變電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)探討

黎宇

摘 要：我國(guó)的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)，各行各業(yè)對(duì)電的需求與日俱增，因此，如何采用更低的成本，將質(zhì)量更好的電力輸送到目的地，是一個(gè)需要不斷優(yōu)化的問(wèn)題。目前而言，我國(guó)變電站不合理之處還有很多，比如電壓質(zhì)量差、功率因數(shù)低等等。對(duì)于我國(guó)國(guó)內(nèi)變電站的無(wú)功補(bǔ)償而言，存在著不合理的無(wú)功分配、較低的功率因數(shù)以及落后的技術(shù)等問(wèn)題。本文闡述了無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t以及無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)，并對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：變電站；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；策略

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，卻帶來(lái)了越來(lái)越突出的用電矛盾。變電站，即通過(guò)一些設(shè)備調(diào)整電壓的場(chǎng)所，變電站作為輸送和配電的集結(jié)點(diǎn)存在于電力系統(tǒng)中。但是我國(guó)的變電站也存在著很多問(wèn)題，如電壓質(zhì)量差、功率因數(shù)過(guò)低、供電的半徑太長(zhǎng)以及無(wú)功分配的不合理，配電系統(tǒng)中常常存在數(shù)量巨大的感性負(fù)電荷，致使系統(tǒng)中的無(wú)功功率消耗，線路中損失了大量的電壓，功率因數(shù)的降低，電能的損耗嚴(yán)重，設(shè)備的效率大大降低，此外，一部分沖擊性的無(wú)功負(fù)電荷，使電壓產(chǎn)生巨大波動(dòng)，網(wǎng)損以及線損大大增加，因此供電的效率大大降低，不利于降低成本。

1 對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的了解認(rèn)知

電力系統(tǒng)的輸出功率，由無(wú)功功率以及有功功率組成。無(wú)功功率是把電能轉(zhuǎn)變成為其他形式的能，這中間并不會(huì)直接消耗電能。但是電能與其他能在相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程中能夠造成網(wǎng)損和線損，因此，無(wú)功功率的應(yīng)用不利于長(zhǎng)距離送電過(guò)程的效率，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的產(chǎn)生，就是為了解決無(wú)功功率。就我國(guó)而言，通常采取10～220kV的線路進(jìn)行輸電送電，無(wú)功補(bǔ)償裝置的各個(gè)容量的選擇，也是由電纜線路不同的出線情況而定。

2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的功能

在很多規(guī)模較大的工程里，采用的電機(jī)以及使用的變壓器通常是感性負(fù)荷，電網(wǎng)不僅負(fù)責(zé)輸送電力，并且還負(fù)責(zé)傳送無(wú)功功率。無(wú)功功率的本身并無(wú)真實(shí)消耗的功率，其產(chǎn)生還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成了巨大影響。變電站通常采取無(wú)功輸出的容性電容器以及感性無(wú)功的負(fù)電荷并聯(lián)的方式，來(lái)降低在這個(gè)傳輸過(guò)程里的無(wú)功功率的大小，進(jìn)而提高電能輸送的整體效率。它們的無(wú)功補(bǔ)償，能夠最大限度的減少在這個(gè)過(guò)程中生成的無(wú)功電流，從而最大可能的提高整個(gè)系統(tǒng)的安全程度以及節(jié)省時(shí)間，提高了效率。在這一整個(gè)過(guò)程中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)起到的作用如下所示：（1）能夠提高電網(wǎng)的功率。（2）能夠降低電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)的電流。（3）將變壓器和導(dǎo)線的功率損失降低。（4）提高電壓質(zhì)量。（5）提高變壓器以及輸電線路的使用裕度。

3 建立變電站無(wú)功優(yōu)化系統(tǒng)

隨著電力調(diào)度的自動(dòng)化、智能化程度提高。變電站的設(shè)備在遙控方面功能的逐漸完善以及通道的可靠性逐漸增強(qiáng)的條件下建立的，基于SCADA系統(tǒng)的、擁有調(diào)度自動(dòng)化的全局無(wú)功且電壓控制集中的系統(tǒng)，能夠及時(shí)的評(píng)估以及展現(xiàn)全部無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備其分布、工作情況和狀態(tài)，并且能夠選擇設(shè)備的最佳次序以及電網(wǎng)和電壓進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行的最佳組合方式，從而保證了整個(gè)電網(wǎng)能夠穩(wěn)定、安全以及經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，進(jìn)而使得每個(gè)用戶在安全和充分利用的條件下使用電氣設(shè)備。

4 采取智能化的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

4.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

在人們的日常生活中通常使用的家用電器，包括照明，家居設(shè)備以及用電量大的電子設(shè)備，大部分是采取兩相供電，這種現(xiàn)象導(dǎo)致的結(jié)果就是在電網(wǎng)中的三相失衡越來(lái)越突出的顯現(xiàn)出來(lái)，然而簡(jiǎn)單的三相共補(bǔ)、同投、同切方式已經(jīng)無(wú)法解決這種三相失衡的問(wèn)題，但是如果全部改用為單項(xiàng)補(bǔ)償則大大增加經(jīng)濟(jì)投資，沒有達(dá)到經(jīng)濟(jì)性。因此，采取三相共補(bǔ)以及分項(xiàng)補(bǔ)償結(jié)合應(yīng)用，就能有效的解決這個(gè)問(wèn)題。

對(duì)于那些用電量大、負(fù)載變換量快以及工藝復(fù)雜、波動(dòng)大的大型的鋼鐵、冶金等企業(yè)來(lái)說(shuō)，采取穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償結(jié)合以及快速跟蹤結(jié)合使用的方法，能將無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)充分的應(yīng)用出來(lái)，能夠顯著提高功率的因數(shù)，從而有效的降低損失，更加節(jié)能。同時(shí)能夠有利于更加充分的挖掘出來(lái)設(shè)備真實(shí)的工作容量，并大大提高設(shè)備的工作效率，不僅僅使產(chǎn)量、質(zhì)量提高，而且能夠提高工作效益，有一舉兩得的作用。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞接芯偷匮a(bǔ)償、集中補(bǔ)償以及分組補(bǔ)償。（1）就地補(bǔ)償顧名思義是指在無(wú)功功率流量相對(duì)較大的地方，放置無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，進(jìn)行就地的補(bǔ)償。這種方法簡(jiǎn)單快捷，但因?yàn)榘惭b地點(diǎn)不集中，使得不利于管理。（2）分組補(bǔ)償，是在配電壓器旁邊放置無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鳌＃?）集中補(bǔ)償，是在變電站的輸配電路中高電壓一側(cè)，進(jìn)行安裝無(wú)功功率被大量的遠(yuǎn)程傳送，這個(gè)時(shí)候，就需要把無(wú)功補(bǔ)償，放置在變電站的周圍，同時(shí)要注意結(jié)合實(shí)際情況運(yùn)用，以確保達(dá)到理想的效果。

4.2 智能化無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟呗?/p>

（1）采集線路中，電流信號(hào)以及三相電壓，觀察系統(tǒng)中的無(wú)功變化情況，采用無(wú)功率作為控制的物理?xiàng)l件，把用戶設(shè)定的功率作為投切參考的限量之后根據(jù)星角的結(jié)合程度進(jìn)行智能投切。（2）首先設(shè)置過(guò)壓和欠壓的保護(hù)值，之后再設(shè)置高峰、低電壓的禁切電壓值和低谷、高電壓的禁投電壓值，并以無(wú)功功率作為投切門的限制值，采取科學(xué)合理的方法限制電壓的條件，從而擁有缺相自我保護(hù)功能，并應(yīng)用智能控制的理論來(lái)設(shè)置電容的投切控制，從而實(shí)現(xiàn)投切的電容補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)化處理。（3）選擇電容器的組合方式時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)中三相的各個(gè)相的無(wú)功功率數(shù)值來(lái)進(jìn)行。（4）依據(jù)“取平補(bǔ)齊”理論，實(shí)現(xiàn)智能化操作。

4.3 智能化無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪x擇

智能無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及其選擇是復(fù)雜的，對(duì)于現(xiàn)代科技而言主要采取靜態(tài)容量的極值作為選擇依據(jù)。智能化進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償容量，目的是使線路無(wú)功的功率達(dá)到平衡的效果。

5 變電站智能的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

（1）MOC3016光電雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器由輸入和輸出兩部分組成，其觸發(fā)晶閘管后的絕緣電壓能夠達(dá)到7500伏，且其內(nèi)部使用過(guò)零檢測(cè)的電路能夠使電容器兩端的電壓輕易地隨著電網(wǎng)最大的電壓同時(shí)變化，有著減少過(guò)程中出現(xiàn)的沖擊電流的作用。（2）硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括十六位工業(yè)單片機(jī)、儲(chǔ)存器、I/O接口、電量和溫度的測(cè)量、執(zhí)行的機(jī)構(gòu)等，電壓與電流互感器表達(dá)出電壓及電流的信號(hào)，并經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)換和計(jì)算后，傳達(dá)至控制系統(tǒng)，進(jìn)而完成投切。（3）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)包括顯示、AD轉(zhuǎn)換、投切電容、通信、看門狗等等。

6 裝備有關(guān)設(shè)備

6.1 裝備有源濾波器

變電站在運(yùn)行的過(guò)程中，有源濾波器發(fā)揮著重要的作用，一方面能夠生成和負(fù)序電流，另一方面還產(chǎn)生諧波的電流位反向的電流。如此一來(lái)，線路中電流相互抵消，就降低了線路中無(wú)功電流的數(shù)量。特別是當(dāng)有源濾波器采用混合并聯(lián)型時(shí)，在進(jìn)行線路無(wú)功補(bǔ)償時(shí)能夠很好的避免過(guò)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，同時(shí)機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)，反應(yīng)快捷、靈敏，能夠非常快捷的感應(yīng)和檢測(cè)到設(shè)備的諧振運(yùn)動(dòng)。這種補(bǔ)償方式能夠做到實(shí)際問(wèn)題實(shí)際分析，并隨時(shí)調(diào)整方案，把LC與APF混合，并將無(wú)功補(bǔ)償給諧波，使得投資性價(jià)比非常高。

6.2 裝備固定濾波器等裝置

固定濾波器配合可調(diào)節(jié)性晶閘管電抗器的組合裝置，能夠有效的做到平衡變電站的負(fù)序電流，使線路中的無(wú)功功率與有功功率之間達(dá)到平衡，進(jìn)而提高整體線路的功率因數(shù)。這套裝置能夠反應(yīng)靈敏迅速，能夠隨機(jī)應(yīng)變的調(diào)節(jié)整個(gè)變電系統(tǒng)正常運(yùn)行，進(jìn)一步增強(qiáng)了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在整個(gè)變電站中的智能化和自動(dòng)化程度。

6.3 裝備飽和可控電壓器等裝置

在變電站的高電壓一側(cè)的線路中，裝備飽和可控的電抗器以及固定濾波器這套裝置，就能夠通過(guò)調(diào)節(jié)以及控制電抗器等的飽和程度進(jìn)而調(diào)整整個(gè)回路中的電流，從而使得整個(gè)系統(tǒng)中所有回路的電流被改變，能夠使回路中無(wú)功功率被平衡，整個(gè)系統(tǒng)回路的供電能力得到提升。

7 結(jié)語(yǔ)

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的科學(xué)、合理運(yùn)用，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆桨敢约把a(bǔ)償?shù)娜萘窟M(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，并配置使用和優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，就能大大提高變電站內(nèi)電壓的穩(wěn)定程度，從而使得電壓、電網(wǎng)的質(zhì)量得到保證，能夠使輸送點(diǎn)設(shè)備得到更好的利用，進(jìn)而系統(tǒng)設(shè)備損壞率降低、有功網(wǎng)損減少，從而能量耗損大大降低，這對(duì)于電力系統(tǒng)而言，有著增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。

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（作者單位：廣西綠能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司）