淺談無功補償在配網(wǎng)的應(yīng)用

譚達權(quán)

摘要：有效的利用無功補償可以達到降損與節(jié)能的優(yōu)良效果。但無功功率的傳輸也可能在電網(wǎng)中產(chǎn)生壓降和能量損失，因此應(yīng)強調(diào)合理利用無功補償技術(shù)，盡可能降低無功的不利影響。文章從無功補償?shù)脑沓霭l(fā)，論述了無功補償對改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量和降損節(jié)電的效果，并對技術(shù)運用中已出現(xiàn)的一些問題及解決方法進行探討。

關(guān)鍵詞：無功補償；合理利用；配網(wǎng)應(yīng)用

中圖分類號：TM714 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0125-02

無功功率補償是指在電網(wǎng)系統(tǒng)中的變電站或者在用電終端用戶的系統(tǒng)里增設(shè)無功功率電源這樣的一種技術(shù)措施。其功能在于穩(wěn)定電網(wǎng)中無功功率的變動，以提高電壓水平減小傳輸過程中的損耗并提升電網(wǎng)的動態(tài)性能。合理的應(yīng)用無功補償裝置可以顯著的提高電網(wǎng)質(zhì)量，但不當(dāng)?shù)氖褂脜s有可能會造成諧波加大、電壓波動等問題。本文主要從幾種不同的補償方案及各方案實施過程中遇到的問題及處理方法來討論如何合理的將無功補償裝置應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中。

1 幾種不同的無功補償方式

1.1 高壓集中式補償

高壓集中式補償主要是指在變電站的10千伏母線上架設(shè)高電壓的并聯(lián)電容裝置，其目的在于通過對空載時無功損耗的補償來降低無功功率所占用變壓器的量，最終得以提升電能的質(zhì)量。該補償方式主要用到并聯(lián)電容器、定頻相機和靜止補償器等裝置。通過記錄輸電網(wǎng)的功率等參數(shù)來尋找可提高之處從而提升電網(wǎng)質(zhì)量及終端變電裝置的無功功率損耗。由于該補償方式將裝置直接連接于變電所的母線，其自身管理及維護十分便利，但對于大型、復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，其作用十分有限，故主要用于小型的配電網(wǎng)降損中。

1.2 分散式補償

除集中式補償之外，還可采取分散式安裝電容器的方法，補償裝置分別安裝在各條10千伏配電線路上，其原理與集中式相同。由于多增加了補償裝置，其降損效果更為明顯，但成本隨之增大，而且并聯(lián)電容器相距變電站較遠(yuǎn)，給管理及維護帶來諸多不便。因此，不可一味追求降損而盲目在各條線路上增設(shè)裝置。一般來說，需遵從以下幾點要求：第一，補償點宜少不宜多；第二，補償方式從簡；第三，一次補償量需適中，因補償量取決于電容器之?dāng)?shù)目，補償量越大所需裝置越大，占用桿上空間，可能導(dǎo)致安全的問題；第四，盡量便于管理和維護。

1.3 隨器補償

隨器補償方式是在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置電容器，以補償變壓器的漏磁及空載兩種無功功率。是目前廣泛運用于公用變壓器上的一種補償方式。其補償裝置一般采取自動投切的方法，根據(jù)功率等因素來進行自動化處理，有時也以穩(wěn)定電壓水平位為判斷依據(jù)來處理。線路的電壓水平由電網(wǎng)整體的情況來調(diào)控，但在電壓出現(xiàn)過高或過低的情況時，其無功投切量無法保證，可能與實際需求偏差較大，此時會出現(xiàn)過補償或欠補償?shù)那樾巍?/p>

1.4 隨機補償

該方式是理論上最有效的補償方式，可最大化達到無功功率的即時平衡。但由于其存在地點分散、管理困難、用電負(fù)荷不穩(wěn)定等種種情況，其實用性較低。特別在管理及維護方面，要求終端用戶自覺的維護及保養(yǎng)，因此，短期內(nèi)投入實際運用可能性不大。

1.5 低壓側(cè)補償

相比于隨器補償，低壓側(cè)補償是將電容裝置設(shè)置于低壓母線上，通過自動化控制投切的方式補償?shù)蛪涸O(shè)備的無功損耗。該方式只作為隨器補償及隨機補償之后備方式。

以上五種方式之各有優(yōu)缺點，應(yīng)用方面也稍有不同，若從其有功損耗量來排序，隨機補償最優(yōu)，隨器補償次之，而低壓側(cè)補償又次之。站在經(jīng)濟及降損效果的角度來看，隨機補償和隨器補償?shù)某杀据^低，且效果也很好。但若實際大規(guī)模投入運用，隨機補償操作難度大，可行性低。因此，當(dāng)前我國經(jīng)濟開發(fā)區(qū)大規(guī)模采用的是隨器補償方式，尤其在對整體電網(wǎng)進行改造時充分利用該方式實現(xiàn)無功功率補償。

2 各類補償方式在實際運用中出現(xiàn)的問題及解決方法

隨著無功補償技術(shù)的發(fā)展，各類補償方式也越來越豐富，最初的靜態(tài)補償方式到如今的動態(tài)補償、從有觸點到無觸點投切，都積累了一定的經(jīng)驗。但是在這過程中，也出現(xiàn)了一系列的問題，值得從業(yè)者進行總結(jié)以避免類似的情況再次出現(xiàn)。

2.1 無功補償?shù)膬?yōu)化問題

當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)中，無功補償?shù)闹攸c主要在于用戶終端，集中關(guān)注于終端用戶的使用情況。但是對于整個電網(wǎng)系統(tǒng)的總體降損而言，必須要站在全網(wǎng)的角度來經(jīng)行補償，通過記錄全網(wǎng)的流量，找出最需要補償?shù)牟糠郑龠x擇最佳的容量及地點從而確定整個電網(wǎng)系統(tǒng)的補償方式。使整個補償方式效益最大化。要完成這樣的優(yōu)化，難點在于大量的數(shù)據(jù)采集與計算，各單位之間需要密切的配合及溝通，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并需要大量的資金投入以達到硬件需求。

2.2 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題

近年來，在數(shù)據(jù)采集方面，電網(wǎng)系統(tǒng)全面推行自動化技術(shù)，采購了各類配電自動化設(shè)備，并成立配電網(wǎng)監(jiān)控中心，使得數(shù)據(jù)的采集工作取得了長足的進步。以廣東電網(wǎng)為例，絕大多數(shù)用戶都已安裝了多功能電子表，這一裝置可實現(xiàn)對用戶功率因數(shù)的實時監(jiān)控，管理人員可在第一時間發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)的失常并立即采取相關(guān)手段予以解決。但是，自動化收集的數(shù)據(jù)也并非萬無一失，有時也會有不良數(shù)據(jù)的影響。一般來說，此類問題主要由于通信模塊在傳輸過程中受到干擾、采集過程中電力變化過于頻繁或某一條或幾條數(shù)據(jù)通道臨時性阻塞等原因所導(dǎo)致。這都將使得收集來的數(shù)據(jù)有時不準(zhǔn)確。解決此類問題的關(guān)鍵在于優(yōu)化自動化設(shè)備，利用智能的處理平臺來辨識數(shù)據(jù)與校核，確保數(shù)據(jù)之真實性。

2.3 諧波的處理問題

對線路進行無功補償時，如何處理諧波是一個必須要考慮的因素。對于電容器來說，雖然其本身自帶有抗諧波設(shè)計，能夠應(yīng)對強度較弱的諧波影響，但是在使用過程中，電容器自身也存在放大諧波的現(xiàn)象。放大的諧波不僅威脅到電容器本身的使用壽命，更嚴(yán)重在于放大了整個系統(tǒng)的諧波干擾。因此必須對諧波干擾進行處理，目前較多使用的方法是在無功補償?shù)攸c檢測諧波程度，在較大諧波處增設(shè)濾波裝置來減輕影響。

2.4 電流倒供的問題

對于無功補償?shù)牧浚坏┛刂撇划?dāng)，將會出現(xiàn)多余無功電流倒供回電網(wǎng)之情形，是電力系統(tǒng)所不容許發(fā)生的情況，無功電流倒供不僅不能降損反而會增加電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，對電網(wǎng)安全產(chǎn)生巨大隱患。對于使用固定電容器補償方式的用戶，特別需要注意在負(fù)荷過低時發(fā)生這類情況。

2.5 補償量的設(shè)定問題

無功補償?shù)牧繜o論過多或過少，都會產(chǎn)生不利的影響，這使得在設(shè)定補償量時必須要有一個全局的考慮。依照以往運行過程中得經(jīng)驗，最佳的補償容量一般在25%左右，并不宜超出15%～35%之范圍。不可根據(jù)某部分線路的缺額來設(shè)定補償量。

2.6 設(shè)備的選擇問題

選擇無功補償設(shè)備的關(guān)鍵在于了解其特性及特點，在條件允許的情況下應(yīng)選用自帶投切功能的設(shè)備。補償設(shè)備的管理及維護也是設(shè)備選擇的關(guān)鍵，由于其存在數(shù)目大、設(shè)置地點多的情況，故選擇高品質(zhì)易維護的設(shè)備可大大減少工作量。另外，在不同地質(zhì)及氣候條件下還需考慮當(dāng)?shù)氐奶攸c。如青藏高原地區(qū)必須要考慮補償設(shè)備在高海拔地區(qū)能否正常工作的問題。總而言之，設(shè)備的選擇必須結(jié)合補償設(shè)計與當(dāng)?shù)貙嶋H情況。

3 結(jié)語

在現(xiàn)階段，能源的產(chǎn)量不斷下降，必須通過提高產(chǎn)能的效率來完成社會的需求量。這就對于電力系統(tǒng)的合理生產(chǎn)調(diào)配方式做出了很大的要求。同時在生產(chǎn)過程中對于安全方面要格外的重視。在本文中，就無功補償技術(shù)做出了詳細(xì)的介紹，由于其提升電壓穩(wěn)定性及降低損耗的優(yōu)點，已經(jīng)成為電網(wǎng)運行中必不可少的一個環(huán)節(jié)，優(yōu)化補償方案、提高功率因數(shù)并選取合理的無功補償量，是今后無功補償技術(shù)發(fā)展的方向。

參考文獻

[1] 靳龍章，丁毓山.電網(wǎng)無功補償實用技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2003，30（15）：101-105.

[2] 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：水利電力出極社，2004，21（12）：137-139.

[3] 劉介才.工廣供電[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009，29（31）：159-163.

[4] 張必成，畢艷玲.無功補償方案的探討[J].農(nóng)村電氣化，2002.12（17）：189-192.endprint