淺談電力工程背景下配電網(wǎng)無功功率補償?shù)膽?yīng)用

摘 要：對無功功率損失進行了分析，并提出其對電網(wǎng)的影響與改善原理，進而介紹了無功補償?shù)幕痉椒ㄅc應(yīng)用裝置。

關(guān)鍵詞：無功功率 負面影響 改善措施 應(yīng)用設(shè)備

中圖分類號：TM7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

1 無功功率的性質(zhì)分析

無功功率在一定的時間內(nèi)會從電氣設(shè)備上獲得能量，也會在某個時間內(nèi)將電氣舍不得電磁能量以感應(yīng)電流的方式補償給電源，如果在理想狀態(tài)下，無功功率是不會消失的，而是在電源與電氣設(shè)備之間進行電磁轉(zhuǎn)換。交流電的大小和指向是較為復(fù)雜的，因此在交流電路中會出現(xiàn)電磁場的復(fù)雜變換，從而在存在線圈的元件兩端產(chǎn)生電動勢，這就導(dǎo)致了電感參數(shù)的變化。變化的電磁場在電路中會引起電荷的移動，也會導(dǎo)致電容參數(shù)的改變。所以無功功率有感性與容性的區(qū)別。如電動機的消耗即為感性，而電容器則是容性。在電網(wǎng)中因為存在大量的電感元件，因此需要消耗的無功功率也就隨著增加，因此需要在電力工程中充分考慮對無功功率的補充。

2 電力工程中無功功率的影響和無功補償

2.1 無功功率的影響

如前分析，電磁線圈的電氣設(shè)備必須在工作中附加電氣元件削弱其產(chǎn)生的無功功率。如電動機的轉(zhuǎn)子磁場需要電源取得的無功功率來建立，變壓器也會消耗無功，才能讓一次繞組工作并產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因此無功功率在電力工程中會產(chǎn)生以下影響：因為傳輸中的無功功率的影響會導(dǎo)致有用功功率出現(xiàn)消耗，如客戶需要的有功功率一定時如果電網(wǎng)的無功功率增加則電網(wǎng)的損耗也就會增加；無功功率對電壓也會造成損耗增加；無功功率會導(dǎo)致變電設(shè)備的供電能力下降；會造成發(fā)電機的有功功率下降；造成功率因數(shù)降低，而影響電網(wǎng)的運行環(huán)境，使得電氣設(shè)備不能發(fā)揮作用?；谝陨系挠绊懀徽撌菑墓?jié)電層面還是供電質(zhì)量上都應(yīng)當(dāng)對電力工程中存在的無功功率進行補償，以此改變運行中的功率因數(shù)，從而提高電力供應(yīng)的能力與經(jīng)濟性。

2.2 無功功率補償

無功補償就是在電網(wǎng)的感性負荷中設(shè)置相應(yīng)的電容設(shè)備，以此補償電感性負荷引起的無功功率，從而降低無功功率在電網(wǎng)中出現(xiàn)的數(shù)量，改變功率因數(shù)而提高供電質(zhì)量。在交流電路中，單純的電阻元件負載電流與電壓的相位應(yīng)是一致的，純電感負載電流滯后電壓為90 °，也就是純電容中電流與純電感中的電流相位差180 °，可以實現(xiàn)抵銷，即電源向外部供電，感性負載向外釋放的能量在兩種負荷間相互變換，感性負荷所需要的無功功率就可以在容性負荷產(chǎn)生的無功功率上獲得補償，這就實現(xiàn)了補償?shù)哪繕?biāo)。

3 電力工程背景下的無功補償與裝置

3.1 無功功率補償?shù)男问?/p>

通常在電力工程中配電網(wǎng)絡(luò)的無功補償有以下幾種措施，即電站補償、低壓補償、桿塔補償、用戶補償?shù)?，具體的方式為：（1）變電站補償方式：對無功功率進行平衡需要在變電站進行集中控制與補償，這樣的補償目的就是從源頭改變電網(wǎng)配電的功率因素，最終達到提高終端變電所電壓的效果，對主變壓器無功損耗進行補充。這些補償設(shè)備通常連接在變單站的母線上，從工程角度看管理與維護都較為方便，但是對于配電網(wǎng)的損耗降低意義不大。（2）低壓補償方式：在我國采用較多的就是低壓補償，即在變壓器的低壓側(cè)進行補償。補償?shù)脑O(shè)備主要根據(jù)用戶的情況進行選擇，投入與數(shù)量相對應(yīng)的電容器即可完成跟蹤補償。主要的目的就是提高網(wǎng)絡(luò)中變壓器用戶的功率因數(shù)，以此達到補償?shù)男Ч?。低壓補償可以對電網(wǎng)和變壓器的損耗進行補充，同時也可保證用電客戶的電壓水平。此類補償設(shè)備一般是以功率因數(shù)或者無功功率為基礎(chǔ)的電容器投切系統(tǒng)，其補償?shù)脑瓌t就是保證用戶的用電質(zhì)量。但是在應(yīng)用中無功功率投切的量有可能會與實際需要相差較大，這樣就會導(dǎo)致無功功率補償不足或者過大的情況，對電力系統(tǒng)的運行也有一定的負面影響。（3）桿塔補償方式：配電網(wǎng)絡(luò)分布廣闊，多數(shù)的公用變壓器并沒有低壓補償，使得無功功率補償受到了一定的限制，所以產(chǎn)生的無功功率的缺口還需要在發(fā)電廠或者變電站進行補充，大量的無功功率會沿著線纜進行流動，從而影響了最終的配電效率。這樣就需要在桿塔上進行無功功率補償，如在10 kV用戶外并聯(lián)電容器置于桿塔上進行無功補償，從而改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，使之達到降低電壓損耗的效果。但是因為在桿塔上設(shè)置電容器距離變壓器的距離較大，使得系統(tǒng)的保護措施不易實施，因此提高了對其進行遠程控制的成本，保養(yǎng)與維護的工作量也隨之增加，工程中施工的環(huán)境也受到限制。最后在輕載的情況下運行還應(yīng)防止配電線路上的過電壓與過補償?shù)那闆r出現(xiàn)。所以桿塔上的補償點應(yīng)因網(wǎng)絡(luò)而異不易過多，且不設(shè)置分組投切來控制其容量。（4）在終端進行補償?shù)姆绞剑褐圆捎媒K端補償就因為成真的范圍擴大，而低壓用戶不斷增加，企業(yè)和工廠對于無功功率的需求量較大，因此直接對終端進行補償也成為了無功功率補償?shù)囊环N方式。這樣可以在最為需要的地方進行補償從而提高電網(wǎng)的運行損耗，同時也保證了電壓水平。終端補償?shù)娜秉c就是過于分散，管理不易實現(xiàn)集中，且負荷的波動會導(dǎo)致大量的電容器在輕載是閑置，而降低了設(shè)備利用

效率。

3.2 功率補償采用的設(shè)備

無功功率補償?shù)难b置應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)與電壓情況進行合理選擇，對于各類無功功率補償裝置和計算應(yīng)進行綜合考慮并采用。配電網(wǎng)絡(luò)中常見的補償裝置有以下幾種。（1）高壓裝置：在高壓配電網(wǎng)絡(luò)中此類裝置被廣泛應(yīng)用，其以高壓并聯(lián)電容器最為主要的補償裝置。在應(yīng)用中被安裝在主變壓器的一側(cè)，作為對主變無功損耗的降低措施，同時改善功率因數(shù)，對變電站出站端的電壓有較強的改善作用，從而發(fā)揮供電設(shè)備應(yīng)有的效率。（2）中壓裝置：在中壓補償裝置中，我國使用較為廣泛的是干式自愈型并聯(lián)電容器，利用其對中壓網(wǎng)絡(luò)進行無功功率補償。此類設(shè)備的電容元件利用金屬薄膜卷制，卷繞后在頂端進行噴漆，同時利用導(dǎo)線焊接并引出，其元件的外部則利用樹脂進行封灌，以此保證其隔絕空氣。（3）低壓裝置：低壓補償裝置是無功功率補償中應(yīng)用較為廣泛的一種，應(yīng)用中將其安裝在配電變壓器的低壓側(cè)，也可在電動機的附近安裝，并與之進行同步運行來進行補償，同時也可在工廠配電房或者樓宇的配電房內(nèi)進行無功補償。

4 結(jié)語

綜合的看，無功功率補償是電力工程中不可或缺的運行技術(shù)之一，其控制的電網(wǎng)內(nèi)的無功功率損耗，并以此提高功率因素的穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)運行與用電設(shè)備的安全與經(jīng)濟性。

參考文獻

[1]趙楠楠.淺談電網(wǎng)中無功功率補償[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009（2）.

[2]李英成，紀(jì)二云.無功補償節(jié)電技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].科技促進發(fā)展（應(yīng)用版），2011（2）.

[3]陳慧湘.淺談無功功率補償在電力工程配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].沿海企業(yè)與科技，2010（4）.