關(guān)于各種無功補(bǔ)償方式的比較

周紅蘭 張玲

摘 要：隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，以及電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，國(guó)家對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，電能質(zhì)量對(duì)電氣設(shè)備的影響也越來越大。而無功補(bǔ)償作為改善和提高電能質(zhì)量的重要手段之一也越來越受到電氣工作者的重視。本文從兩個(gè)方面對(duì)無功補(bǔ)償方式進(jìn)行了比較，希望對(duì)該方面的研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償裝置；補(bǔ)償方式；集中補(bǔ)償；就地補(bǔ)償

一、 根據(jù)無功補(bǔ)償裝置的不同進(jìn)行比較

并聯(lián)電容器和電抗器的使用具有一定的局限性，只能夠在當(dāng)電路中負(fù)載產(chǎn)生改變的速度不快以及不需要進(jìn)行較多補(bǔ)償?shù)那闆r，這樣執(zhí)行的控件可以以無功變化的多少為基準(zhǔn)，投切和控制電路。其投切開關(guān)一般用接觸器或者接觸器和可控硅并聯(lián)，由于受所用元器件固有特性的限制，當(dāng)控制器檢測(cè)到無功變化需要投切一定容量的無功補(bǔ)償容量時(shí)，要延時(shí)一定的時(shí)間才進(jìn)行投切。

SVC和SVG兩者皆可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其一，在進(jìn)行補(bǔ)償操作的過程中，反應(yīng)及時(shí)且速度快，反應(yīng)所需要的時(shí)間能夠控制在一個(gè)正弦波。其二，補(bǔ)償?shù)募嫒菪院?，無論是感性還是容性，都可以完成。大部分的SVC會(huì)發(fā)生較多的諧波干擾，所以SVC系統(tǒng)輸出必須增加濾波器。但是在SVG中，由于SVG 的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用6對(duì)開關(guān)管， 采用PWM控制技術(shù)，適合于數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP） 控制， 其運(yùn)算速度快， 處理能力強(qiáng)， 使得復(fù)雜的控制算法在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)， 因此SVG的響應(yīng)速度勝過SVC， 快速調(diào)節(jié)的典型值為幾個(gè)ms， 動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)方面都可以很好地兼顧。

二、 按照無功補(bǔ)償裝置安裝位置的不同比較

對(duì)于電網(wǎng)中的電流起到阻礙作用是由于控件存在電感性，簡(jiǎn)單地說，要想實(shí)現(xiàn)有功功率的最大化，就必須保證電網(wǎng)兩側(cè)電壓相差一個(gè)單位相位，這個(gè)相位差在一定寬的范圍內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)，但是，如果要實(shí)現(xiàn)無功功率的最大化，就必須保證兩側(cè)電壓相差一個(gè)單位幅度，這個(gè)幅度的大小就有一定限制，而不能像相位差一樣可以擁有較大的調(diào)節(jié)范圍。為了避免通過輸送造成大量損耗，使得受電一側(cè)的得到功率過少，按照無功補(bǔ)償裝置安裝位置的不同，進(jìn)行無功補(bǔ)償可以分為集中補(bǔ)償、就地補(bǔ)償兩種方式，前者還可以根據(jù)電壓大小細(xì)分為高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償。

（一）集中補(bǔ)償

這種補(bǔ)償?shù)霓k法具體是事先對(duì)于受電終端的用戶所需要的供電量進(jìn)行調(diào)查確定其用量的大小，然后根據(jù)用量的多少在電網(wǎng)中某個(gè)位置統(tǒng)一安裝大容量的控件，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期用量的輸送。

（1）高壓集中補(bǔ)償

這種方式的使用會(huì)造成母線前后的差異，具體是將控件與6—10kV母線進(jìn)行連接，所以這種安裝和連接的方式會(huì)造成對(duì)于位于母線之后的線路是無法實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償?shù)?，只有位?-10kv的母線之前的線路可以進(jìn)行補(bǔ)償工作。但該種補(bǔ)償方式維護(hù)成本低且初期投資較少，工廠的生產(chǎn)活動(dòng)的特點(diǎn)決定了需要較大的無功功率，所以在工廠或者一些大型企業(yè)，常常選擇這種方式進(jìn)行補(bǔ)償。

圖1是接在變配電所6-10kV母線上的集中補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器組接線圖。這里的電容器組采用Δ聯(lián)接，裝在成套電容器柜內(nèi)。Δ形接線的各邊，均接有高壓熔斷器保護(hù)，可以用來避免電容器造成的一部分電路被短接的現(xiàn)象。當(dāng)切除控件時(shí)，線路中不會(huì)馬上斷電而是還會(huì)存在一部分電壓，這部分電壓超過了人體安全電壓的數(shù)值，這對(duì)人身時(shí)很危險(xiǎn)的，因此必須裝設(shè)放電裝置。圖1中的電壓互感器TV一次繞組就是用來放電的。為了確?？煽糠烹?，電容器組的放電回路不得裝設(shè)熔點(diǎn)器或開關(guān)。

按GB50053-1994規(guī)定，室內(nèi)高壓電容器裝置宜設(shè)置在單獨(dú)房間內(nèi)，當(dāng)電容器組容量較小時(shí)，可設(shè)置在高壓配電室內(nèi)，但與高壓配電裝置的距離不應(yīng)小于1.5m。

（2）低壓集中補(bǔ)償

這種方式的使用會(huì)造成母線前后的補(bǔ)償差異，具體操作是將控件與低壓母線進(jìn)行連接，所以這種安裝和連接的方式會(huì)造成位于母線之后的線路是無法實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償?shù)?，只有位于低壓母線之前的線路可以進(jìn)行補(bǔ)償工作。但是這種補(bǔ)償方式與高壓相比，可以降低視在功率，從而可選較小容量的主變壓器，因此比較經(jīng)濟(jì)，尤其當(dāng)部分地區(qū)的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)行梯度收費(fèi)，把電費(fèi)分為兩個(gè)方面進(jìn)行收取，其一是一個(gè)月的電度費(fèi)用，其二是針對(duì)變壓器征收的基本費(fèi)用，這個(gè)時(shí)候，若是可以使用較小容量的變壓器，那么就可以降低電費(fèi)成本，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

低壓電容器柜的安裝位置通常會(huì)選擇與低壓配電屏并列裝設(shè)；只在電容器柜較多時(shí)才需考慮單設(shè)一房間。

圖2是低壓集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M接線圖。這種低壓電容器組，都采用Δ聯(lián)接，通常利用220V、15-25W的白熾燈的燈絲電阻來放電（也有專用的放電電阻來放電的）這些放電白熾燈同時(shí)也作為電容器組正常運(yùn)行的指示燈。

（二）就地補(bǔ)償

單獨(dú)就地補(bǔ)償，又稱個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償，哪些儀器需要補(bǔ)償就將控件安裝在其旁邊，工作的范圍涉及到上個(gè)控件到該控件線路部分的全部無功功率，所以其補(bǔ)償效果最好，補(bǔ)償范圍最大，應(yīng)予優(yōu)先采用。但是因?yàn)樵谒枰膬x器旁邊就得相應(yīng)設(shè)置一個(gè)控件，控件數(shù)量過多，會(huì)導(dǎo)致前期的成本較高，還需要注意的是，如果儀器停止運(yùn)行時(shí)，控件也隨之停止，所以導(dǎo)致了使用的效率不高。基于這種方式的特點(diǎn)，適用于經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)、負(fù)荷平穩(wěn)、且容量較大的儀器中，當(dāng)然也適用于需要長(zhǎng)期運(yùn)行但是容量不大的儀器。對(duì)于供電系統(tǒng)中高壓側(cè)和低壓側(cè)基本無功功率的補(bǔ)償，仍適合用高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

對(duì)于規(guī)模較大的工業(yè)企業(yè)用戶來說，采用跟蹤補(bǔ)償?shù)姆椒ū绕渌椒梢匀〉酶玫男Ч?，而且不需要提高補(bǔ)償度，根據(jù)實(shí)際的需要調(diào)節(jié)各控件在什么時(shí)間進(jìn)行工作，這樣可以大大增加控件的使用時(shí)限，減少頻繁更換控件的成本花費(fèi)。但是這種方法需要更多元件的配合使用，一起完成這個(gè)補(bǔ)償?shù)倪^程，所以前期的費(fèi)用也相應(yīng)比較多。在進(jìn)行無功補(bǔ)償前，需要對(duì)系統(tǒng)所需要補(bǔ)償?shù)臒o功容量進(jìn)行計(jì)算，以找出最佳的補(bǔ)償容量，這樣才能使得設(shè)備的成本較低并且利用率較高，做到經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的統(tǒng)一。