探究10kV電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)

陳南甫

摘 要：供電質(zhì)量關(guān)系變電站的運(yùn)行，其也被作為變電站重要的考核指標(biāo)被應(yīng)用。而對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行中，為保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，作為電力系統(tǒng)供電的兩大指標(biāo)（電壓及頻率）必須穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)。如實(shí)際所得的有功不足易造成頻率降低而無功不足則造成電壓降低的原理，在實(shí)施對(duì)對(duì)電壓的控制是應(yīng)強(qiáng)化對(duì)無功功率的控制與調(diào)整，以將電壓穩(wěn)定在可控范圍值內(nèi)。對(duì)于此，變電站無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)作為電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹匾糠譃樵趯?shí)際供電安全保證中被應(yīng)用，以確保供電線路有效運(yùn)行及安全。

關(guān)鍵詞：10kV;電網(wǎng);無功補(bǔ)償;設(shè)計(jì)

1 功率因素對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的重要性及分析

關(guān)于供電部門對(duì)電費(fèi)計(jì)算中中的規(guī)定，通常功率因數(shù)（COS）應(yīng)控制在0.8～0.9范圍內(nèi)，如大于0.9，這說明電網(wǎng)供電質(zhì)量好;而當(dāng)功率因數(shù)小于0.8，則表示電網(wǎng)供電質(zhì)量差，應(yīng)采取措施。而功率因數(shù)小于0.5時(shí)，供電線路將停止供電，可見其重要性。具體來講，功率因數(shù)對(duì)電網(wǎng)的影響主要有以下幾點(diǎn)：

（1）減低電網(wǎng)的供電能力。如在電網(wǎng)供電能力一定的情況下，基于生產(chǎn)設(shè)備均為感性負(fù)荷的特性，為確保其能夠正常的工作，則在為其提供足夠有功功率的同時(shí)，必須同無功功率，以實(shí)現(xiàn)其正常功能。

（2）增加電網(wǎng)損耗。同理，在電網(wǎng)供電電壓及負(fù)荷一定的情況下，功率因數(shù)越低則電流越大;而在供電電網(wǎng)阻抗越大的情況下，其電網(wǎng)的損耗即越大，進(jìn)而造成電能的浪費(fèi)。

（3）減低供電質(zhì)量。如電網(wǎng)供電中，由于從傳輸電流增加，進(jìn)而造成電網(wǎng)壓降增加，則必然造成電網(wǎng)的電壓降低。

結(jié)合以上關(guān)于功率因數(shù)對(duì)供電線路供電質(zhì)量的影響可得出功率因數(shù)對(duì)供電質(zhì)量保證的重要性。而采取有效的技術(shù)保證功率因數(shù)及穩(wěn)壓可起到關(guān)鍵作用。無功補(bǔ)償技術(shù)則對(duì)穩(wěn)壓及提高功率因數(shù)發(fā)揮積極作用。

2 10kV配電線路無功補(bǔ)償方式及優(yōu)缺點(diǎn)說明

結(jié)合10kV變電站實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)于無功補(bǔ)償技術(shù)而言，主要有以下幾種形式，如變電站不創(chuàng)、隨機(jī)補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償?shù)龋韵聦?duì)其各種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析與說明，具體如下所示：

（1）變電站補(bǔ)償。該種補(bǔ)償形式主要有三個(gè)方面的用途：即提高輸出電網(wǎng)功率因數(shù)、對(duì)供電中斷進(jìn)行增壓、對(duì)主變壓器實(shí)施無功補(bǔ)償?shù)膹浹a(bǔ)。結(jié)合以上說明，該種補(bǔ)償方式主要有并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)及相關(guān)電氣設(shè)備及元件組成，其便于管理特點(diǎn)屬于其應(yīng)用的一大優(yōu)勢(shì)，但實(shí)施效果不理想，不能起到明顯的降低電網(wǎng)能耗的目的。

（2）隨機(jī)補(bǔ)償。該種補(bǔ)償方式主要先通過將電動(dòng)機(jī)并聯(lián)在低壓電容器上，后將電動(dòng)機(jī)、控制裝置及保護(hù)裝置同時(shí)投入使用并切換，以起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｔ摲N方式從安裝較多考慮，投資小及占地空間小，且安裝較為方便，不易發(fā)生故障等可在變電線路運(yùn)行維護(hù)中獲得較好的應(yīng)用。但由于該種方式屬于補(bǔ)償勵(lì)磁無功為主，在電動(dòng)機(jī)無功補(bǔ)償中應(yīng)用較為合適。

（3）跟蹤補(bǔ)償。該種補(bǔ)償方式的主要作業(yè)原理是利用無功補(bǔ)償投切裝置將配電變壓器的低壓側(cè)了解低壓電容器組，以實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。該種補(bǔ)償方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠跟蹤無功負(fù)荷，使用較為方便，收效較好。但主要缺陷在于資金投入大及所需設(shè)備復(fù)雜，如某一細(xì)小元件損壞等均會(huì)對(duì)其最終的補(bǔ)償效果造成顯著的影響。因而對(duì)于該技術(shù)主要在大容量大負(fù)荷的配電站中使用，如專用配電變壓器方面等。

3 關(guān)于10kV配電線路無功補(bǔ)償應(yīng)用現(xiàn)狀及主線路無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1 10kV配電線路無功補(bǔ)償應(yīng)用現(xiàn)狀分析

綜合現(xiàn)有10kV變配電站實(shí)際情況，對(duì)于其電網(wǎng)運(yùn)行而言，耗能大是主要的問題，而無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可解決以上所述的耗能問題，可起到節(jié)能及保證供電效率的目的。對(duì)于此，加大對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)在變配電站中的應(yīng)用是主要措施。結(jié)合現(xiàn)有情況，應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀主要包括以下幾方面內(nèi)容，具體如下：其一，設(shè)備的選擇是該技術(shù)取得較好應(yīng)用的關(guān)鍵，如設(shè)備的可靠性問題，但現(xiàn)有無功補(bǔ)償應(yīng)用中由于設(shè)備故障而造成的事故比較常見，使得該技術(shù)應(yīng)用受到限制。其二，系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，如控制方式的選擇等，如采取常規(guī)的控制技術(shù)很難起到應(yīng)有的作用，且耗費(fèi)人力等嚴(yán)重，不利于后續(xù)的運(yùn)行管理。其三，補(bǔ)償容量的確定問題，如一般情況下無功補(bǔ)償容量占變電容量的20%左右，如存在其他情況，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以滿足無功補(bǔ)償要求及實(shí)現(xiàn)最佳效果。

3.2 10kV配電主線路無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

從變電站無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)來講，其主要結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下幾個(gè)組成，如包括補(bǔ)償支路、采集支路、微機(jī)控制等部分。以上三個(gè)部分，在其應(yīng)用中存在不同的功能。如補(bǔ)償支路主要是由真空斷路器、進(jìn)閘管閥組及電抗器等組成。采集支路又有互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片等組成。實(shí)現(xiàn)對(duì)無功補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵在于對(duì)以上三部分進(jìn)行設(shè)局，具體如下：對(duì)于補(bǔ)償支路的設(shè)計(jì)，其主要是通過TSC閥組來對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制，以最終達(dá)到控制對(duì)整個(gè)補(bǔ)償回路控制的目的。再如刺激轉(zhuǎn)換支路的設(shè)中，通過各類互感器的使用可在一定程度上起到調(diào)壓及穩(wěn)壓的目的，已實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償控制。另外，對(duì)于微機(jī)控制，其主要使得無功補(bǔ)償控制更加的自動(dòng)機(jī)智能化，U如通過有效的數(shù)據(jù)采集及分析，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的供應(yīng)情況進(jìn)行了解，并實(shí)現(xiàn)對(duì)無功補(bǔ)償功率的控制，可使得控制更加的安全及有效。

3.3 實(shí)施效果分析及評(píng)價(jià)

在配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，由前面所提到的功率因數(shù)越高，則電網(wǎng)在供電中為用戶所提供的有用功率則越大，即電能的有效利用率則越高。無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)將起到很大作用。如以某10kV供電線路來講，該線路有功負(fù)荷為3000kW，線路總長度約5.0km，下、線路所選用的導(dǎo)線電阻率值為0.33/km。通過測(cè)算，在未加無功補(bǔ)償設(shè)備的情況下其功率因數(shù)為0.8，通過計(jì)算，線路電壓需在達(dá)到10.6kV的情況下才能保證供電線路負(fù)荷端10kV的供電電壓要求。而對(duì)于此，為提高電路功率因數(shù)及減低無功功率，采用無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)其實(shí)施改造，如將功率因數(shù)提高至0.95以上，則線路的壓降為0.417kV，即比未采用無功補(bǔ)償技術(shù)前有效下降，從電壓、電阻與功率的關(guān)系可以得出，線路的損耗有了明顯的減低，進(jìn)而使得電路有效功率提高，可實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)收益及價(jià)值，可在日常線路管理中推廣使用。

4 結(jié)語

電網(wǎng)供電質(zhì)量是各供電單位控制的關(guān)鍵，也是這些年各電力公司重點(diǎn)突破的重點(diǎn)課題，而無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)的應(yīng)用很好解決了上述問題，對(duì)提供供電質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。本文對(duì)功率因數(shù)對(duì)供電質(zhì)量的影響因素進(jìn)行了分析，并對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了討論與分析，提出了應(yīng)用價(jià)值，以便為后期該技術(shù)的應(yīng)用及供電質(zhì)量的保障提供參考。

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