簡述無功補(bǔ)償技術(shù)在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用

樊管民

(山西運城 044001)

1 無功補(bǔ)償?shù)脑砑爸匾饔?/h2>

在電網(wǎng)的電力負(fù)荷中，如感應(yīng)電動機(jī)、變壓器、電抗器、電焊機(jī)等，大部分屬于感性負(fù)荷，在電網(wǎng)運行過程中需向相應(yīng)的電氣設(shè)備提供無功功率。低壓電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償可降低變壓器及線路的損耗，提高功率因數(shù)，提高供電效率，顯著改善電網(wǎng)的供電環(huán)境。在電網(wǎng)中通過選擇合適的補(bǔ)償方法和安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少低壓電網(wǎng)的損耗，提高電網(wǎng)質(zhì)量，減少諧波，提高電壓穩(wěn)定性。無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)運行的重要組成部分，通過對電網(wǎng)中無功電源的配置與合理的無功補(bǔ)償，不但可以維持電網(wǎng)電壓水平，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且可以降低線損，為節(jié)能低碳做出貢獻(xiàn)。

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表1 無功補(bǔ)償?shù)淖饔眉捌湓?/p>

根據(jù)《電力供應(yīng)與使用條例》和國家有關(guān)規(guī)定，制定了《供電營業(yè)規(guī)則》。其中規(guī)定:無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功倒送。《全國供用電規(guī)則》規(guī)定:高壓供電用戶，其功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9，其他電力用戶的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.85，功率因數(shù)低于0.7時，不予供電。因此，無論對于供電部門還是用電企業(yè)，采取無功補(bǔ)償技術(shù)，提高功率因數(shù)，防止無功倒送，提高電網(wǎng)運行質(zhì)量都具有十分重要的意義。

2 無功補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題

2.1 容量不足

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電量也持續(xù)上升，然而，在高峰期時，有功負(fù)荷容易出現(xiàn)缺額，相關(guān)部門采取了拉閘限電等措施來解決這個問題。同時，無功負(fù)荷也容易在高峰期出現(xiàn)缺額，導(dǎo)致電網(wǎng)局部電壓較低，對電網(wǎng)的安全運行造成了影響。此外，無功補(bǔ)償裝置的不平衡配置也容易導(dǎo)致無功缺額的出現(xiàn)。

2.2 技術(shù)限制

我國的無功補(bǔ)償技術(shù)起步較晚，其發(fā)展速度明顯不如居民用電量的上升速度，從而導(dǎo)致了無功補(bǔ)償技術(shù)在實際應(yīng)用中有很多局限性，主要表現(xiàn)在設(shè)備缺陷和技術(shù)層面上不完善兩方面。例如技術(shù)應(yīng)用中涉及的真空斷路器，由于技術(shù)缺陷，在合閘時會產(chǎn)生極高電壓，對動態(tài)無功補(bǔ)償是十分不利的，導(dǎo)致無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的作用得不到發(fā)揮。

2.3 配置方式單一

我國的無功補(bǔ)償裝置大多按集中式補(bǔ)償配置，只能減少裝設(shè)點的無功損耗，對于內(nèi)部的配電線路因輸送無功產(chǎn)生的損耗并不能起到補(bǔ)償作用，降損節(jié)能的效果并不明顯。在設(shè)計無功補(bǔ)償方式及相應(yīng)容量時，應(yīng)對負(fù)荷特性進(jìn)行充分的調(diào)研。對于自動投切電容器裝置，應(yīng)采用高質(zhì)量的控制設(shè)備，提高設(shè)備的使用效率。

3 無功補(bǔ)償配置原則

為了合理地布置無功補(bǔ)償設(shè)備，使無功功率傳輸?shù)膿p耗盡可能小，應(yīng)遵守如下幾條原則:1)全網(wǎng)平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部平衡為主。既要使全網(wǎng)的無功保持平衡，又要使各個變電站，各條配電線路的無功保持平衡。若配置方式不合理，出現(xiàn)局部無功功率不平衡的現(xiàn)象，則會導(dǎo)致不同分區(qū)間的無功輸送與交換，增大電網(wǎng)電能損耗。2)供電方補(bǔ)償與用電方補(bǔ)償相結(jié)合。在輸電及配電網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)盡可能實現(xiàn)無功就地平衡。用戶應(yīng)積極配合供電部門共同進(jìn)行無功補(bǔ)償，才能達(dá)到降低無功功率在電網(wǎng)中輸送的良好效果。3)低壓補(bǔ)償與高壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主。4)分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主。在變電站集中裝設(shè)補(bǔ)償設(shè)備的同時，也要在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷處(配電線路、用戶用電設(shè)備、配電變壓器等)進(jìn)行無功補(bǔ)償，盡可能做到無功就地補(bǔ)償，使無功損失降到最低。5)降低線損與調(diào)節(jié)電壓相結(jié)合，以降低線損為主。對于負(fù)荷率低的線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，可明顯的降低線損及無功損耗，并起到調(diào)整電壓的作用。一般情況下以降低線損的作用為主。

4 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償配置方式

4.1 變電站集中補(bǔ)償方式

變電站集中補(bǔ)償是指將補(bǔ)償設(shè)備集中接在二次匯流母線上的補(bǔ)償方式，可平衡無功，減少網(wǎng)損，穩(wěn)定電壓。母線上的無功負(fù)荷可直接控制電容器的投切。無功補(bǔ)償容量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷變化情況設(shè)計，以盡量減少投切電容器的操作次數(shù)。

4.2 低壓集中補(bǔ)償方式

在用戶側(cè)進(jìn)行分組，將補(bǔ)償設(shè)備分組裝設(shè)于配電變壓器380 V側(cè)、車間配電室等功率因數(shù)較低的地方，可提高用戶功率因數(shù)，做到無功就地平衡，減少配電變壓器和配電網(wǎng)的損耗，穩(wěn)定了用戶的電壓，有效地保證了用戶的電能質(zhì)量。

4.3 配電線路補(bǔ)償方式

配電線路補(bǔ)償是指將電容器等補(bǔ)償設(shè)備裝設(shè)在配電網(wǎng)的線路桿塔上，配置容量一般不大。這種補(bǔ)償方式需要詳細(xì)地分析相應(yīng)的負(fù)荷情況以確定裝設(shè)的電容器型號，存在不易配置保護(hù)、不易控制、易受環(huán)境限制等缺點，具有成本低、回收快、方便管理的優(yōu)點，比較適合負(fù)荷重且功率因數(shù)低的線路。一般采用固定補(bǔ)償方式。

4.4 隨機(jī)補(bǔ)償方式

在所有消耗無功功率的設(shè)備中，異步電動機(jī)是消耗最多的。故在大容量電動機(jī)上進(jìn)行無功補(bǔ)償是十分必要的。隨機(jī)補(bǔ)償方式就是把低壓電容器與電動機(jī)直接連接，并通過控制裝置與保護(hù)控制使電容器與電機(jī)同步投切。可減少電壓損失，改善設(shè)備啟動條件，提升電能質(zhì)量。接線圖如圖1所示。

4.5 隨器補(bǔ)償方式

變壓器空載時的無功損耗是不可忽視的，隨器補(bǔ)償方式就是把低壓電容器接在變壓器的二次側(cè)來補(bǔ)償無功。該補(bǔ)償方式存在成本高、裝設(shè)地點分散的缺點，具有接線簡單、方便維護(hù)、使空載時無功就地平衡、提高變壓器利用率的優(yōu)點。容量在50 kVA以下的變壓器采用固定補(bǔ)償方式。接線圖如圖2所示。

圖1 隨機(jī)補(bǔ)償接線圖

圖2 隨器補(bǔ)償接線圖

5 結(jié)語

無功補(bǔ)償技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用已經(jīng)日益普及，已經(jīng)得到越來越多的重視。技術(shù)人員應(yīng)加大研發(fā)力度，使無功補(bǔ)償技術(shù)在電網(wǎng)中的作用得到充分發(fā)揮。

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