變電設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式探析

崔英羽

摘要：近年來社會(huì)用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。電壓是當(dāng)今衡量電能質(zhì)量的重要質(zhì)量指標(biāo)。電壓對于電路的整體操作很有著很重要的意義。通過正確對電壓值進(jìn)行管理和控制，可以有效減少出現(xiàn)線路損壞的現(xiàn)象，在很大程度上能夠確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并為居民提供充足的電力。無功電的強(qiáng)度是決定電壓質(zhì)量的重要因素，通過適當(dāng)?shù)貙o功電力進(jìn)行管理和控制，可以有效地提高用電水平。通過正確實(shí)施變電設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式，可以增加電網(wǎng)的使用效果，節(jié)省有限的電能源，并促進(jìn)能源優(yōu)化分配。本文就變電設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式展開探討。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)計(jì);無功補(bǔ)償;優(yōu)化

引言

無功補(bǔ)償技術(shù)是利用無功補(bǔ)償設(shè)備提供的無功來補(bǔ)償系統(tǒng)缺少的無功功率，或吸收系統(tǒng)多余的無功功率維持無功平衡。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)不同需求采用不同的補(bǔ)償裝置及策略，來使得系統(tǒng)無功功率達(dá)到平衡狀態(tài)，從而維持電壓穩(wěn)定、降低網(wǎng)損和提升功率因數(shù)。

1無功功率的意義及無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

電氣設(shè)備的功率分為有功功率、無功功率和視在功率。電氣設(shè)備要想正常工作，就需要一個(gè)能使它做功的功率，這個(gè)功率就是有功功率、即對外做功的功率。而無功功率用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率，即對外不做功，所以被稱之為“無功”。電網(wǎng)中的有電磁線圈的電氣設(shè)備不僅需要消耗有功功率，還需要無功功率，有繞組的電氣設(shè)備如變壓器、電抗器、接觸器的工作原理都是電磁感應(yīng)原理，即都需要有一個(gè)磁場才能工作、才能進(jìn)行電磁能量的轉(zhuǎn)換，在交換的過程中必然會(huì)產(chǎn)生電流，這個(gè)電流就是無功電流，有無功電流就會(huì)消耗無功功率。因此無功功率決不是無用功率，如果離開了無功各種電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不會(huì)變換電壓，正常運(yùn)行時(shí)，如果電網(wǎng)中的無功功率不夠用，電氣設(shè)備就沒有足夠的無功功率，就不能建立維持正常工作的磁場，即用電設(shè)備就不能維持在額定電壓下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，電能質(zhì)量就得不到保證。用電設(shè)備工作效率下降，還有可能使系統(tǒng)崩潰。現(xiàn)總結(jié)無功功率對發(fā)電、供電、用電產(chǎn)生的諸多不良影響：根據(jù)視在功率、有功功率和無功功率的關(guān)系可知，從電源發(fā)出在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臒o功功率越多，則電源發(fā)出的有功功率就會(huì)變少;由于無功功率的增大會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)降低，使電氣設(shè)備的效率不能充分發(fā)揮;電網(wǎng)中過多的傳輸無功功率將造成變壓器及線路的電壓降增大，使電網(wǎng)電壓偏移增大。

2變電設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式探析

2.1調(diào)相機(jī)設(shè)計(jì)

變電設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償裝置的調(diào)相機(jī)設(shè)計(jì)是過去使用的最為廣泛的設(shè)計(jì)方式。特別是，無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)裝置調(diào)相機(jī)應(yīng)用程序主要用于將相機(jī)與設(shè)備和生成器同步。所有無功功率都通過勵(lì)磁作用被電氣系統(tǒng)接收，當(dāng)勵(lì)磁作用消失時(shí)，電力系統(tǒng)可以將感應(yīng)電磁場重新傳輸出去，以獲得最高無功功率。因此，在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償結(jié)構(gòu)時(shí)，重要的是配置和控制驅(qū)動(dòng)的控制設(shè)備，以使電壓吸收或設(shè)備正確輸出或與同步電氣系統(tǒng)執(zhí)行，最大限度保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但是，由于同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，所以無功補(bǔ)調(diào)相機(jī)的投影會(huì)在使用過程中會(huì)造成很大的功率損耗。

2.2電抗器設(shè)計(jì)

電抗器的設(shè)計(jì)主要用于電抗性負(fù)載?；旧蠈㈦娍蛊鞑⒙?lián)以獲得無功補(bǔ)償效果，使用此設(shè)計(jì)方式，可以提高感應(yīng)無功功率利用率，以使感應(yīng)電功率與電力系統(tǒng)的容性功率出現(xiàn)平衡。無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)方式注重減少在傳輸過程中損耗過多電壓。但是，如果在無功補(bǔ)償中使用電抗器設(shè)計(jì)，則當(dāng)負(fù)載容量隨線路容量增加而主電源系統(tǒng)感應(yīng)的電抗性降低時(shí)，可以保證電抗器內(nèi)的電壓平衡。電抗器內(nèi)的平衡反應(yīng)可以防止電力系統(tǒng)內(nèi)部電壓的升高，從而保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3基于模糊-改進(jìn)型PI控制的SVG與LC協(xié)調(diào)控制策略

SVG+LC無功補(bǔ)償系統(tǒng)在進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)時(shí)需達(dá)到以下3點(diǎn)：（1）負(fù)載無功突變時(shí)，LC來不及動(dòng)作，SVG要快速實(shí)時(shí)響應(yīng)，然后LC啟動(dòng)有級(jí)投切，SVG逐漸減少輸出對所缺無功精確補(bǔ)償。（2）系統(tǒng)補(bǔ)償無功達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，SVG需要保留足夠的無功補(bǔ)償余量，為下次的負(fù)載無功突變做準(zhǔn)備。（3）盡量保持SVG直流側(cè)電壓Udc不變，以提升裝置的響應(yīng)速度和補(bǔ)償精確度。為滿足以上控制目標(biāo)，本文提出了如圖1所示的協(xié)調(diào)控制方案，圖中Qsvg為SVG的無功輸出值，Qc為一臺(tái)LC的無功輸出值，Qsvg的最大無功輸出值為Qc，K為系統(tǒng)中未運(yùn)行的LC組數(shù)，Qlim為SVG的初始限值，Qlack為LC投入運(yùn)行后系統(tǒng)所缺無功。其控制策略首先檢測LC組數(shù)的投切狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)任意相電壓U?[0.95p.u.，1.05p.u.]時(shí)，而SVG輸出已達(dá)容性上限時(shí)，若站內(nèi)有LC沒有投入運(yùn)行，則可根據(jù)無功功率缺額投入相應(yīng)的組數(shù)，若LC均處于閉合狀況，則可將SVG的輸出容性上限逐漸上調(diào)，為了使SVG保持有充足的無功余量，一般SVG容性上限的峰值不高于負(fù)載額定容量的一半，處于這種協(xié)調(diào)控制策略下，SVG的無功輸出值根據(jù)系統(tǒng)電壓的變化實(shí)時(shí)調(diào)整，同時(shí)留有充足的備用余量應(yīng)對負(fù)載無功的突變，該協(xié)調(diào)控制策略下的補(bǔ)償效果時(shí)序圖見圖2。

4變電設(shè)計(jì)中應(yīng)用無功補(bǔ)償應(yīng)該注意的問題

4.1無功補(bǔ)償電路運(yùn)維及安全

對于無功補(bǔ)償電路，必須定期進(jìn)行維護(hù)。維護(hù)工作要對整個(gè)供配電系統(tǒng)一起進(jìn)行，維護(hù)周期是每天定時(shí)巡查兩次，每季度停電檢查一次，每半年清潔設(shè)備一次;配電室要求做到恒溫恒濕，防潮防塵防鼠。停電檢查的項(xiàng)目包括：隔離總開關(guān)、保險(xiǎn)、交流接觸器、控制繼電器、指示電路，各連接線等是否良好;阻流圈，電容器組是否正常，必要時(shí)要測量其參數(shù);人工試驗(yàn)控制器工作是否正常，各項(xiàng)正常后才可投入自動(dòng)運(yùn)行。

4.2防止電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧振

居民的日常生活中的使用電情況直接取決于電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定。此外，電網(wǎng)問題不僅明顯影響人們的正常生活，而且還可能阻礙某些項(xiàng)目的完成。但是，由于電力系統(tǒng)的總體覆蓋范圍較大，并且在成本、修護(hù)和操作方面存在問題，因此無法預(yù)估損失，即使能夠控制空間，但也存在無法避免的人員問題。鑒于當(dāng)前情況，有必要采取某些措施以避免出現(xiàn)更為嚴(yán)重的后果，通過增加有線設(shè)備的數(shù)量并控制其質(zhì)量的方式，可以減少風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

結(jié)語

合理地選擇配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置，可降低電網(wǎng)的消耗。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)無功功率的大小確定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償容量及安裝方式，應(yīng)按照“全面設(shè)計(jì)規(guī)劃﹑合理布局、分級(jí)分層補(bǔ)償﹑就地平衡”的原則。我國的用電狀況表明我國仍存在電力分配不均的現(xiàn)象。無功補(bǔ)償裝置在有效改善電網(wǎng)質(zhì)量和傳輸效率以及減少電網(wǎng)運(yùn)行過程中的損失方面起著重要作用。通過在變電設(shè)計(jì)中很好地設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償裝置，可以有效地維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，也可以促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展并可以維護(hù)人們正常的用電生活。因此，必須建立完善的監(jiān)管制度來提高變電運(yùn)行管理水平以取得最大的補(bǔ)償效益，綜合運(yùn)用發(fā)揮各種補(bǔ)償方式的長處，真正做到變電無功功率最優(yōu)化

參考文獻(xiàn)

[1]陳幼國.10kV配電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償研究[J].湖北電力，2019，12.

[2]王乙伊.低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式的研究[J].廣東電力，2019，2.

[3]陳慧湘.淺談無功補(bǔ)償在電力工程配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].沿海企業(yè)與科技，2020，4.

[4]李宏仲.地區(qū)電網(wǎng)無功補(bǔ)償與電壓無功控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[5]雒浪，吳杰康，楊秀菊，等.新能源環(huán)境下配電網(wǎng)無功電壓協(xié)調(diào)優(yōu)化[J].廣東電力，2019，31（6）：54?60.