電力系統(tǒng)無功補償相關(guān)問題探討

段經(jīng)緯

【摘 要】近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，電力行業(yè)也得到快速發(fā)展，特別是電網(wǎng)建設(shè)，負(fù)荷的快速增長對無功的需求也大幅上升，即使電網(wǎng)無功功率不平衡，也導(dǎo)致大量無功功率存在。因此，對電力系統(tǒng)進(jìn)行無功補償已成為一個輸電、變電、供電不可缺少的環(huán)節(jié)，也是提高功率因數(shù)、節(jié)約電能、提高運行質(zhì)量的重要保證。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；無功補償；原理；方式；注意問題

無功功率補償，簡稱無功補償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。電力系統(tǒng)的無功補償與無功平衡，是保證電壓質(zhì)量的基本條件，合理的無功補償，可以最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，不僅能保證電壓質(zhì)量，而且還能提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性。

1 無功補償?shù)幕驹?/p>

所謂的無功補償技術(shù)便是指無功補償電源，主要目的是為了提供必要無功功率，降低電網(wǎng)能耗、提升電力系統(tǒng)功率因數(shù)，最終實現(xiàn)對整個電網(wǎng)電壓質(zhì)量的提升。而且，無功功率決不是無用功率，它的用處其實很大。如果沒有無功功率，則變壓器的一次線圈便無法產(chǎn)生磁場，進(jìn)而導(dǎo)致二次線圈無法感應(yīng)出電壓。所以，如果沒有無功功率，變壓器便無法進(jìn)行變壓工作、電動機便無法轉(zhuǎn)動。正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率，如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率糙立正常的電磁場，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運行。但是從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以我們需要在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)的工業(yè)用電和生活用電不斷增加，需求的增加對供電系統(tǒng)提出了更高的要求，無功補償?shù)倪\用，可以有效的降低電力電網(wǎng)的有功損耗，提高電力電網(wǎng)運行的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性。無功補償設(shè)備可以有效提高功率因數(shù)，降低線路中的負(fù)荷電流，進(jìn)而使有功功率的損耗有所降低，同時還可以減少電網(wǎng)中電壓的損失，提高電壓的質(zhì)量，減少設(shè)備投資。

由于無功補償可以減少無功功率在電網(wǎng)中的流動，降低線路和變壓器因為輸送無功功率而造成電能損失，安裝無功補償設(shè)備可以有效的降低電力網(wǎng)的損耗。而且無功補償可以提高功率因數(shù)，相對其他節(jié)能措施而言，是一項收效快、投資少的降損節(jié)能措施，它可以使電力系統(tǒng)少送無功功率，多送有功功率，而且可以在電力系統(tǒng)無功功率不足時，迅速提供無功功率。

2 電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中常用的無功補償方式分析

在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，無功補償方式有很多種，下面就對電網(wǎng)中常用的無功補償方式進(jìn)行簡單分析：

2.1 二次變電站集中補償

這將電容器安裝在變電站的二次母線上，這種補償不能減少每一條配電饋線中輸送的無功功率，對配電網(wǎng)絡(luò)的降損作用不大，但是在下級補償不夠完善的情況下，它能保證總受電端功率因數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。這種補償方式補償容量大，管理容易，維護(hù)方便，但同時由于分組數(shù)比較少，且多為手動方式，人為因數(shù)影響大，常常導(dǎo)致投切效果比較差。

2.2 線路分布補償

這種補償方式是在配電線路上安裝電容器來實現(xiàn)無功補償，從而達(dá)到提高配電網(wǎng)功率因數(shù)、降低無功損耗、改善電壓質(zhì)量的目的。但是這類補償所并聯(lián)的電容器安裝位置遠(yuǎn)離變電站，這樣在配置保護(hù)裝置時比較困難，而且成本高，維護(hù)比較困難。

2.3 隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組經(jīng)熔斷器與電動機并接，通過控制、保護(hù)裝置與電機同時投切，這類補償可以隨電動機啟動和停止投入和切除補償裝置，且根據(jù)電動機負(fù)載大小和滿載的功率因數(shù)確定而不需要頻繁的調(diào)整補償容量，安裝和維護(hù)都方便，投資和故障率都少，但是在檢修電機或者測試電機相間絕緣時容易損毀電機或者電容器，且它總的電容器安裝容量比其它補償方式要大，電容器利用率也低。

2.4 隨器補償

該補償方式是將電容器接在變壓器二次側(cè)，以補償變壓器空載時的無功消耗。在變壓器控制時會產(chǎn)生空載勵磁無功，這部分占供電量增加會增加用戶的電費，同時也降低供用戶使用的電能質(zhì)量。通過無功補償可以使空載勵磁無功得到平衡，提高變壓器的利用率，提高用戶的電能質(zhì)量，降低網(wǎng)絡(luò)損耗。這種補償方式是目前補償變壓器的最有效的方式之一，不過由于安裝比較分散，維護(hù)比較困難。

2.5 跟蹤補償

該補償方式是利用無功補償切換裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組固定一組安裝在變壓器的低壓側(cè)，其他組作為備用，根據(jù)實時跟蹤到的電網(wǎng)功率因數(shù)的變化采用自動或者手動投切這些電容器組。該方式運行比較靈活，補償效果也比較好，不過先期投入大，保護(hù)裝置比較復(fù)雜，且只能進(jìn)行有級調(diào)節(jié)。

3 電力系統(tǒng)無功補償應(yīng)該注意的幾個問題

3.1 電力系統(tǒng)的無功補償裝置順序控制要合乎科學(xué)

在電力系統(tǒng)的無功功率補償基本方案確立下來之后，無功補償裝置的的投切便要開始進(jìn)行。在實際的操作過程中，不止有一個調(diào)壓裝置，在眾多的調(diào)壓裝置中，必然會有先后順序的不同，不可能同時同步完成。與此同時，不同的控制動作之間，也會互相影響。在配電網(wǎng)中，某個節(jié)點的電壓控制器發(fā)生變化，會致使相鄰節(jié)點的電壓水平產(chǎn)生相應(yīng)的變化，相鄰節(jié)點的電壓水平變化，又會對與它鄰近的節(jié)點產(chǎn)生影響。在無功補償裝置投切操作過程中，不是一次性完成，而是需要反復(fù)進(jìn)行投切，這樣，必然會導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓波動，甚至是控制振蕩。繼而對配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和供電可靠性都產(chǎn)生影響。所以，調(diào)壓裝置的投切要科學(xué)合理，有先有后地進(jìn)行，盡量照顧到每個節(jié)點的供電工作，把電網(wǎng)電壓的改變控制在最小的波動范圍中。

3.2 要防止產(chǎn)生諧振

諧振是指電網(wǎng)系統(tǒng)中強迫振蕩的頻率很接近自由振蕩頻率而產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象。對于供電線路中有諧波源的，要增設(shè)電抗器，盡量把諧波的影響降下來，防止諧振現(xiàn)象發(fā)生帶來的電容器損壞。

3.3 無功功率補償因數(shù)要控制在合理的范圍

不要強求高補償度，那樣會帶來無謂的損失。根據(jù)實踐，功率因數(shù)從0.8提高到0.9，在實際效果上，與把功率因數(shù)從0.9提高到1.0，補償容量是差不多的。具體實施起來，應(yīng)該根據(jù)投資與實際功效綜合來考慮。

3.4 要防止產(chǎn)生過分補償?shù)膯栴}

若采用單臺電動機使用地補償?shù)姆绞?，一定要防止過分補償。因為電動機在切斷電源之后，因為慣性作用，還會繼續(xù)運行一段時間，其磁場會因為得到自勵產(chǎn)生電壓，而反向系統(tǒng)輸送無功，多余的無功功率會使系統(tǒng)電壓升高，使設(shè)備安全受到威脅。

3.5 防止電壓過大

電容器的補償容量不可過大，否則，易引起電網(wǎng)電壓的升高、電容器自身的損壞。實際電壓值不得超過額定電壓的1.1倍。

除以上問題以外，在無功補償中，經(jīng)常會出現(xiàn)以下幾個方面的問題：①電容器頻繁損壞；②電容器外熔斷器在運行中發(fā)生熔斷；③電容器組使用率低、經(jīng)常投入。對于這幾個問題，電網(wǎng)建設(shè)和運營企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專門的研究，通過對無功補償設(shè)備綜合整治，使無功功率補償設(shè)備實現(xiàn)正常、有效的使用。

4 結(jié)語

由于國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，各個行業(yè)快速成長，用電量也在猛增，電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行就逐步成了現(xiàn)在受重視的問題，如何使得電網(wǎng)消耗最低，提高整體電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性就成了現(xiàn)代電力部門最主要的研究方向了。無功補償可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，對電網(wǎng)的節(jié)能降損，安全可靠運行有著極為重要的意義。因此，根據(jù)具體情況合理進(jìn)行無功補償，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效地降低電網(wǎng)損耗，推動電力系統(tǒng)實現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)的運行具有十分重要的現(xiàn)實意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陽麗，蔣正忠，韋佳祥.電力系統(tǒng)無功補償?shù)难芯縖J].電氣開關(guān)，2012（3）.

[2]劉柱揆，覃日升.電網(wǎng)無功補償技術(shù)應(yīng)用[J].云南電力技術(shù)，2012（3）.

[責(zé)任編輯：王迎迎]