淺談電力網(wǎng)中無功補(bǔ)償技術(shù)

牛生梓

摘要：隨著人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活質(zhì)量的提高和工業(yè)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性設(shè)備日益增多，降低了電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性以及負(fù)載和電力網(wǎng)的功率因數(shù)。因此，提高功率因數(shù)對電力網(wǎng)進(jìn)行及時、動態(tài)的無功補(bǔ)償，是當(dāng)前電力行業(yè)面臨的重大研究課題。

關(guān)鍵詞：電力網(wǎng);無功補(bǔ)償;技術(shù)分析

1電力網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

無功補(bǔ)償技術(shù)的原理是將事先通過計算確定好容量的容性功率的負(fù)載并聯(lián)在具有感性功率的負(fù)載兩端，這樣容性負(fù)載產(chǎn)生的無功功率就可以補(bǔ)償感性負(fù)載產(chǎn)生的無功功率，實(shí)現(xiàn)電能在兩種負(fù)荷之間來回的轉(zhuǎn)換，提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)中，用電設(shè)備的正常工作既需要電源提供有功功率，也需要電源提供無功功率來維持。在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)等輸出設(shè)備無法向負(fù)載提供足夠的無功功率。為了保證廣大用戶對無功功率的需求，同時能使電力網(wǎng)中的設(shè)備能在額定情況下正常工作，需要在無功功率不足的地方增添無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行就地補(bǔ)償。

2無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢分析

在電氣自動化系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，不僅能夠保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，而且還能夠減少系統(tǒng)運(yùn)行成本。無功補(bǔ)償技術(shù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，具體包括切除判斷裝置、系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)元件、輸出電路輸電系統(tǒng)信號檢測采集系統(tǒng)、電容器投入以及補(bǔ)償情況判斷識別元件等等。通過將上述元件設(shè)備進(jìn)行有機(jī)組合，即可形成完整的無功補(bǔ)償體系。

3電力網(wǎng)中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

3.1應(yīng)用真空斷路器和電容器

在使用電氣自動化系統(tǒng)時，要對無功補(bǔ)償方式進(jìn)行合理的應(yīng)用，可以討論出合理的運(yùn)行方案和管理制度，使其有效的發(fā)揮作用，促進(jìn)工作的完成。如果想要工作整體更加便捷，可以使用真空斷路器和電容器，這樣可以減少成本的投入。

3.2靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）

目前，靜止無功補(bǔ)償器是我國高壓電力網(wǎng)中性能比較優(yōu)良且發(fā)展前景較好的一種無功補(bǔ)償裝置。靜止無功補(bǔ)償裝置被定義為并聯(lián)連接的無功靜止發(fā)生器或吸收器，其輸出的電流既可以為容性，也可以為感性，以此維持系統(tǒng)中的一些特定參數(shù)。因此，SVC有很多不同結(jié)構(gòu)，其中最常用的是晶閘管投切電容器型（TSC）、晶閘管控制電抗器型（TCR）和飽和電抗器型（SR）。SVC調(diào)節(jié)速度很快，能夠適應(yīng)目前電力網(wǎng)迅速、動態(tài)的補(bǔ)償要求，且其組成部件中不含有轉(zhuǎn)子，所以運(yùn)行維護(hù)量較小。相比于其他無功補(bǔ)償器來說，它的可靠性也較高，但是損耗較大，產(chǎn)生諧波較多。

3.3變電站的無功補(bǔ)償

（1）在供電系統(tǒng)中，變電站為十分重要的供電中心，通過應(yīng)用變電站，電力用戶能夠從各個等級的配電線中獲得電能。在此過程中，必須嚴(yán)格依據(jù)分級補(bǔ)償原理，如果變電站配電線路以及電力用戶的無功功率能夠達(dá)到良好的平衡狀態(tài)，則變電站無需為電力用戶提供無功電能。（2）容性無功補(bǔ)償設(shè)備。該設(shè)備主要被應(yīng)用于變壓器無功補(bǔ)償中，在確定主變壓器容量的基礎(chǔ)上，即可幫助了解容性無功補(bǔ)償設(shè)備的容量，通常情況下，對于容性無功補(bǔ)償設(shè)備的容量，可根據(jù)主變壓器容量的10%～30%進(jìn)行配置。需要注意，如果容性無功補(bǔ)償設(shè)備已經(jīng)達(dá)到主變壓器最大負(fù)荷，則可能會對電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性構(gòu)成威脅，對此，應(yīng)注意將其高壓側(cè)功率因數(shù)提升0.95。除此以外，如果每一臺主變壓器的容量均在40MVA以上，則對于各個變壓器，均應(yīng)安裝2組以上的容性無功補(bǔ)償設(shè)備。

3.4并聯(lián)電抗器補(bǔ)償

在當(dāng)今電力系統(tǒng)中，并聯(lián)電抗器應(yīng)用廣泛。它可以與超高壓線路直接相接，起到限制高壓線路上的過電壓的作用，有利于單項(xiàng)重合閘。由于超高壓輸電線路很長，那么空載長線電容效應(yīng)則會引起線路電壓的升高。特別是單端電源供電的空載導(dǎo)線發(fā)生接地故障時，應(yīng)待故障處電弧熄滅后再重合該相。但是，由于發(fā)生短路故障時，會由于短路電流的互感效應(yīng)而使?jié)摴╇娏髟诙虝r間內(nèi)難以消除。若在線路上并聯(lián)一個三相Y型電抗器，且其中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器接地，就可以限制并消除單相接地處的潛供電流，使電弧熄滅，有利于重合閘成功。高壓三相電抗器的損耗較小但造價高，而適用于低壓側(cè)的并聯(lián)電抗器的造價低，易于操作。

3.5電力用戶補(bǔ)償?shù)膶?shí)際應(yīng)用

在無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用過程中，用戶的電力補(bǔ)償也是其中比較常見的一種技術(shù)，同時也可以被看作是電力系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中最核心的一種表現(xiàn)方式。在針對各種不同類型的補(bǔ)償方式進(jìn)行選擇時，需要結(jié)合用戶在實(shí)際用電過程中的范圍或者是用電比較集中的時間段等。將這些因素進(jìn)行綜合考慮，這樣不僅能夠選擇出符合實(shí)際情況要求的無功補(bǔ)償技術(shù)，而且還能夠?qū)⑦@些技術(shù)的作用和價值發(fā)揮到最大。

3.6無功補(bǔ)償技術(shù)在固定濾波器和電容器、電抗器中的調(diào)壓應(yīng)用

無功補(bǔ)償技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，將其應(yīng)用到電容器、電抗器當(dāng)中，其應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在可以針對電氣系統(tǒng)的變壓器進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。通過對電氣系統(tǒng)實(shí)時有效的調(diào)節(jié)和利用，不僅能夠促使整個電氣系統(tǒng)中的電流得到穩(wěn)定有效的調(diào)整和控制，而且還能夠促使電氣系統(tǒng)中的整個資源消耗情況得到有效控制。

3.7無功補(bǔ)償電源容量選擇

根據(jù)我國相關(guān)法律規(guī)定，當(dāng)?shù)靥幵谟秒姼叻迤诘臅r段。用戶的功率因數(shù)應(yīng)該達(dá)到以下要求，一些用于生產(chǎn)的工業(yè)部門和高壓供電應(yīng)該配備調(diào)整電壓的裝置。功率因數(shù)低于0.9以下都視為不合格。其他100千瓦等以上用電的部門功率因數(shù)不能低于0.85以下，而一些農(nóng)業(yè)上的用電功率因數(shù)要求在0.85以上。

當(dāng)前投入使用中的大多數(shù)電力系統(tǒng)和用電用戶中，都按照功率因數(shù)為0.9作為補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式和經(jīng)濟(jì)原則比較起來，電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量，則更占有優(yōu)勢。首先應(yīng)該確定是哪種類型，才能具有針對性的選擇計算公式正確的計算，要考慮無功負(fù)荷的幾大因素。他們分別是頻率、幅值和速率。然后在確定無功變化的頻率為每天達(dá)到的次數(shù)。如果幅值較大的話，應(yīng)該把并聯(lián)電容器作為首要選擇。第一，10伏的負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)該以0.9去計算。第二，按照國家相關(guān)的一些規(guī)定，當(dāng)用戶處在用電高峰期的時段，220千伏變電站主變變高公因數(shù)應(yīng)該高于0.98。110千伏變電站應(yīng)該高于0.95。但不是處在用電高峰期的時段，功率因數(shù)應(yīng)該按照0.95以下計算。

4結(jié)束語

綜上，在電力運(yùn)行的過程當(dāng)中，對無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用，不斷對其進(jìn)行完善。無功補(bǔ)償技術(shù)可以將電力網(wǎng)的整體性能進(jìn)行提高，減少對資源的消耗，將消耗的電源能量減少。同時要對無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和完善，從而促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展，提高電力運(yùn)行的效率。

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[2]劉雯.淺談電力網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償原理[J].科技與企業(yè)，2015，（19）：220.

（作者單位：酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司能源中心）