有載調壓和無功補償在煤礦配電網中的作用

文/李慶漢 潘國奇

有載調壓和無功補償在煤礦配電網中的作用

文/李慶漢 潘國奇

經過礦用電網建設與改造后，縣域35KV電網骨架及10KV配電網更加堅固和完善，大部分變電站都是設計為兩臺有載調壓主變并列運行，10KV母線一般都裝設無功集中補償裝置，其容量按主變容量的10%～15%設計。隨著煤礦用電負荷的提高以及用電性質的復雜化，致使電網的無功功率不足和無功分布不盡合理，從而造成系統電壓下降。

電壓的波動和無功負荷的變化直接影響電網電能質量，因此涉及到電壓如何調整，無功補償裝置的投入，無功電壓與優化等方面的技術問題。變電站的主要調壓手段就是通過調節有載調壓變壓器分接頭的位置和控制無功補償電容器來達到無功優化、提高電網電壓和降低線損的目的。

通過分析了解變壓器有載調壓和無功補償在配電網中的作用，并掌握怎樣通過兩者的合理調控來提高電網電能質量，能夠確保電網安全、穩定、經濟運行。

一、變壓器有載調壓在配電網中的作用

1.保持電壓穩定

變壓器存在阻抗，在功率傳輸中，將產生電壓下降，并隨著用戶側負荷的變化而變化。系統電壓的波動加上用戶側負荷的變化將引起電壓較大變動。在實現無功功率就地平衡的前提下，當電壓變動超過定值時，有載調壓變壓器通過調節分接頭，對電壓進行調整，并保持電壓的穩定。

2.保證電壓質量

供電變壓器的任務是直接向負荷中心供應電力，一次側直接接到地區供電網35KV或110KV。這類變壓器不但向負荷提供有功功率，也往往同時提供無功功率，而且一般短路阻抗也較大。隨著地區負荷變化，如果沒有配置有載調壓變壓器，供電母線電壓將隨之變化。因此，我國《電力系統技術導則(試行)》規定了“對110KV及以下變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用帶負載調壓方式”。

所以，對直接向供電中心供電的有載調壓變壓器，在實現無功功率分區就地平衡的前提下，隨著地區負荷增減變化，配合無功補償設備并聯電容器及低壓電抗器的投切，調整分接頭，以便隨時保證對用戶的供電電壓質量。

有載調壓變壓器可以保持電網運行在較高的電壓水平，優化了無功功率，從而降低了線損，提高了電網經濟效益。變壓器有載調壓雖然在一定的程度上能改變電網電壓，但無法改變無功需求平衡狀態：當系統無功功率不足時，負荷的電壓特性可以使系統在較低電壓下保持穩定運行，但如果無功功率嚴重缺乏時，為保持電壓水平而調節有載調壓變壓器分接頭，電壓暫時上升，將無功功率缺額全部轉移至主網，從而使主網電壓逐漸下降，嚴重時可能引發系統電壓崩潰。

二、無功補償裝置在配電網中的作用

1.功率因數補償，提高電壓質量

隨著工農業生產的不斷發展，加工生產服務行業用電設備多為電磁結構，需要大量的勵磁功率，致使用戶的功率因數滯后且較低，一般都會低于0.7以下，滯后的無功功率在配電網中流動不僅占用配電網容量，造成不必要的損耗，而且導致電網電壓降低。加裝并聯電容器補償裝置就近供給用戶或配電網所需要的滯后無功功率，減少在配電網中流失的無功功率，降低網損，從而改善電壓質量。

2.無功補償調壓

變電站10KV母線無功集中補償，其裝置主要包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要是平衡輸電網的無功功率，提高系統終端變電站的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。

變電站10KV母線無功集中補償容量和投切控制方式應考慮到滿足主變壓器自身的無功損耗和就近向配電線路前端輸送無功，以滿足配電線路前端（變電站附近）的無功負荷，為主變有載調壓維持系統電壓穩定提供保障。

三、變壓器有載調壓和無功補償裝置的合理調控

有載調壓變壓器可以帶負荷的情況下切換分接頭位置，從而改變變壓器的變比，起到調整電壓和降低損耗的作用。控制無功補償電容器的投切，可改變網絡中無功功率的分布，改善功率因數，減少網損和電壓損耗，改善用戶的電壓質量。以上兩種調節和控制的措施，都有調整電壓和改變無功分布的作用，但它們的作用原理和后果不同。利用改變有載調壓變壓器的分接頭位置進行調壓時，調壓措施本身不產生無功功率，但系統消耗的無功功率與電壓水平有關，因此在系統無功功率不足的情況下，不能用改變變比的辦法來提高系統的電壓水平，否則電壓水平調得越高，該地區的無功功率越不足，反而導致惡性循環。

所以在系統缺乏無功的情況下，必須利用補償電容器進行調壓。投補償電容器既能補充系統的無功功率，又可改變系統中的無功分布，從而有利于系統電壓水平的提高。因此必須把調節變壓器的分接頭與控制電容器組的投、切兩者結合起來，進行合理調控，才能起到既改善電壓水平，又降低網損的效果。

（作者單位：伊泰集團）

（責任編輯：李元）