談無功補償在供配電系統(tǒng)中的應用

高 成

山東省造紙工業(yè)研究設計院

談無功補償在供配電系統(tǒng)中的應用

高 成

山東省造紙工業(yè)研究設計院

無功補償作為保持電力系統(tǒng)功率平衡、降低網(wǎng)損、提高供電質(zhì)量的一種重要措施，已被廣泛應用于各電壓等級電網(wǎng)中。合理選擇無功補償，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高電能質(zhì)量，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，提高功率因數(shù)，無功補償?shù)暮侠響檬翘岣呦到y(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的重要因數(shù)。介紹了無功補償原理以及對實際情況的應用作了較為詳細的分析，無功補償方案的應用是否合理，無論從供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定還是系統(tǒng)運行的經(jīng)濟都是至關(guān)重要的。

無功補償；功率因數(shù)；供配電系統(tǒng)；降損節(jié)能

1 影響功率因數(shù)的因素及無功補償原理

1.1 影響功率因數(shù)的因素

(1)感性負荷。在工業(yè)生產(chǎn)中，大量變壓器、電機等感性負荷被利用，這些感性負荷自然功率因數(shù)較低，同時在實際運行過程中，設備長期運行在低負荷狀態(tài)下，較高負載率時損耗更大，功率因數(shù)更低。(2)供電電壓不穩(wěn)。在工業(yè)生產(chǎn)中，大型設備較多，啟停頻繁，供配電系統(tǒng)電壓不穩(wěn)。當供電電壓較高時，由于設備和線路磁路飽和的影響，功率因數(shù)會降低。當供電電壓降低時，功率因數(shù)會提高，但此時會影響設備正常工作。(3)變頻設備的影響。為了提高設備利用率，大量變頻器投人使用，由于選擇不當，變頻器工作時產(chǎn)生高次諧波，消耗更多的無功功率，導致功率因數(shù)降低。

1.2 無功補償原理

把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并連接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。在實際運行時，一般根據(jù)電網(wǎng)中的無功類型，人為設置感性或者容性無功來抵消不必要的無功功率，已達到提高功率因數(shù)、減少損耗的目的。

2 無功補償?shù)淖裱瓌t

《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術(shù)原則》中明確指出，供配電系統(tǒng)中配電變壓器的無功補償裝置容量，應按其配電變壓器的最大負載率應在75%以上，其負荷自然功率因數(shù)應在0.85以上，無功補償后配電變壓器最大負荷時，應按配電變壓器容量的25%一45%之間進行無功補償容量配置，其低壓側(cè)功率因數(shù)也不能低于0.95。因此，在造紙車間實際生產(chǎn)中要根據(jù)供配電系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、電氣負荷容量等因素來考慮選擇合理的無功補償方式和位置等，使無功補償?shù)男б孀畲蠡?/p>

3 無功補償?shù)囊饬x

安裝無功補償設備可提供感性電抗所消耗的無功功率，從而能降低線損，這對提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益起著重要的作用。首先無功補償能改善電能質(zhì)量，無功補償設備的合理配置能改善電壓調(diào)整，進而保證電壓質(zhì)量的穩(wěn)定性；其次安裝無功補償設備能降損節(jié)能，挖掘出供電設備的潛力，達到使發(fā)電機少發(fā)無用功，多發(fā)有功功率的目的；最后，無功補償能減少用戶電費支出。另外，無功補償還能減少電壓和電流的不平衡等方面的作用，投資小，見效快，其最大的價值就是能提高供配電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4 無功補償?shù)膽梅治?/h2>

4.1 在固定濾波器、電抗器中的應用

為滿足電源對無功電流和總諧波電流的要求，利用有源濾波器產(chǎn)生的與負荷條件下諧波電流相反的諧波電流，讓兩者相互抵消。這種無功補償具有利用有源補償?shù)目煽匦?、靈活性又有無源補償大容量的特點，但是其形成的諧波會對設備造成一定的影響，而且運行過程中會產(chǎn)生較大的噪音。

4.2 安裝投切電容器

投切電容器是用于無功補償裝置中的電容器，通過對電容器進行投切，改變無功功率，是無功補償當中一個重要裝置。該設備投資小。但是不適宜頻繁使用，過于頻繁使用會影響設備使用壽命。

4.3 對回路電流的無功補償利用

固定濾波器來調(diào)節(jié)飽和電感器內(nèi)部的磁能飽和程度這樣可以對流入回路的感性電流繼續(xù)逆向改變，最終達到無功補償。在回路中產(chǎn)生的感性電流可以和濾波器發(fā)出的的容性電流進行相互抵消，進一步實現(xiàn)電流平衡，之后可以通過將濾波器和電抗器進行電壓串聯(lián)，對側(cè)母線的電壓進行一定程度上的降低，這樣就可以實現(xiàn)無功補償這的目的。

5 無功補償?shù)难a償方式

5.1 分組無功補償方式

分組無功補償方式廣泛適用于工廠、企業(yè)以及煤礦等專用變壓器的無功補償其操作程序是，在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器，結(jié)合微機控制等技術(shù)，可以實現(xiàn)幾十到幾百千伏安范圍的補償。

5.2 集中補償和分散補償及就地補償

就地補償是指補償裝置與用電設備配置在一起，設備運行則補償裝置投人使用，具有投資少，占地面積小，不會出現(xiàn)無功倒送現(xiàn)象。分散補償是指在車間或者末端配電盤柜上設置補償裝置補償，分散補償可以實現(xiàn)無功負荷分區(qū)平衡，減少無功功率在變配電站以下配電線路中的流動，使內(nèi)部線損顯著降低。但較集中補償投資大，不便管理。集中補償利于控制用戶本身的無功潮流，避免受電力網(wǎng)的電壓變化或負荷變化而產(chǎn)生過大的電壓波動。

6 無功補償中應注意的問題

在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。功率因數(shù)越高，每千乏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補償。無功功率倒送是電力系統(tǒng)所不允許的現(xiàn)象，因為它會增加線路和變壓器的損耗，加重線路的負擔。雖然生產(chǎn)廠家都強調(diào)自己的設備不會造成無功功率的倒送，但是實際情況并非如此。因為對于接觸器控制的補償柜，補償量是三相同調(diào)的；對于晶閘管控制的補償柜，雖然三相補償量可以分調(diào)，但是很多生產(chǎn)廠家為了節(jié)約成本，往往只選擇一相做采樣及無功功率分析。于是在三相負荷不平衡的時候，就有可能造成無功功率倒送。至于采用固定電容器補償方式的用戶，則可能在負荷低谷時造成無功功率倒送，這應引起充分注意。

總之，對配電網(wǎng)進行無功補償，提高功率因數(shù)和保持無功功率平衡，是一項建設性的降損技術(shù)措施。目前，配電網(wǎng)的無功補償容量一般是根據(jù)供電部門要求達到的功率因數(shù)來確定的，而不是依據(jù)用戶用電時實際的節(jié)能效益、最佳電能質(zhì)量、最小支付電費的經(jīng)濟功率因數(shù)來確定。如何確定無功補償設備的合理配置和分布，需尋找技術(shù)上和經(jīng)濟上的最優(yōu)方案。

[1]李云勃，李云翔.無功補償在供配電系統(tǒng)中的應用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，(17)：232-233.

[2]閆景雷，王立江，陶小寶.無功補償在供配電系統(tǒng)中應用必要性分析 [J].科技風，2013，(13)：93.