損，必須通過計算無功潮流，確定各點的最優補償量、補償方式，才能使有限的資金發揮最大的效益。這是從電力系統角度考慮問題的方法。

(2)諧波問題。電容器具備一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞;并且由于電容器對諧波有放大作用，因而使系統的諧波干擾更嚴重。另外，動態無功補償柜的控制環節，容易受諧波干擾影響，造成控制失靈。因而在有較大諧波干擾，又需補償無功的地點，應考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視，致使一些補償設備莫名其妙地損壞。因而做無功補償設計時必須考慮諧波治理。

(3)無功倒送問題。無功倒送是電力系統所不允許的，因為它會增加線路和變壓器損耗，加重線路負擔。無功補償設備的生產廠家，雖然都強調自己的設備不會造成無功倒送，但是實際情況并非如此。對于接觸器控制的補償柜，補償量是三相同調的;對于晶閘管控制的補償柜，雖然三相的補償量可以分調，但是很多廠家為了節約資金，只選擇一相做采樣和無功分析。于是在三相負荷不對稱的情況下，就可能造成無功倒送。至于采用固定電容器補償方式的用戶，在負荷低谷時，也可能造成無功倒送。選擇補償方式時，應充分考慮這一點。

(4)電壓調節方式的補償設備帶來的問題。有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的，這有助于保證用戶的電能質量，但對電力系統而言卻并不可取。因為雖然線路電壓的波動主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統情況決定的。當線路電壓基準偏高或偏低時，無功的投切量可能與實際需求相去甚遠，出現無功過補或欠補。

5 結束語

隨著工農業生產規模的進一步擴大，電力用戶除了對電能總量需求量不斷增加外，對供配電系統供電安全性、可靠性、經濟性等也提出了更高的要求。在10kV 線路上安裝無功補償裝置可有效改善配網電壓質量、提高線路運行的經濟性。而作為降低電網損耗，提高配電效率的有效手段之一，動態無功補償裝置10kV配電網中起著很重要的作用。因此，相關部門要不斷加強對動態無功補償裝置的創新和應用。

參考文獻

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