關(guān)于低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響探討

周日炫

摘 要：通過(guò)介紹低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，分析了無(wú)功補(bǔ)償對(duì)線損的影響。分析得知，根據(jù)低壓線路的實(shí)際運(yùn)行情況采取有效的無(wú)功補(bǔ)償，能夠減少電能的損耗，保證供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；用電量；低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償；線損

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）19-0036-02

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)用電量正在不斷增加。電能在日常的生產(chǎn)、生活中應(yīng)用極為廣泛，是我國(guó)的主要能源之一。由于電力負(fù)荷的增長(zhǎng)和無(wú)功消耗的增加，導(dǎo)致在低壓配電網(wǎng)中出現(xiàn)功率因數(shù)較低的情況，造成了較大的線路損耗。因此，分析低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償概述

無(wú)功功率是電壓質(zhì)量的重要影響因素之一，其對(duì)電網(wǎng)具有一定的危害性，主要表現(xiàn)在以下三方面：①線路損耗。電網(wǎng)中的電流總量是無(wú)功電流和有功電流的矢量和，如果無(wú)功功率提高，則電流總量也會(huì)增加，進(jìn)而使線路損耗增加。②供電成本。電網(wǎng)中的無(wú)功功率與實(shí)際功率成正比。因此，當(dāng)無(wú)功功率提高時(shí)，發(fā)電機(jī)、電阻焊和電弧爐等電氣設(shè)備的容量也會(huì)隨之提高，這樣會(huì)提高用電成本。③電壓波動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)形成較大的無(wú)功功率，從而使電壓出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，這會(huì)供電質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致同一電網(wǎng)的其他用戶無(wú)法正常取電。

電力系統(tǒng)中的元件在輸送無(wú)功功率時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)兩端電壓的幅值差，且大部分元件和負(fù)載都會(huì)消耗大量的無(wú)功功率。因此，發(fā)電機(jī)長(zhǎng)距離傳輸無(wú)功功率的方式并不合理，應(yīng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，使需要消耗無(wú)功功率的區(qū)域自身可產(chǎn)生無(wú)功功率，這也是解決電壓質(zhì)量問(wèn)題的實(shí)質(zhì)和核心。實(shí)施低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償能減少功率和電壓的損失，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和傳輸能力，減少變壓器損耗，從而提高電力設(shè)備的利用率。

2 低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響

在同一線路中的并聯(lián)具有感性負(fù)荷和容性負(fù)荷裝置，當(dāng)感性負(fù)荷開始釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷會(huì)吸收能量；反之，感性負(fù)荷會(huì)吸收容性負(fù)荷釋放的能量。例如，變壓器和電動(dòng)機(jī)等需要的無(wú)功功率可以在電容器中得到補(bǔ)償，使能量得以轉(zhuǎn)換。通過(guò)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，能夠減少電網(wǎng)的無(wú)功功率，從而減少電壓損耗，提高電壓質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞桨醒a(bǔ)償、分散補(bǔ)償、高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償?shù)取Ｅc高壓補(bǔ)償相比，低壓無(wú)功補(bǔ)償具有投切靈活的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)變化的無(wú)功電流自動(dòng)投入或切除電容，從而起到平衡無(wú)功功率的效果。

在低壓電網(wǎng)中，存在電阻負(fù)載和感性負(fù)載，且電流滯后于電壓。在設(shè)置電容器的低壓線路時(shí)，如果電容器與負(fù)荷并聯(lián)，則電容器電流會(huì)在一定程度上抵消掉電感電流，這樣可提高功率因數(shù)。在公共臺(tái)區(qū)進(jìn)行低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償能夠降低臺(tái)區(qū)變壓器和低壓線路的功率損耗，從而減少電壓損失。要充分發(fā)揮低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔茫鶕?jù)功率因數(shù)合理選擇無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘俊４送猓蛪簾o(wú)功補(bǔ)償裝置可通過(guò)用戶變動(dòng)的無(wú)功負(fù)荷自動(dòng)投切電容器，從而達(dá)到補(bǔ)償效果。

2.1 智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置

智能化的無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)算電流、電壓、功率、諧波、功率因數(shù)、無(wú)功和有功等方面的數(shù)據(jù)，根據(jù)“動(dòng)作最少、補(bǔ)償最優(yōu)”的原則，明確電容器的容量，并通過(guò)開關(guān)控制輸出命令。該裝置的硬件主要包括轉(zhuǎn)換器、模擬量輸出、微處理器、顯示器、鍵盤、電網(wǎng)頻率跟蹤、通信接口和電容器陣列投切控制器等。

在采集數(shù)據(jù)時(shí)，低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置能通過(guò)全周傅式算法計(jì)算相角、電流和電壓幅值，并通過(guò)快速開方法進(jìn)行開平方處理。其中，控制無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)屬于多輸入、多輸出的閉環(huán)系統(tǒng)，會(huì)受到控制對(duì)象動(dòng)作次數(shù)的約束，因此，只能求得近似值。為了實(shí)現(xiàn)電容器最優(yōu)次數(shù)投切和無(wú)功補(bǔ)償，必須合理控制電容器的投切陣列，確保電壓合格，并改善傳統(tǒng)的無(wú)功、電壓九域圖算法。

目前，由于公共臺(tái)區(qū)變壓器并不具備有載調(diào)壓功能，所以，不需要調(diào)整變壓器的分接頭，其控制指標(biāo)即是功率因數(shù)。在檢測(cè)功率因數(shù)時(shí)，如果該數(shù)值在持續(xù)時(shí)間小于下限值，則需要按照實(shí)時(shí)計(jì)算的補(bǔ)償容量增加電容器陣列；如果該數(shù)值持續(xù)大于上限值，則應(yīng)將電容器陣列切除。在投切過(guò)程中，為了避免節(jié)點(diǎn)抖動(dòng)和投切震蕩，需要注意時(shí)間延遲。電容器陣列應(yīng)采用循環(huán)投切的方式，以免投入和切除的電容器不一致，導(dǎo)致投切不均衡。同時(shí)，應(yīng)防止電壓對(duì)電力用戶造成不良影響，可實(shí)施動(dòng)作判斷，一旦出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象，則應(yīng)強(qiáng)行切除相應(yīng)電容器陣列的容量。

2.2 低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償方案

在對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)主要集中在變壓器的低壓側(cè)，高壓側(cè)次之，并將補(bǔ)償度控制在電容器容量的20%～40%之間。電力企業(yè)必須嚴(yán)格根據(jù)規(guī)定進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。對(duì)于不在規(guī)定范圍內(nèi)的補(bǔ)償，比如低壓自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償，則應(yīng)根據(jù)低壓電網(wǎng)的具體運(yùn)行情況進(jìn)行。我們對(duì)北臺(tái)村的低壓出線進(jìn)行了試驗(yàn)，以確定該村的無(wú)功補(bǔ)償方案。該條線路的電能損耗為15%，線路末端的電壓較低，僅為190 V，且具有較大無(wú)功負(fù)荷，功率因數(shù)為0.75. 該條線路的長(zhǎng)度為500 m，生產(chǎn)用電較多，日常照明負(fù)荷較少。由于無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量負(fù)荷，所以，將智能化的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝在了線路的不同位置，以檢測(cè)低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響。

在試驗(yàn)中，負(fù)載較重的位置基本為生產(chǎn)企業(yè)。其中，主要消耗無(wú)功負(fù)荷的設(shè)備是電動(dòng)機(jī)，其他消耗均屬于生活負(fù)荷，包括日光燈、空調(diào)負(fù)荷和少量的電機(jī)等。由于負(fù)荷較重區(qū)域的功率因數(shù)和電壓較低，所以采用了分散補(bǔ)償?shù)姆绞健o(wú)功補(bǔ)償主要以負(fù)荷較大的地區(qū)為主，共安裝了2臺(tái)自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。試驗(yàn)結(jié)果表明，低壓自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償通過(guò)就地補(bǔ)償和分散補(bǔ)償，不僅減少了該地區(qū)低壓線路的損耗，還降低了變壓器和上級(jí)線路的損耗。此外我們發(fā)現(xiàn)，低壓線路越長(zhǎng)，則負(fù)荷越多、功率因數(shù)越低，進(jìn)行自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臏p損效果也就越好。此外，由于補(bǔ)償方式較為簡(jiǎn)便，通過(guò)推算或?qū)崪y(cè)負(fù)荷，可以得出負(fù)荷的分布情況，這樣能準(zhǔn)確地實(shí)施就地補(bǔ)償。

3 結(jié)束語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕