低壓配電網(wǎng)無功補償探討

 

    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。本文對無功補償?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀進行了論述，介紹了無功補償?shù)淖饔煤脱a償方法，

 

    關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng);無功補償

 

    一、無功補償?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)遠距離輸送，得不到跟蹤，降低了電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，大里的非線性和沖擊性負載接入電網(wǎng)，在運行時產(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)濟運行。因此，準確測量無功、諧波等系統(tǒng)參量，并合理補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償裝置，其意義是十分明顯的。

 

    二、無功補償原理

 

    電動機和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個周期內(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，電容器釋放能量;而電感放出能量時，電容器吸收能量。因此能量就只在它們之間交換，即感性負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償。因此把由電容器組成的裝置稱為無功補償裝置。因采用無功補償措施后，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、低壓無功補償方法

 

    (1) 隨機補償

 

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

 

    UN——額定電壓

 

    IO——電動機空載電流

 

    QC——補償電容器容量

 

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

 

    (2) 隨器補償

 

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

 

    (3) 跟蹤補償

 

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

 

    跟蹤補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，達到改變補償容量的作用，該方法適用于時間上呈一定規(guī)律變化的負荷。由于用戶負荷有一定的波動性，采用人工手動投切補償電容不能及時跟隨無功負荷的變化，不能始終保持功率因數(shù)和電壓質(zhì)量所要求的指標，使電容補償達不到應(yīng)有的經(jīng)濟效益。因此，誕生了與無功補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)，計算出當(dāng)前電網(wǎng)所需的無功補償量，并輸出指令來控制電容器組的投切，達到實時補償?shù)哪康摹?/div>