電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀

摘 要：在電網(wǎng)中的電壓質(zhì)量受無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的影響，同時(shí)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行還受無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的影響。本文首先對(duì)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾赃M(jìn)行敘述，然后對(duì)無(wú)功補(bǔ)償國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并對(duì)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；無(wú)功補(bǔ)償；研究現(xiàn)狀；設(shè)備

1.無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

電網(wǎng)低壓配電是通過(guò)廠用變將10KV變成400V，然后通過(guò)低壓配電系統(tǒng)，給用電設(shè)備提供電源，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力設(shè)備工作的，動(dòng)力設(shè)備多為感性負(fù)載。如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、空調(diào)機(jī)等。當(dāng)它投入運(yùn)行以后，將產(chǎn)生很大的感性電流，這種電流它不做功，是無(wú)功電流。由于它的存在，使得在配電網(wǎng)絡(luò)中及變壓器中，流過(guò)的電流就是電感電流與電阻電流之和，即I=IR+IL。而變壓器的容量是電流乘電壓，即S=3UI（KVA）。當(dāng)電壓一定時(shí)，要使變壓器的容量得到充分利用，就必須減小電流，而減小電流的唯一辦法，就只能使IL電感電流盡量減少。同時(shí)由于IL電感電流的存在使得損耗大量增加，IL電感電流的平方與它的損耗大小成正比，在線(xiàn)路及變壓器中這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)，使得配電設(shè)備及變壓器的溫度得到升高。設(shè)備的利用率不僅得到影響，還由于過(guò)高的工作溫度，設(shè)備絕緣得到一定的破壞，設(shè)備使用壽命得到縮短，甚至設(shè)備得到一定的損壞。所以怎樣減少電感電流，就成了電網(wǎng)減少能源損耗，設(shè)備挖潛增加經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的必經(jīng)之路。

2無(wú)功補(bǔ)償發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀

靜補(bǔ)裝置在1967年英國(guó)第一批被制成以后，廣泛受到世界各國(guó)的重視，美國(guó)、瑞士、西德、瑞典、比利時(shí)、蘇聯(lián)等國(guó)竟先研制，大力推廣，使得調(diào)相機(jī)逐漸被淘汰，靜止補(bǔ)償裝置得到廣泛用于鐵道、冶金、科研等部門(mén)和電力化工，成為提高功率因數(shù)、電壓調(diào)整、改善運(yùn)行條件、補(bǔ)償無(wú)功、限制系統(tǒng)過(guò)電壓的經(jīng)濟(jì)而有效設(shè)備[1]。幾個(gè)大的國(guó)際上電氣公司如、瑞士的勃朗.鮑威利公司（BBC）、瑞典通用電氣公司（ATA）西屋公司、美國(guó)的通用電氣公司（GE）及日本的富士公司等均發(fā)展了不同類(lèi)型的靜補(bǔ)技術(shù)。根據(jù)提供無(wú)功的方式和性質(zhì)而言，分為六種不同的靜補(bǔ)裝置組合方式，固定容性+可變感性、固定感性、可變感性、可變?nèi)菪?、固定電容、可變?nèi)菪?可變感性[2-3]。對(duì)可變感性又分為電抗器（DCMSR） 和直流勵(lì)磁飽，自飽和電抗器（SR）及相控閥調(diào)節(jié)電抗器（TCR）。高壓可控硅元件問(wèn)世以來(lái)，有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)逐步被取代，為實(shí)現(xiàn)容性或感性無(wú)功的連續(xù)可控調(diào)節(jié)提供了可靠、簡(jiǎn)便、靈活的技術(shù)。目前國(guó)際上幾個(gè)主要的產(chǎn)品形式有FC2TCR（固定容性+可變感性），電感的調(diào)節(jié)也有用自飽和電抗器、可控高阻抗變壓器、直流偏磁電抗器的。在國(guó)外，系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償主要用電容器和靜補(bǔ)裝置，并積累了廣泛的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，取得了良好的效果[4-5]。

2.2國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

補(bǔ)償無(wú)功在國(guó)內(nèi)用的并聯(lián)電容器，這種方法用的最多。并聯(lián)電容器組大量應(yīng)用在10kv以下的低壓供電網(wǎng)絡(luò)中和在60kv、35kv的中壓配電網(wǎng)絡(luò)中，以滿(mǎn)足調(diào)壓要求[6-8]。70年代初提出并聯(lián)電容器組端電壓的改變用大負(fù)荷調(diào)壓變壓器進(jìn)行，無(wú)功出力調(diào)節(jié)，未能實(shí)現(xiàn)是因不能保證調(diào)壓變壓器的操作開(kāi)關(guān)壽命?？勺儫o(wú)功的補(bǔ)償問(wèn)題越來(lái)越受到有關(guān)部門(mén)的重視，電力部有關(guān)設(shè)計(jì)、科研、試驗(yàn)單位在電力系統(tǒng)中對(duì)靜補(bǔ)裝置的作用進(jìn)行了大量試驗(yàn)和相關(guān)研究工作 [9-11]。

3 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

3.1同步調(diào)相機(jī)

同步電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是同步調(diào)相機(jī)，它是不帶機(jī)械負(fù)載，它是最早采用的一種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，其主要缺點(diǎn)是投資大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜。在大量采用并聯(lián)電容器后，同步調(diào)相機(jī)在許多國(guó)家不再新增作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，但是它有自身的優(yōu)點(diǎn)：

（l）游調(diào)相機(jī)均勻的調(diào)整電壓，使電網(wǎng)電壓保持規(guī)定的水平。它調(diào)壓方式是進(jìn)行階梯式，原理是分成很多小組的電容器進(jìn)行調(diào)壓。

（2） 根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功的需要調(diào)相機(jī)可以勵(lì)磁運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)，其額定100%的無(wú)功功率被發(fā)出在過(guò)勵(lì)磁時(shí)，其額定的50%的無(wú)功功率可以被吸收在欠勵(lì)磁時(shí)。

3.2并聯(lián)電容器

作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，電容器有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

（l）電容器是最經(jīng)濟(jì)的調(diào)壓設(shè)備。它運(yùn)行等費(fèi)用和投資費(fèi)用都比別的調(diào)壓設(shè)備較低，并且在安裝和運(yùn)行過(guò)程中要求的技術(shù)都比較簡(jiǎn)單。

（2）電容器還具有損耗低、效率高的特點(diǎn)。只消耗本身容量0.02%在它運(yùn)行時(shí)。

（3）電容器運(yùn)行維護(hù)沒(méi)有噪音并且簡(jiǎn)單。

（4）電容器的安裝范圍靈活，可以集中安裝在中心變電站，也可以在廠礦用戶(hù)和配電系統(tǒng)分散安裝。

3.3靜止補(bǔ)償器

近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置是靜態(tài)補(bǔ)償器、電容器、電抗器、電容器在電力系統(tǒng)靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，在電力系統(tǒng)負(fù)荷補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)影響主要是靜態(tài)補(bǔ)償器。根據(jù)負(fù)載的變化，靜態(tài)補(bǔ)償可以迅速改變輸出無(wú)功功率或總線(xiàn)電壓不變。靜態(tài)補(bǔ)償器是利用可控電抗器和電容器并聯(lián)。吸收的無(wú)功功率電容器和無(wú)功功率由可控電抗器?？刂齐娮釉O(shè)備實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，比相機(jī)響應(yīng)速度高。它主要用于沖擊荷載，如大型電爐煉鋼，大型軋機(jī)以及大型整流設(shè)備等等。此外，強(qiáng)項(xiàng)在電力系統(tǒng)中，電壓靜態(tài)補(bǔ)償器也可以用來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)補(bǔ)償器可用于抑制諧波。

快速調(diào)整是靜態(tài)補(bǔ)償器的最大特點(diǎn)。需要無(wú)功功率，以充分發(fā)揮其快速調(diào)節(jié)能力，通常條件下接近零功率應(yīng)該運(yùn)行在正常情況下，但在正常負(fù)載變化引起的電壓變化過(guò)程是緩慢的，更便宜的價(jià)格通常反應(yīng)堆和電容器的合作。

4 結(jié)論

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如變壓器、電動(dòng)機(jī)等，大部分屬于感性負(fù)荷，相應(yīng)的無(wú)功功率在運(yùn)行需要向這些設(shè)備提供。在并聯(lián)電容器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備電網(wǎng)中安裝以后，被消耗的無(wú)功功率可以提供，減少了由線(xiàn)路輸送的無(wú)功功率和電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供的無(wú)功功率，由于電網(wǎng)中的流動(dòng)的無(wú)功功率減少，因此變壓器和線(xiàn)路的電能損耗可以降低。功率因數(shù)的提高是因?yàn)橛辛藷o(wú)功補(bǔ)償，所以的無(wú)功功率是一項(xiàng)收效快、投資少的節(jié)能降損措施。

因此，解決好配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，對(duì)電網(wǎng)的降損節(jié)能和安全性有著重要的意義。合理確定補(bǔ)償容量和選擇無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的電壓水平有效地維持，系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性得到提高，無(wú)功的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)玫奖苊猓瑥亩泄W(wǎng)損得到降低，發(fā)電費(fèi)用得到減少。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勇軍，劉瀚林，朱心銘. 地區(qū)電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化配置方法[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2011，11：141-145.

[2]徐繼敏. 電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理[J]. 電氣應(yīng)用，2008，13：21-25.

[3]陸保松. 城區(qū)低壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償[J]. 中國(guó)電力，1996，03：54-56.

[4]李云臺(tái)，徐進(jìn)義. 電網(wǎng)的無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量與無(wú)功補(bǔ)償效益[J]. 中國(guó)電力，1996，10：17-19.

[5]黃娟娟，康義，陳凌云. 南方電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置原則與標(biāo)準(zhǔn)探討[J]. 中國(guó)電力，2013，03：43-46+58.

[6]戚慶茹，張春朋，于弘洋. 對(duì)智能電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化的思考[J]. 智能電網(wǎng)，2014，01：1-6.

[7]張力. 縣級(jí)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償[J]. 電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償，2009，03：18-21.

[8]黃鑌，許婧，程旻，李文云. 220kV及以下電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償容量初探[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2009，19：148-151.

[9]嚴(yán)雪萍，韓慶福，成立，劉星橋，李加元. 農(nóng)村電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償探討[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2007，08：46-48.

[10]關(guān)薇. 區(qū)域電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償及電壓調(diào)整[J]. 遼寧師專(zhuān)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，01：14-15+90.

[11]周玉宏，邵利敏，卜喆. 農(nóng)村電網(wǎng)改造中的無(wú)功平衡及優(yōu)化補(bǔ)償方式[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2010，08：135-137+141.

作者簡(jiǎn)介：

金晶，女，漢，安徽，海南工商職業(yè)學(xué)院，研究方向：控制理論與控制工程