低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式的探究

顏暢平

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 臺山 529200）

低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償當(dāng)前得到了電力行業(yè)企業(yè)的積極關(guān)注，供電企業(yè)也加大了對無功補(bǔ)償方式的研究力度。經(jīng)過實踐總結(jié)得出，配網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)不僅能夠維護(hù)電壓的安全，提高電壓供應(yīng)質(zhì)量，同時也能夠控制供電成本，達(dá)到節(jié)能降損等目標(biāo)。從整體上維護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全。從當(dāng)前來看，低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償依然存在多方面的問題，影響了配網(wǎng)的高效運行，必須加大對配網(wǎng)無功補(bǔ)償方式的研究力度，打造出科學(xué)的補(bǔ)償模式。

一、無功補(bǔ)償?shù)幕驹砼c重要作用

配網(wǎng)系統(tǒng)中，因為一些特殊電器元件的配置，例如：電容元件等等，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)了有功與無功功率，后者自身不會耗費能量，然而，會造成電能損耗問題，從而對配網(wǎng)系統(tǒng)帶來不良影響。假設(shè)配網(wǎng)系統(tǒng)的電流量上升，電壓下降，此時的電能損耗會更高。因此，科學(xué)分配無功補(bǔ)償容量，使無功潮流得到合理布置，提高功率因數(shù)，從而能夠有效控制配網(wǎng)內(nèi)部的各種損耗，同時也能夠?qū)?yīng)確保電器設(shè)備功能與作用的高效發(fā)揮。

1 控制線路的有功損耗

如果通過線路的電流為I，該線路電阻對應(yīng)的有功功率損耗，可以通過以下公式算出：

其中：

V ——電壓；

R ——電阻；

I——電流；

ΔP1——有功損耗。

當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)造、參數(shù)等保持恒定時，且有功功率P保持不變時，配網(wǎng)線路的ΔP1和cos2φ之間呈負(fù)相關(guān)，這樣有效控制了有功損耗。

2 控制電壓損耗

配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓損耗應(yīng)該用以下公式來表示：ΔV=PR+QX/V，在該公式中，

P ——有功功率損耗；

Q——無功功率損耗；

R——電阻；

X——電抗。

假設(shè)并聯(lián)電容器QC發(fā)揮補(bǔ)償作用，對應(yīng)公式則變?yōu)椋害=PR+（Q-QC）X/V

當(dāng)該線路得到無功補(bǔ)償，則有效控制了電壓損耗。

3 確保設(shè)備被高效利用

電器設(shè)備的功率因數(shù)應(yīng)該利用下面的公式來計算：

其中 S 代表電源設(shè)備容量，如果線路的電壓與電流處于穩(wěn)定不變狀態(tài)， 那么 cosφ和P之間成正比。

二、低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償優(yōu)化配置的原則

配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部，無功功率呈現(xiàn)出某種變化、流動的特點，無功功率在某種程度上維護(hù)了配網(wǎng)的正常、安全、合理運轉(zhuǎn)。所以，必須積極控制其流動性，只有這樣才能有效維護(hù)配網(wǎng)的安全穩(wěn)定，提高其運行質(zhì)量。因此，無功補(bǔ)償可以本著“分層次、分地域進(jìn)行補(bǔ)償，就地平衡”的理念，具體應(yīng)該把握好以下方面：

1 維護(hù)配網(wǎng)整體和部分之間的平衡統(tǒng)一。因為一旦無功電源的布置、安裝不科學(xué)，就很容易造成配網(wǎng)局部地區(qū)無功電力的不平衡，從而帶來大規(guī)模的無功功率流動現(xiàn)象，加劇了配網(wǎng)的無功損耗。

2 調(diào)動電力部門與用戶的雙重力量。無功補(bǔ)償需要雙方的有效配合，力爭實現(xiàn)無功的就地補(bǔ)償與平衡，供電部門要同用戶建立溝通和聯(lián)系，本著大體的無功功率的需求，來調(diào)動雙方的無功補(bǔ)償積極性，從而有效控制配網(wǎng)無功功率，提升用戶電壓。

同時，還要重點做好配網(wǎng)降損與調(diào)壓工作，低壓配電補(bǔ)償為主體，輔助其他補(bǔ)償方式，最終實現(xiàn)配網(wǎng)的無功補(bǔ)償。

3 分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償共同努力。應(yīng)該重點發(fā)揮分散補(bǔ)償?shù)淖饔?，要使無功補(bǔ)償一方面實現(xiàn)配網(wǎng)的整體平衡，另一方面又要維護(hù)部分的平衡。電力部門與用戶端齊頭并進(jìn)，共同參與支持補(bǔ)償，從而實現(xiàn)分散與集中補(bǔ)償共同促進(jìn)的目標(biāo)。所謂的集中補(bǔ)償就是將大型的補(bǔ)償裝置配置于變電站，發(fā)揮大型補(bǔ)償作用。分散補(bǔ)償則與此相反，是針對于配網(wǎng)中的局部地區(qū)實施的分散式補(bǔ)償。

三、低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償中的問題分析

1 無功補(bǔ)償容量不足

從目前的供電系統(tǒng)來看，有很多公共變壓器，其數(shù)量也在持續(xù)上升，然而，其內(nèi)部缺少充足的無功補(bǔ)償容量，從而加劇了有功損耗規(guī)模，而且這種大型的公共變壓器被利用的次數(shù)和程度都相對有限，其工作和作用得不到充分發(fā)揮，不僅造成了資源浪費，同時，因為各個用電客戶端的無功補(bǔ)償缺少一致性，使得補(bǔ)償缺乏科學(xué)性、合理性。

2 不合格的無功補(bǔ)償設(shè)備

當(dāng)前，大多數(shù)無功補(bǔ)償設(shè)備的無功信號選擇方式主要為：隨意選擇一項；一相電流、余下的兩相電壓，將這種無功信號的選擇模式作為參照，來決定投切容量，然而，這其中存在一些問題和弊端，具體體現(xiàn)為：非采樣相補(bǔ)償不足或者補(bǔ)償過度。而且對于投切容量的選擇，也存在一些問題和弊端，通常是根據(jù)功率因數(shù)來對應(yīng)決定電容器的鏈接與拔除，由于電容器容量級差較大，則會在很大程度上影響投切的準(zhǔn)確度，甚至出現(xiàn)投切次數(shù)過多的問題。

3 集中補(bǔ)償規(guī)模過大

這種補(bǔ)償模式的適用范圍相對有限，一般是針對于配網(wǎng)以及變壓器來說的，能夠有效控制無功功率損耗。卻對用戶一端產(chǎn)生的有功損耗起不到太大的控制作用?？偟膩砜?，在集中補(bǔ)償模式下，用戶一端的無功損耗沒有得到有效控制，事實上也就無法達(dá)到節(jié)能降損、減排等目標(biāo)，總體上也達(dá)不到良好的補(bǔ)償效果。

四、無功補(bǔ)償?shù)哪Ｊ胶头椒?/h2>

1 補(bǔ)償模式

補(bǔ)償模式的選擇要盡量實現(xiàn)無功就地平衡，具體可以選擇隨機(jī)補(bǔ)償與隨器補(bǔ)償，這兩種補(bǔ)償模式，具體的操作方法如下：

第一，隨機(jī)補(bǔ)償。將電容器和電機(jī)聯(lián)系起來，再優(yōu)選出合適的控制裝置與保護(hù)設(shè)備，使他們和電機(jī)共同投切，這種補(bǔ)償形式往往能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。一般來說，如果小于30千瓦線路應(yīng)該選擇固定補(bǔ)償，相反，則應(yīng)該讓固定補(bǔ)償、動態(tài)補(bǔ)償同步進(jìn)行。這其中所涉及到的補(bǔ)償容量公式為：

式中：

QC——無功補(bǔ)償容量；

Ue——電機(jī)額定電壓；

Io——電機(jī)空載電流。

第二，隨器補(bǔ)償。當(dāng)線路＜50kvA時，單純進(jìn)行空載固定補(bǔ)償，相反，則適合選擇固定補(bǔ)償與動態(tài)補(bǔ)償相互配合、共同促進(jìn)的補(bǔ)償模式。

2 補(bǔ)償方法

主要的無功補(bǔ)償方法包括以下幾大類：

第一，固定補(bǔ)償。

固定補(bǔ)償是立足于配網(wǎng)整體實施的補(bǔ)償模式，是對配網(wǎng)系統(tǒng)的綜合衡量、全面考慮，例如：通過分析配網(wǎng)各項年平均參數(shù)，參照無功的分布特點來對應(yīng)有針對性地?fù)袢o功補(bǔ)償點，而且保證各點投入一定的電容量，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保、控制成本的效果。固定補(bǔ)償方法的優(yōu)勢體現(xiàn)在：維護(hù)了整個配網(wǎng)的高效運行，降低了補(bǔ)償成本，維護(hù)了配網(wǎng)無功潮流的平衡。其缺點體現(xiàn)為：無法徹底解除電壓波動現(xiàn)象。

第二，手動補(bǔ)償。

所謂的手動補(bǔ)償，就是將多個電容器按照一定的規(guī)律、規(guī)則和順序，有效地組合起來，以此來改善并優(yōu)化補(bǔ)償容量。這種補(bǔ)償方法一般適合用配網(wǎng)負(fù)荷不穩(wěn)定、容易發(fā)生波動的情況。不足之處體現(xiàn)在：實施過程相對復(fù)雜，因為分組工作相對繁瑣，而且不同電器設(shè)備質(zhì)量較重、占地較大，是一項高專業(yè)、高技術(shù)、高體力的工作，同時，只能圍繞采樣點參數(shù)來計算，無法獲得理想的補(bǔ)償成效。

第三，自動補(bǔ)償。

自動補(bǔ)償是現(xiàn)代化信息技術(shù)、自動化技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。是將微電子技術(shù)運用在配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部。參照傳感器中的信息，控制器負(fù)責(zé)計算數(shù)據(jù)，得出不同階段配網(wǎng)所需要的無功補(bǔ)償量，對應(yīng)科學(xué)調(diào)整電容器組的投切，從而實現(xiàn)及時、有效補(bǔ)償。

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，自動補(bǔ)償技術(shù)得到了全新的發(fā)展，最為典型的就是功率因素自動補(bǔ)償系統(tǒng)的發(fā)明和應(yīng)用，其具體的運行原理如圖1所示。

圖1

五、低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償優(yōu)化模式與最佳配置

1 優(yōu)化模式

經(jīng)過對不同配網(wǎng)補(bǔ)償方式的分析，綜合對比來看，低壓配網(wǎng)的無功補(bǔ)償適合選擇2/3法則來實現(xiàn)補(bǔ)償模式的發(fā)展和優(yōu)化。具體體現(xiàn)為：選定某一電源線路，確保其處于無功負(fù)荷狀態(tài)下，對其實施三等份劃分，那么其2/3的地方就是最適合配置無功補(bǔ)償裝置。

2 最優(yōu)配置

最優(yōu)配置的前提是，科學(xué)、合理地定位無功補(bǔ)償設(shè)備的位置，并正確地選擇補(bǔ)償容量。實際可以從以下方面來把握：

第一，依據(jù)2/3法則來優(yōu)化配置無功補(bǔ)償設(shè)備，使其處于主線無功負(fù)荷2/3的地方。第二，科學(xué)標(biāo)識出不同線路上的無功負(fù)荷的分布狀況，再將一個分叉主線對應(yīng)變化為兩個。第三，經(jīng)過變化得到的兩條無分叉主線各自來做好最優(yōu)配置。

現(xiàn)階段，低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償已經(jīng)得到了供電部門的充分重視，由于其主要存在于10kV變電站內(nèi)部，補(bǔ)償不足容易對變電站系統(tǒng)帶來多方面的問題，例如：無功功率損耗、線損、供電服務(wù)水平下降等等，這些問題必須引起充分的重視，加大對電網(wǎng)的設(shè)計與規(guī)劃力度，采取科學(xué)、合理的無功補(bǔ)償方法，來實現(xiàn)對配網(wǎng)的優(yōu)化，這樣不僅能夠維護(hù)配網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行，同時，也能夠確保配網(wǎng)的安全、有效運轉(zhuǎn)，也能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

結(jié)語

低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償方式的選擇與優(yōu)化不僅能夠維護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，同時，也能夠提高供電質(zhì)量，提高供電服務(wù)水平。

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