探析電力電網中的無功補償

耿鋒濤　王曉蕾

摘 要:在現代供電行業內部,功率因數是考核電網運行的重要指標之一,為了確保功率因數達到考核指標,保證電網供電的政策運行,無功補償就顯得尤為重要。本文著重對無功補償在電力電網中的應用進行分析。

關鍵詞:電力系統無功補償電容器

中圖分類號:TM714 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0086-01

在電力系統的運行過程中,電力變壓器、電力線路以及客戶用電設備都會給電力系統帶來大量的無功負荷,這些無功功率直接增加了線路電能損失和電壓損失,減低了電力系統的功率因數,影響了電力企業的經濟效益,無功補償是解決電力系統中無功負荷的一個行之有效的方法。

1 電力電網中無功補償的原因

隨著國民經濟的快速發展,國內的工業用電和生活用電不斷增加,需求的增加對供電系統提出了更高的要求,無功補償的運用,可以有效的降低電力電網的有功損耗,提高電力電網運行的科學性、經濟性。

無功補償設備可以有效的降低電網中的功率耗損,根據公式I=P/Ucos可知,其中電流與cos成反比,因此,按裝無功補償設備之后可以有效的提高功率因數,線路中的負荷電流降低,進而使有功功率的損耗有所降低,同時還可以減少電網中電壓的損失,提高電壓的質量,減少客戶的電費費用,減少設備投資。

由于無功補償可以減少無功功率在電網中的流動,降低線路和變壓器因為輸送無功功率而造成電能損失,安裝無功補償設備可以有效的降低電力網的損耗。而且無功補償可以提高功率因數,相對其他節能措施而言,是一項收效快、投資少的降損節能措施,它可以使電力系統少送無功功率,多送有功功率,而且可以在電力系統無功功率不足時,迅速提供無功功率。

2 電力電網中無功補償的使用

一般無功補償設備是在用戶的負載點或者配電室進行補償,供電部門會與用戶進行協商,鼓勵用戶在在用電處安裝無功補償設備,減少電費支出,進而提高功率因數,使功率因數符合考核標準。相關資料表明,無功功率約有40%在消耗在變壓器和電線線路,剩余的則消耗在客戶的用電設備中。為此,供電部門要與用戶加強溝通,共同做好無功補償設備的配置,保證電力資源的高效合理使用,減少能源浪費。

2.1 無功補償設備的選定

無功補償設備的選定要按照合理布局、就地平衡、全面規劃的原則,保證電力電網的無功補償取得最佳的經濟效益和社會效益。合理的無功補償設備容量設定是決定其是否能夠實現節能降耗的重要因素,在實際工作中,電力企業首先要根據不同的負荷情況,以及供電部門的要求確定無功補償后應該達到的功率因數,然后計算無功補償設備應具有的實際容量大小。

2.2 并聯電容器的無功補償

提高功率因數最常用的辦法就是與電感性負載并聯靜電電容器,并聯補償的電力電容器,根據電壓高低的不同內部接線也不同,高壓電容器組一般宜接成中性點不接地星形;低壓變壓器組一般接成三角形。目前我國使用的補償方式有單獨就地補償、低壓集中補償、高壓集中補償三種。

(1)單獨就地補償

相比其他兩種補償方式,單獨就地補償的補償范圍最大,補償效果也最好,電力企業一般優先采用這種方式進行補償。單獨就地補償的電容器組是使用電設備自身的繞組電阻來放電,它是將并聯補償電容器組裝在需要進行補償的用電設備附近,它可以直接補償安裝部位的變壓器和所有高低壓電線線路的無功功率。

單獨就地補償需要的投資費用較大,利用率較低,一般而言,當被補償的用電設備停止作業時,單獨就地補償的電容器組也會被切除,導致資源浪費。為此,它適用于一些經常運轉,負荷較平穩而且容量又大的設備,如,高頻電爐、感應電動機等等,以及一些雖然容量較小,但是數量多,長期穩定運行的機械設備,如熒光燈等。

(2)低壓集中補償

低壓集中補償主要用于補償高壓配電線路、電力系統以及車間變電所低壓母線前車間變電所的無功功率,可以使用專門的放電電阻或者白熾燈的燈絲進行放電,使用成本較低,運行和維修也比較方便安全,同時,它可以依據用戶的用電負荷水平的波動,投入相應的電容器,進行跟蹤補償。低壓集中補償的目的在于提高專用變壓器用戶的功率因數,投資費用和后期維護都是由專用變壓器用戶自己承擔。

(3)高壓集中補償

高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6～10kV母線上,因此,這種補償方式只能補償6～10kV母線前的所有線路的無功功率,而母線后的電線線路的無功功率得不到有效補償。但是相對而言,這種補償方式的投資較小,而且便于工廠進行集中管理和控制,同時對于工廠高壓的無功功率進行有效的補償,比較適用于大中型的工廠。

3 無功補償設備的使用管理

在進行無功補償設備配置和管理的過程中,堅持集中補償與分散補償相結合,以分散補償為主。對分散補償的配置要從實際出發,確保無功補償之后可以達到功率因數的審核標準,對于供電公司而言,無功補償設備過于分散,導致企業的設備維護量大,工作難度較大,為此,大多采用變電站集中補償和配變就地分散補償相結合的方式。另外,在無功補償過程中要堅持調壓與降損相結合,同時以降損為主,因為無功補償產生的最大的經濟效益和社會價值是降損,在一定程度上調整電壓只是為了保證電壓質量。特別是對于很多輕載運行的電線線路,由于電壓偏高,會導致配電變壓器的鐵損占線損的70%以上,這種情況下,就不宜再安裝電容,否則在線路電壓升高過快時,配電變壓器的損壞程度會進一步增加,使線損程度增大,為此,投切無功補償設備,使電網中的電力功率因數提高,減低電網的損耗。

能源建設是我國國民經濟建設的戰略重點之一,在進行能源建設的過程中,我國堅持貫徹實施科學發展觀,要求相關部門在加強能源開發的過程中,不斷提高資源的使用效率,使有限的能源發揮盡可能多的經濟效益,同時減少在使用過程中的能源浪費。為此,在電力電網內出現大負荷欠補償時,供電企業、發電企業和用電企業要協同合作,共同把無功補償工作搞好。電力電網通過無功補償節約電能,不僅可以降低工廠的生產成本,而且可以為國家積累更多的財富,促進國民經濟的快速可持續發展。

4 結語

電力電網中使用電容器進行無功補償,一方面,可以使電網中的功率因數和電壓在每個使用時段內都可以達到審核標準;另一方面,可以降低電網的有功損耗,節約電能,提高電網運行的合理性、科學性。無功補償的使用,可以促使電力企業進一步改善電能質量,節能降損,提高輸變電設備的有功出力,使有限的電能更好的為人民服務,為社會主義服務。

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