淺論智能電網(wǎng)中的電力無功補償技術(shù)

（國網(wǎng)四川省電力公司宣漢縣供電分公司，四川 宣漢 636150）

隨著高壓遠距離電力系統(tǒng)的發(fā)展普及，近些年來在電網(wǎng)中產(chǎn)生的無功功率明顯呈現(xiàn)增加的趨勢，電網(wǎng)設(shè)備綜中存在較大含量的非線性電力設(shè)施，多數(shù)的智能電力設(shè)備功率因數(shù)是非常低的，那么就會給電網(wǎng)帶來一些額外的負擔(dān)，從而導(dǎo)致受眾的電力質(zhì)量不斷下降。無功補償技術(shù)對于電網(wǎng)中的這種現(xiàn)象起到非常重要的作用，可以提高供電質(zhì)量，并且能夠在輸變電、供電環(huán)節(jié)發(fā)揮其自身的職能。

1 智能電網(wǎng)中無功補償技術(shù)的基本原理

無功補償技術(shù)的基本原理是將榮容性功率的負荷裝置、感性功率負荷在同一電路上并聯(lián)，電能量在兩種負電荷之間轉(zhuǎn)換。容性負荷的無功補償就會給與感性負荷所需要的功率。正常情況下0.95是合理功率因數(shù)補償。

正常智能電力設(shè)備工作中，用電設(shè)備在從電源取得有功功率的同時，也要從電源處取得無功功率。一旦電網(wǎng)中產(chǎn)生的無功功率出現(xiàn)供不應(yīng)求的話，那么智能電力設(shè)備就會因為不足夠量的無功功率而無法建設(shè)完整正常工作的電磁場，致使當(dāng)下的電網(wǎng)中設(shè)備不能在額定情況下維持工作進行，進而電壓就會隨之產(chǎn)生下降，將嚴重影響電網(wǎng)設(shè)備正常工作運行。但是實際的情況是發(fā)電機、高壓輸電線提供的無功功率是無法滿足負荷需求的，那么就要求在電網(wǎng)中增加一部分的無功補償技術(shù)設(shè)備進行無功功率的補充，保證廣大用戶無功功率需求的同時使智能電力設(shè)備能夠在額定電壓中正常運行。

（1）無功補償裝置降低電力網(wǎng)的損耗

使電容器等一些無功補償設(shè)備裝置在電網(wǎng)中國并聯(lián)， 能夠?qū)⒏行载摵上牡舻臒o功功率補償回來，那么電力線路設(shè)備輸出的由電源端向感性負荷的無功功率就會適當(dāng)減少。電網(wǎng)中無功功率流動性的減少，就會降低變壓器、電力線路設(shè)施輸出無功功率而產(chǎn)生的電能消耗，這就是智能電網(wǎng)中的無功補償技術(shù)，它不僅可以提高功率因數(shù)，而且也是投資少見效快的一種將損耗節(jié)能措施。

（2）加裝無功補償裝置的主要目的

①降低電網(wǎng)設(shè)備中功率損耗

將輸送中的有功功率設(shè)為P，當(dāng)P為定值時，隨著無功補償設(shè)備的安裝，功率因數(shù)得到了一定提高，線路中流動的負荷電降低，那么線路中損耗的有功功率隨之降低。所以在智能電力設(shè)備中加裝無功補償設(shè)備的主要目的是使電網(wǎng)中的有功功率損耗得到一定程度的降低。

②提高智能電力設(shè)備的供電能力

將設(shè)備現(xiàn)有的功率設(shè)為S，當(dāng)S為恒定值時，智能電力設(shè)備中的功率因數(shù)在提高之后，能夠保證有功功率的增加輸出，功率因數(shù)在0.7的基礎(chǔ)上上升到0.9的話，那么輸出的有效功率也得到提高，一般會從35千瓦升至45千瓦，這樣配電變壓器的供電能力就得到了有效提高。所以在智能電力設(shè)備中加裝無功補償設(shè)備的主要目的是使智能電力設(shè)備的供電能力提高，同時挖掘當(dāng)前智能電力設(shè)備的供電潛力。

2 智能電網(wǎng)中無功補償技術(shù)的方法

智能電力設(shè)備系統(tǒng)的網(wǎng)路元件產(chǎn)生的阻抗以感性為主，要求在輸、入電端的電壓有相位差的情況下有功功率才會輸出，得以實現(xiàn)的范圍較寬泛。輸、入兩端有電壓差的情況下才會有無功功率輸出，得以實現(xiàn)的范圍幅度較窄。網(wǎng)絡(luò)元件、負載都是需要大量無功功率作為消耗的，但是所需要的無功功率的提供者不可能是發(fā)電機，那么在遠距離的電力輸送中，無功補償系統(tǒng)裝置在系統(tǒng)被分為三種方式進行作業(yè)。按照系統(tǒng)電容的位置安裝分別是集中、分組、就地補償這三種技術(shù)方法。

（1）集中補償方法

此補償方式是將大容量無功補償電容集中裝置在變電站中。主要的作用目的是補償主變在運行中對無功功率的需求，無功補償裝置電容的容量是要根據(jù)變電站供電區(qū)域的無功補償水平、潮流來確定的。相對110千伏的變電站來說，主變?nèi)萘康?5%-20%就是無功補償裝置的標準容量。

集中補償方法的優(yōu)勢：電網(wǎng)中利用率較高、后期維護方便、使用中事故較少、自動性強、減少變壓器、無功負荷、電能消耗。

（2）分組補償方法

此補償方法的作用對象是配電線路、用電設(shè)施以及變壓器，對這三項進行無功功率的補償。尤其是在用戶與主變之間距離較遠的情況下，分組補償方法可以進行受電端的分散無功補償。

分組補償方法的優(yōu)勢：能夠與低壓補償結(jié)合、有效降低電網(wǎng)線路中產(chǎn)生的損耗、有效提高受電端的用電電壓。

（3）就地補償方法

此補償方法可以在用電設(shè)備中直接連接補償電容使用，補償電容隨著用電設(shè)備的正常運行而投入，一旦用電設(shè)備發(fā)生停止工作運行的情況，補償電容隨之自主切除。在就地補償容量設(shè)計時，要進行詳細的計算電力系統(tǒng)中所需要的補償容量，計算精確的目的是減少無功補償裝置的系統(tǒng)生成成本，有效提高就地補償利用率。

就地補償方法的優(yōu)勢：針對性較強、為大型配電設(shè)備加裝專用補償設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)備簡單、成本制作過程經(jīng)濟、補償效果明顯、操作過程方便、自動補償工作特性。

3 智能電網(wǎng)中無功補償實施的對策和措施

（1）無功補償實施的對策

無功補償在智能電網(wǎng)中實施應(yīng)該符合合理布局、分級補償以及就地平衡的全面規(guī)劃原則，這樣能夠發(fā)揮無功補償在電網(wǎng)中最佳的補償綜合效益。具體的實施對策有以下三種兩方結(jié)合的方式。

①就地補償為主：電力部門與用戶補償結(jié)合

無功功率技術(shù)的安裝使用，是為了提高運行中產(chǎn)生的功率因數(shù)，減少用戶端傳輸、分配過程中消耗的有功功率，進而減少用戶多余的電費開支。當(dāng)下呼吁合理用電，從這一角度出發(fā)，以提高功率因數(shù)為鼓勵目標使用戶自覺加裝補償設(shè)備。在具體的資料統(tǒng)計中我們發(fā)現(xiàn)，智能電網(wǎng)系統(tǒng)中消耗的40%無功功率是在電網(wǎng)線路、配電變壓器兩個方面，剩余的60%無功功率消耗是在用戶端的用電設(shè)備中。以這樣的情況來看，在以加強無功功率補償技術(shù)安裝使用管理為同一目標的情況下，供電方與用戶之間應(yīng)該有效的配合作業(yè)，這樣才能收獲雙方最大的收益。

②分散補償為主：集中與分散補償技術(shù)結(jié)合

兩者相結(jié)合的實施對策，原則上占有主要位置的是分散補償。在為變電站進行集中、專用、大量的無功補償同時，也要對智能電網(wǎng)系統(tǒng)中電線路、設(shè)備、配電變壓器分別進行分散補償，并且在補償過程中要以分散補償為主要對象，在無功就地平衡得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，還能提高無功補償帶來的經(jīng)濟效益，在具體實施過程中，體現(xiàn)本能效果突出，選擇安裝的地點本身的無功補償經(jīng)濟當(dāng)量要越大；此外，著重考慮在滿足補償要求情況下功率因數(shù)的合理性，并不是因數(shù)值越高越好。那么就要求分散補償?shù)募夹g(shù)使用加裝要從實際的情況出發(fā)，在滿足最大經(jīng)濟效益為立足點。但是這種分散補償?shù)姆椒ㄔ趯嵤┑倪^程中，電力企業(yè)會考慮到其分散性帶來的維護困難，所以實際情況中多數(shù)會采用其中補償?shù)姆椒ā?/p>

③降低損耗為主：降損與調(diào)壓方式相結(jié)合

無功補償技術(shù)在智能電網(wǎng)中最重要的經(jīng)濟效益作用就是降損，其次是能夠兼顧調(diào)整電壓的要求，使電壓滿足用戶要求的質(zhì)量。在電壓偏高的時候，部分輕載運行的智能電網(wǎng)線路會受到影響，配電變壓器中鐵損耗占線損耗的70%，對于這種情況的電線路來說，是不能夠加裝電容器設(shè)備的，在用電高峰時段會增加體損耗的百分比，導(dǎo)致線損值不斷攀高。如果使用投切無功補償裝置的話，能夠有效提高智能電網(wǎng)中產(chǎn)生的功率因數(shù)，從而達到降損的工作指標要求。

（2）無功補償實施的措施

具體可以在客戶配電室、負載點實施無功功率補償。供電部門不會依附功率因數(shù)電費調(diào)整政策而收取客戶一方的調(diào)整電費，真正要落實的工作是與客戶協(xié)同合作，目標是讓用電客戶減少功率因數(shù)調(diào)整費用，可以為客戶大力宣傳無功補償技術(shù)裝置在用電處的安裝使用特征，以收獲企業(yè)與個人最大的經(jīng)濟效益。

結(jié)語

隨著當(dāng)代科技不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)中無功補償技術(shù)的應(yīng)用，減少了上級目標電網(wǎng)的壓力，

提高了用戶變壓器的利用率，電能質(zhì)量以及用戶端的功率因數(shù)得到了改善。同時無功補償在智能電網(wǎng)中能夠起到提高功率因數(shù)的重要作用，從而使能量消耗降到最低，同時減少了電力用戶的費用開支。基于當(dāng)今智能電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性運行來說，無功補償技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義。

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