關于低壓無功自動補償對線損的影響探討

周日炫

摘 要：通過介紹低壓無功自動補償，分析了無功補償對線損的影響。分析得知，根據(jù)低壓線路的實際運行情況采取有效的無功補償，能夠減少電能的損耗，保證供電質量。

關鍵詞：電網(wǎng)；用電量；低壓無功自動補償；線損

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0036-02

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會用電量正在不斷增加。電能在日常的生產(chǎn)、生活中應用極為廣泛，是我國的主要能源之一。由于電力負荷的增長和無功消耗的增加，導致在低壓配電網(wǎng)中出現(xiàn)功率因數(shù)較低的情況，造成了較大的線路損耗。因此，分析低壓無功自動補償對線損的影響具有重要的現(xiàn)實意義。

1 低壓無功自動補償概述

無功功率是電壓質量的重要影響因素之一，其對電網(wǎng)具有一定的危害性，主要表現(xiàn)在以下三方面：①線路損耗。電網(wǎng)中的電流總量是無功電流和有功電流的矢量和，如果無功功率提高，則電流總量也會增加，進而使線路損耗增加。②供電成本。電網(wǎng)中的無功功率與實際功率成正比。因此，當無功功率提高時，發(fā)電機、電阻焊和電弧爐等電氣設備的容量也會隨之提高，這樣會提高用電成本。③電壓波動。電動機在啟動時會形成較大的無功功率，從而使電壓出現(xiàn)劇烈波動，這會供電質量產(chǎn)生嚴重的影響，導致同一電網(wǎng)的其他用戶無法正常取電。

電力系統(tǒng)中的元件在輸送無功功率時，很難實現(xiàn)兩端電壓的幅值差，且大部分元件和負載都會消耗大量的無功功率。因此，發(fā)電機長距離傳輸無功功率的方式并不合理，應進行無功補償，使需要消耗無功功率的區(qū)域自身可產(chǎn)生無功功率，這也是解決電壓質量問題的實質和核心。實施低壓無功自動補償能減少功率和電壓的損失，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和傳輸能力，減少變壓器損耗，從而提高電力設備的利用率。

2 低壓無功自動補償對線損的影響

在同一線路中的并聯(lián)具有感性負荷和容性負荷裝置，當感性負荷開始釋放能量時，容性負荷會吸收能量；反之，感性負荷會吸收容性負荷釋放的能量。例如，變壓器和電動機等需要的無功功率可以在電容器中得到補償，使能量得以轉換。通過無功自動補償，能夠減少電網(wǎng)的無功功率，從而減少電壓損耗，提高電壓質量。無功補償?shù)姆绞桨醒a償、分散補償、高壓補償和低壓補償?shù)?。與高壓補償相比，低壓無功補償具有投切靈活的優(yōu)點，可根據(jù)變化的無功電流自動投入或切除電容，從而起到平衡無功功率的效果。

在低壓電網(wǎng)中，存在電阻負載和感性負載，且電流滯后于電壓。在設置電容器的低壓線路時，如果電容器與負荷并聯(lián)，則電容器電流會在一定程度上抵消掉電感電流，這樣可提高功率因數(shù)。在公共臺區(qū)進行低壓無功自動補償能夠降低臺區(qū)變壓器和低壓線路的功率損耗，從而減少電壓損失。要充分發(fā)揮低壓無功補償?shù)淖饔?，根?jù)功率因數(shù)合理選擇無功補償?shù)娜萘?。此外，低壓無功補償裝置可通過用戶變動的無功負荷自動投切電容器，從而達到補償效果。

2.1 智能無功自動補償裝置

智能化的無功自動補償裝置能夠實時監(jiān)測和計算電流、電壓、功率、諧波、功率因數(shù)、無功和有功等方面的數(shù)據(jù)，根據(jù)“動作最少、補償最優(yōu)”的原則，明確電容器的容量，并通過開關控制輸出命令。該裝置的硬件主要包括轉換器、模擬量輸出、微處理器、顯示器、鍵盤、電網(wǎng)頻率跟蹤、通信接口和電容器陣列投切控制器等。

在采集數(shù)據(jù)時，低壓無功自動補償裝置能通過全周傅式算法計算相角、電流和電壓幅值，并通過快速開方法進行開平方處理。其中，控制無功補償系統(tǒng)屬于多輸入、多輸出的閉環(huán)系統(tǒng)，會受到控制對象動作次數(shù)的約束，因此，只能求得近似值。為了實現(xiàn)電容器最優(yōu)次數(shù)投切和無功補償，必須合理控制電容器的投切陣列，確保電壓合格，并改善傳統(tǒng)的無功、電壓九域圖算法。

目前，由于公共臺區(qū)變壓器并不具備有載調壓功能，所以，不需要調整變壓器的分接頭，其控制指標即是功率因數(shù)。在檢測功率因數(shù)時，如果該數(shù)值在持續(xù)時間小于下限值，則需要按照實時計算的補償容量增加電容器陣列；如果該數(shù)值持續(xù)大于上限值，則應將電容器陣列切除。在投切過程中，為了避免節(jié)點抖動和投切震蕩，需要注意時間延遲。電容器陣列應采用循環(huán)投切的方式，以免投入和切除的電容器不一致，導致投切不均衡。同時，應防止電壓對電力用戶造成不良影響，可實施動作判斷，一旦出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象，則應強行切除相應電容器陣列的容量。

2.2 低壓無功自動補償方案

在對配網(wǎng)進行無功補償時，應主要集中在變壓器的低壓側，高壓側次之，并將補償度控制在電容器容量的20%～40%之間。電力企業(yè)必須嚴格根據(jù)規(guī)定進行無功補償。對于不在規(guī)定范圍內的補償，比如低壓自動無功補償，則應根據(jù)低壓電網(wǎng)的具體運行情況進行。我們對北臺村的低壓出線進行了試驗，以確定該村的無功補償方案。該條線路的電能損耗為15%，線路末端的電壓較低，僅為190 V，且具有較大無功負荷，功率因數(shù)為0.75. 該條線路的長度為500 m，生產(chǎn)用電較多，日常照明負荷較少。由于無法準確地測量負荷，所以，將智能化的自動無功補償裝置安裝在了線路的不同位置，以檢測低壓無功自動補償對線損的影響。

在試驗中，負載較重的位置基本為生產(chǎn)企業(yè)。其中，主要消耗無功負荷的設備是電動機，其他消耗均屬于生活負荷，包括日光燈、空調負荷和少量的電機等。由于負荷較重區(qū)域的功率因數(shù)和電壓較低，所以采用了分散補償?shù)姆绞?。無功補償主要以負荷較大的地區(qū)為主，共安裝了2臺自動無功補償裝置。試驗結果表明，低壓自動無功補償通過就地補償和分散補償，不僅減少了該地區(qū)低壓線路的損耗，還降低了變壓器和上級線路的損耗。此外我們發(fā)現(xiàn)，低壓線路越長，則負荷越多、功率因數(shù)越低，進行自動無功補償?shù)臏p損效果也就越好。此外，由于補償方式較為簡便，通過推算或實測負荷，可以得出負荷的分布情況，這樣能準確地實施就地補償。

3 結束語

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕