基于配電網設備的無功補償裝置研究

張 皓，白 翔，殷旭升

（國網新鄉供電公司，河南 新鄉 453000）

0 引 言

隨著我國市場經濟的迅速發展，生活用電、工業用電及其農業用電等需求與日劇增。近些年，我國在配電網上的質量下降和電能浪費，阻礙了電力事業的發展。對于如何優化配置以改善電壓質量和降低網損的問題，相關電力部門采取了很多措施。無功補償不僅可以有效改善配電網的電壓水平、降低網損、提高功率因數，還可以有效助益于電網安全和經濟運行。因此，配電網設備的無功補償裝置需要不斷更新和深化，從而更好地保障電網事業不斷向前發展。

1 配電網設備無功補償工作的技術必要性

第一，從電力事業發展階段開始，為了保證電力能源得到很好的優化改造工作，就要不斷更新傳統老化電力的工作。在當前社會建設事業發展下，城市供電技術要不斷從設備上優化。但是，很多實際電能產品無法滿足現代配電網設備的運行，使得產生電能損耗，嚴重影響輸電線路基本組件的技術和使用壽命，增加了城市電力的經濟損失。第二，國家不斷改革和更新，有效克服了對電源需求的地區限制，適當實施了一些無功補償技術處理，保證了為用電客戶提供高質量的電能。電網設備的無功補償技術經過不斷延伸和更新，在實施運行中不可或缺。第三，社會發展需要配電網技術系統運行的過程，因多方面對電源的需求，導致了電能損失和大規模功率的消耗。各行各業要求電力能源產業技術的工作人員必須采取有效的無功補償技術措施，對容易出現問題和技術網絡問題導致的能源損耗進行改革和提升。特別是城市，用電設備上功率較大，對設備的技術效率也很高。為了不影響電網技術的系統運行，要不斷改善供電企業的綜合問題。因此，配電網設備上的無功補償技術是實施完善的必要過程[1]。

2 配電網設備無功補償技術的原理及原則

2.1 電網設備的設計原理

在電網設計中，消耗電能功率需要不斷轉變形式。從無功功率不消耗電能到處于一個不斷流動的狀態，是電流作用引起的，與其他形成的能量需要對電容補償不斷優化，以減少一般電容器吸收需要補償的感性功率，減少帶來的損失，并不斷提高設備的功率，保證供電系統的穩定性。在設計原理上，需要做到快速、高效、方便維護的效果，保證無功補償裝置在正常工作條件下減少電壓的偏差，保證輸電壓和配電壓的有效性和穩定性。在電網設備的設計原理上，需要遵循電源的基本原則，為建設設備的初始化做好準備。

2.2 無功補償在實際運用中的原則

無功補償裝置也有原則性，主要是適合距離輸電過程，不影響常規輸出輸入電源的有效性。首先，在電力系統中，一般為了減少損耗，應該實現無功流動性，保證分配的功率能夠完善化和平衡化。其次，電力系統配置的無功補償在正常運行下會出現高峰和低谷波動條件。這些條件是在完善形成無功補償的情況下，有效地實現無功補償分層和分區的平衡狀態。在實施運行原則上，要滿足標準規定，這就是無功補償在配電網設備中的基本原則[2]。

3 配電網無功補償優化配置

3.1 配電網無功補償的技術要點——采樣電路

在配電網無功補償技術的應用中，要考慮各方面問題。具體地，要從硬件設計和軟件設計上進行技術更新。硬件設計上，為了避免無功補償技術不能發揮指定的效益，要在有限的條件內，對無功補償裝置進行系統完善。首先，拋開傳統技術更新，實現有效的更新要點。硬件設計主要包括采樣電路和過零檢測電路兩方面。據設計要求，需要對其采集電網的三相電壓。三相電壓的過程是循環系統，在這個過程中要完善設備。無功補償控制系統的采樣電路是通過檢測在固定的電流電壓信號上進行監控，調整采樣得出的信號，并對信號進行濾波處理。然而，在信號采用上會進行模擬量的三流電壓，將其信號調理進行對應轉變，通過電壓效應反映出真實有效的整個交流采樣電路，如圖1所示。

圖1 采樣電路

3.2 配電網無功補償技術要點——過零檢測電路

無功補償裝置在工作狀態下可以設置投入和切除兩種模式。一般，對于投入模式，電器導通接入系統線路中。無功補償裝置在這個過程中發揮補償設備的感性狀態，可以有效穩定電源電壓。在切除模式下，電器可以有效控制電路開關。這個情況下，無功補償裝置支路不工作，不進行無功補償動作。過零檢測器件電路通過電源的芯片來實現，與平常的芯片相比是需要輸出的。在電壓出現周期高電位時，要在電阻分壓上進行左右信號的輸出，從而滿足電壓的要求。然而，過零檢測電路通過電壓12 V的條件下使用串聯電路，對其進行技術指導[3]。

3.3 配電網無功補償技術的軟件設計

軟件，顧名思義，就是需要在修改和后期服務上進行執行效率，通過硬件電路與設計的要求，控制好軟件設計的模塊。對于功率因數的控制，首先要在系統的無功補償技術上進行功率計算，在計算過程中得到軟件設計的數據，并進行統計和研究。如果發現無功功率超越時，要在功率上對電容器進行補償，控制繼電器切除的電容器。要根據計算的功率因素，與對應的電容容量進行計算。這個過程一般可采取連接方式，把三角形與對應的形狀進行連接。但是，這個過程的計算是有區別的。例如，可以在電容接線方式上采用星形連接，設某種元素需要補償功率，將測量的線電壓大小和流經的電容進行電流輸出。

4 配電網無功補償技術的優化實施方式

4.1 配電網無功補償技術的方式——隨機補償

隨機補償，是指無功補償實施中有效為裝置進行完善。可以說，它反映的是低壓電容器與發動機之間的關系，以及保護裝置上進行的操作，從而有效控制電壓的穩定性，促使裝置實現更好的預期功效。這個過程要利用常規模式進行補償，最大的特點是成本不高、使用面積不大、安裝技術也不復雜，且具有很好的穩定性，可以有效規劃使用電網的管理維護。因此，這個補償方式比較常用[4]。

4.2 配電網無功補償技術的方式——跟蹤補償

跟蹤補償，就是將其無功補償的投入裝置進行科學化利用，把低壓電容器組與配電壓的側壓連接起來。連接過程中，要將電源關閉，然后進行正負電的對接。這樣無功補償裝置就能發揮作用，有效防止在輸出和輸入電壓上形成一種虧電模式，進而通過科技手段跟蹤電壓的穩定性[5]。跟蹤補償的主要優勢是沒有負荷跟蹤，且沒有危險性，但裝置結構比較復雜，成本高，相對于以上裝置具有一定的局限性。

5 結 論

綜上所述，要不斷研究配電網設備的無功補償裝置。從電能傳輸過程到電器設備的電能消耗，再到有效利用，這是一個需要轉變的過程。這個過程存在電力傳輸電能損耗大、虧電等問題，因此要通過無功補償原理進行軟件和硬件研究，同時深入研究技術的重要性，從根本上革新配電網。要實施有效措施，促使無功補償裝置技術在電網事業上有新的突破和發展，并建立良好的電網系統，更好地服務社會。

參考文獻：

[1] 楊立峰.建筑電氣設計中建筑節能探析[J].城市建設理論研究，2014，（10）：18-21.

[2] 田 源.淺談配電系統中無功補償容量的計算[J].企業文化，2013(6)：26-27.

[3] 蔣建民.電力網電壓無功功率自動控制系統[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2010.

[4] 劉玉明.基于遺傳算法的配電網無功補償系統研究及優化實踐[D].北京：華北電力大學，2013：73.

[5] 歐劍波.配電靜止同步補償器關鍵技術研究和裝置的研制[D].長沙：湖南大學，2008：74.