無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

邢驥

摘要：在我國電力事業(yè)快速發(fā)展背景下，原有“重發(fā)電輕供電”現(xiàn)象得到改善，智能配電網(wǎng)、配電網(wǎng)自動化、微電網(wǎng)技術(shù)及大量分布式電源的接入，使得配電網(wǎng)低頻振蕩、諧波、經(jīng)濟運行等問題不斷凸顯，相應(yīng)無功補償技術(shù)也得到擴展，并迅速發(fā)展壯大?；诖?，文章對配電網(wǎng)無功補償技術(shù)類型和作用進(jìn)行闡述，深入探究無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)中的實際應(yīng)用，以提高電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：無功補償技術(shù);配電網(wǎng);實際應(yīng)用

在配電網(wǎng)工程中，無功補償逐漸成為必不可少的組成部分，具有提高電網(wǎng)功率因數(shù)、供電效率，降低輸電線路損耗、改善供電環(huán)境的重要作用，然而我國部分區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)較為落后，存在無功補償設(shè)備不足、陳舊，無功分布不均衡等問題，輸電線路損耗嚴(yán)重，難以保障電能質(zhì)量，亟需進(jìn)行解決。

1 配電網(wǎng)無功補償技術(shù)類型和作用

無功補償，指無功率補償，其實質(zhì)是提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，繼而減少輸電線路及供電變壓器損耗，提高電能利用效率的一種方式[1]，其具體原理見圖1。在這其中，無功補償器占據(jù)十分關(guān)鍵的作用，科學(xué)合理配置補償設(shè)備，利用補償設(shè)備對電力輸送過程中產(chǎn)生的無功率電氣設(shè)備進(jìn)行補償，能有效提升配電效果，減低電網(wǎng)損害，但是，如果沒有依據(jù)實際電力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，如電壓負(fù)荷值、目標(biāo)功率、補償設(shè)備電容值、動靜類型等，以及不同電網(wǎng)負(fù)荷程度合理選擇補償設(shè)備，山西愛你就地補償、動態(tài)補償，不僅會提高電能損耗，還會對供電系統(tǒng)正常運行造成影響，難以滿足用戶正常用電需求。

配電網(wǎng)無功補償技術(shù)主要有配電線路補償、變電站補償、隨器補償、隨機補償、跟蹤補償[2]。其中，配電線路無功補償通過在線路桿塔上安裝電容器的方式來進(jìn)行無功補償，具有投資小、回收快、便于管理與維護(hù)的特點，主要用于負(fù)荷重、功率因數(shù)低的長線路;變電站補償是利用并聯(lián)電容器、靜止補償器等補償裝置在變電站集中補償?shù)姆绞?，具有便于管理與維護(hù)的特點?？偟膩碚f，無功補償技術(shù)具有降低電能損耗、優(yōu)化電能質(zhì)量、激發(fā)供電設(shè)備潛能、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性能等積極作用，在現(xiàn)代配電網(wǎng)中發(fā)揮著十分重要的現(xiàn)實作用。

2 無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)中的實際應(yīng)用

2.1 低壓分散無功補償技術(shù)

低壓分散補償技術(shù)，指在變壓器電壓較低的一端安裝補償設(shè)備，對電容器進(jìn)行分散固定容量補償，能有效增強配電網(wǎng)輸電及供電能力，具有明顯節(jié)能降耗作用，還能規(guī)避因集中補償容量過大導(dǎo)致的涌流問題[3]。其優(yōu)點是操作便捷、成本較低，電壓負(fù)荷較低時能避免補償過量問題;不足之處是需要人工投切，在一定程度上增加了人工失誤風(fēng)險，可能導(dǎo)致補償不足或過量補償問題。

2.2 低壓集中無功補償技術(shù)

低壓集中補償技術(shù)，指在配電變壓器低壓母線側(cè)，將低壓電容器與配電變壓器通過低壓開關(guān)連接在一起，通過無功補償設(shè)備和低壓母線無功符合大小對大容器進(jìn)行投切控制。其優(yōu)點在于操作簡單、便于維護(hù)、降低線損、提高配電利用率等，在無功補償中應(yīng)用范圍較為廣泛，但是采用這種方式無法實現(xiàn)電容器平滑調(diào)節(jié)，只能進(jìn)行整組投切。

2.3 變電站集中無功補償技術(shù)

變電站集中無功補償技術(shù)指，在變電站6至10kV高壓母線上集中安裝并聯(lián)電容器組，容量為主變?nèi)萘康?0至30%，以實現(xiàn)變壓器及變電站周圍集中無功補償，這種情況下補償裝置可以依據(jù)電網(wǎng)實際負(fù)荷大小，進(jìn)行自動投切，能顯著提升用戶功率因數(shù)。但是，在用電量及用電質(zhì)量要求不斷提高形勢下，這種方式存在無法顯著減少線路中電能損耗的不足。

3 無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用要點

3.1 嚴(yán)格遵守?zé)o功補償原則

目前，我國電力管理部門已經(jīng)認(rèn)識到無功補償技術(shù)應(yīng)用的重要意義，為施更好地體現(xiàn)無功補償?shù)男Ч岢隽藷o功補償?shù)幕炯夹g(shù)原則，具體如下：（1）分級就地平衡原則，無功補償具有較強專業(yè)性，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面規(guī)劃，做到分級補償和就地平衡，因此，在構(gòu)建配電網(wǎng)時，應(yīng)做好實現(xiàn)事前調(diào)研工作，全面考察配電網(wǎng)負(fù)荷情況、建設(shè)需求、應(yīng)用電氣設(shè)備類型和數(shù)量，對無功補償進(jìn)行全面規(guī)劃，確保實現(xiàn)配電網(wǎng)基本功效[4];（2）合理布局原則，要注重?zé)o功補償技術(shù)應(yīng)用的合理性，補償設(shè)備、補償容量及補償方式的合理性，將集中補償與分散補償相互融合，以分散補償為主，高壓及低壓補償相結(jié)合、動態(tài)和靜態(tài)補償相結(jié)合的方式，實現(xiàn)無功補償應(yīng)用目標(biāo);（3）分級就地平衡原則，充分論證無功補償方案，分析其影響因素、經(jīng)濟投入、實施難易程度，確定最佳分級補償方案，并且在進(jìn)行無功補償時，依據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況選擇對應(yīng)無功補償設(shè)備類型，合理計算無功補償容量，提升無功補償質(zhì)量。

3.2 準(zhǔn)確計算無功補償容量

在配電網(wǎng)中應(yīng)用無功補償技術(shù)時，需要根據(jù)其容量確定無功補償容量和安裝數(shù)量，最佳無功補償裝置容量一般為配電線路平均負(fù)荷功率的三分之二，其具體計算方式如下：（1）相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對配電線路進(jìn)行全面細(xì)致的考察，確定配電網(wǎng)安裝無功補償設(shè)備后能夠?qū)崿F(xiàn)的效果，確定無功補償依據(jù)，不同無功補償依據(jù)無功補償容量計算方式不同，以提高電壓為補償依據(jù)時，其計算公式如下：

（2）仔細(xì)考量補償細(xì)節(jié)，倘若需要對超過5KW的交流異步電動機進(jìn)行補償，可以采用隨機補償方式，其補償容量可依據(jù)電動機無功損耗容量;倘若需要對超過100KVA的10KV配電變壓器進(jìn)行補償，可采用自動投切補償方式，其補償容量可參考實際負(fù)荷性質(zhì)。

3.3 合理選擇無功補償設(shè)備

無功補償設(shè)備是配電網(wǎng)無功補償技術(shù)的關(guān)鍵，能夠選擇適宜無功補償設(shè)備、數(shù)量和安裝位置，與補償質(zhì)量息息相關(guān)[5]?，F(xiàn)如今，我國配電網(wǎng)常用無功補償設(shè)備包括靜止無功補償器、同步發(fā)電機、靜止無功發(fā)生器等，其中，靜止無功率補償器主要由電容器、投切電抗器、晶閘管等組成，倘若電壓發(fā)生變化，補償器可以快速調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)無功補償，并且，這種技術(shù)也可應(yīng)用在分相補償、存在三相不平衡負(fù)荷等環(huán)境中，但在投切過程中極易產(chǎn)生諧波，需要同時安裝濾波器進(jìn)行控制;在定額狀態(tài)運行時，同步發(fā)電機可產(chǎn)生無功功率，其計算公式如下：

靜止無功發(fā)生器，可以利用晶閘管進(jìn)行管理控制，將電容中直流電壓轉(zhuǎn)化為三相交流電壓，接入配電網(wǎng)中，合理控制發(fā)生器輸出電壓，能夠改變其感性、容性及零負(fù)荷的狀態(tài)，其優(yōu)勢在于無功功率注入明顯，不易產(chǎn)生諧波。

4 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)代配電網(wǎng)建設(shè)中，無功補償技術(shù)有著極其廣闊的應(yīng)用范圍和前景，合理應(yīng)用無功補償技術(shù)，對配電網(wǎng)高效高質(zhì)運行具有十分重要的作用，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強無功補償技術(shù)研究，依據(jù)實際情況合理選擇低壓分散無功補償、低壓集中無功補償及變電站集中無功補償技術(shù)，并嚴(yán)格遵守?zé)o功補償原則、準(zhǔn)確計算無功補償容量、合理選擇無功補償設(shè)備，最大限度發(fā)揮無功補償技術(shù)的價值，為我國供電事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

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