低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償探討

 

    摘　要：近年來，電力網(wǎng)中的無功問題也已逐漸引起人們的廣泛關(guān)注，無功功率增加會使功率因數(shù)偏低、系統(tǒng)電壓下降，使配電、輸電和發(fā)電設(shè)施不能充分發(fā)揮作用，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量惡化。本文對無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，介紹了無功補(bǔ)償?shù)淖饔煤脱a(bǔ)償方法，

 

    關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng);無功補(bǔ)償

 

    一、無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

 

    無功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運(yùn)行所不可缺少的部分。長期以來，我國低壓配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱、線徑小、設(shè)施老化，負(fù)荷電流大，自然功率因數(shù)低，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電壓質(zhì)量不易控制，無功功率靠上級電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送，得不到跟蹤，降低了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大里的非線性和沖擊性負(fù)載接入電網(wǎng)，在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生諧波、電壓波動和閃變，造成電網(wǎng)電壓波形畸變，三相負(fù)荷不平衡，供電質(zhì)量下降，影響電網(wǎng)及用戶設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，準(zhǔn)確測量無功、諧波等系統(tǒng)參量，并合理補(bǔ)償和治理就顯得尤為重要。所以，電力部門大力推廣無功就地補(bǔ)償裝置，其意義是十分明顯的。

 

    二、無功補(bǔ)償原理

 

    電動機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無功功率。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個(gè)周期內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無功功率。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。無功功率在電力網(wǎng)元件中流動，將會在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率。

 

    將電容器和電感并聯(lián)在同一電路中，電感吸收能量時(shí)，電容器釋放能量;而電感放出能量時(shí)，電容器吸收能量。因此能量就只在它們之間交換，即感性負(fù)荷所吸收的無功功率，可由電容器所輸出的無功功率中得到補(bǔ)償。因此把由電容器組成的裝置稱為無功補(bǔ)償裝置。因采用無功補(bǔ)償措施后，電源輸送的無功功減少，將使電力網(wǎng)和變壓器中的功率損耗下降，從而提高了供電效率。無功補(bǔ)償?shù)哪康木褪翘岣唠娋W(wǎng)的功率因數(shù)，即提高有用功在電網(wǎng)發(fā)出功率中的比例。

 

    三、低壓無功補(bǔ)償方法

 

    (1) 隨機(jī)補(bǔ)償

 

    隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少，配置靈活，維修簡單等優(yōu)點(diǎn)。為防止電動機(jī)退出運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生自激過電壓，補(bǔ)償容量一般應(yīng)大于電動機(jī)的空載無功負(fù)荷，通常推薦

 

    UN——額定電壓

 

    IO——電動機(jī)空載電流

 

    QC——補(bǔ)償電容器容量

 

    對于排灌電動機(jī)等所帶機(jī)械負(fù)荷軸慣性大的電動機(jī)，補(bǔ)償容量可適當(dāng)增大，可大于電動機(jī)空載無功負(fù)荷，但要小于額定無功負(fù)荷。由于排灌電動機(jī)總是在帶有水泵機(jī)械負(fù)載的情況下斷電，這時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)速將急劇下降，即使補(bǔ)償容量略大于電動機(jī)空載無功負(fù)荷，也不會產(chǎn)生自激過電壓。一般的，電動機(jī)的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)大于1000h，選用隨機(jī)補(bǔ)償比其他方式更經(jīng)濟(jì)。用戶的補(bǔ)償投資可在 1～2 年內(nèi)全部收回，補(bǔ)償電動機(jī)無功負(fù)荷效果更佳。

 

    (2) 隨器補(bǔ)償

 

    隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。農(nóng)網(wǎng)配電變壓器，尤其是綜合用戶配電變壓器，普遍存在負(fù)荷輕和“大馬拉小車”現(xiàn)象，在負(fù)荷低時(shí)接近空載。配電變壓器的空載無功是電網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分。對于輕負(fù)載配電變壓器而言，這部分損耗占供電量的比例較大，導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)增高。由于隨器補(bǔ)償在低壓側(cè)，故而接線簡單，維護(hù)管理方便，且可以有效地補(bǔ)償配電變壓器空載無功，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器的利用率，降低無功網(wǎng)耗，是目前補(bǔ)償配電變壓器無功的有效手段之一。隨器補(bǔ)償只能補(bǔ)償配電變壓器的空載無功功率 Q0，如果補(bǔ)償容量 QC>Q0，則在配電變壓器接近空載時(shí)將造成過補(bǔ)償，因此推薦選用 QC=(0.95~0.98)Q0。

 

    (3) 跟蹤補(bǔ)償

 

    跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況將低壓電容器組補(bǔ)償在用戶配電變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償方式。補(bǔ)償電容器組的固定連接組可起到跟隨器補(bǔ)償?shù)淖饔茫a(bǔ)償用戶自身的無功基荷，投切電容器組用于補(bǔ)償無功峰荷部分?？紤]到電動機(jī)投運(yùn)的不同時(shí)率和單臺電動機(jī)補(bǔ)償容量的限制等因素，采用跟蹤補(bǔ)償比隨機(jī)、隨器補(bǔ)償能獲得更好的補(bǔ)償效果，而且不需要提高補(bǔ)償度，并可適當(dāng)調(diào)整各組電容器的運(yùn)行時(shí)間，使其壽命相對延長，從而降低電器的購置更新費(fèi)用。

 

    跟蹤補(bǔ)償投切方式分為自動投切和手動投切兩種。手動投切通過人工投切各組電容器，達(dá)到改變補(bǔ)償容量的作用，該方法適用于時(shí)間上呈一定規(guī)律變化的負(fù)荷。由于用戶負(fù)荷有一定的波動性，采用人工手動投切補(bǔ)償電容不能及時(shí)跟隨無功負(fù)荷的變化，不能始終保持功率因數(shù)和電壓質(zhì)量所要求的指標(biāo)，使電容補(bǔ)償達(dá)不到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益。因此，誕生了與無功補(bǔ)償電容配套的自動投切裝置。自動投切是微電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用?？刂破鞲鶕?jù)測得的電力參數(shù)，計(jì)算出當(dāng)前電網(wǎng)所需的無功補(bǔ)償量，并輸出指令來控制電容器組的投切，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)哪康摹?/div>