配電系統(tǒng)動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用研究

李文修 王光利

摘 要：自改革開放以來，高壓、大功率電力設(shè)備逐漸應(yīng)用于電力系統(tǒng)當(dāng)中，且相關(guān)電力技術(shù)日漸完善，電力電子裝置在系統(tǒng)中的積極作用得到了充分展現(xiàn)，有效保障了系統(tǒng)安全性。然而電網(wǎng)中的電力電子裝置運(yùn)行中會造成諧波污染，且功率因數(shù)降低，增加了電網(wǎng)負(fù)荷，降低了電能質(zhì)量。文章將從動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)方式等入手，深入分析和研究其在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)；諧波；應(yīng)用

前言

電力事業(yè)現(xiàn)代化、信息化發(fā)展趨勢下，電力部門愈發(fā)重視有功電耗的降低，效果并不明顯，特別是在電弧爐、電焊機(jī)等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，在很大程度上增加了高次諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生的嚴(yán)重污染，且導(dǎo)致電壓波形發(fā)生畸變，直接降低了電能質(zhì)量。而動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)作為一項新型技術(shù)，以其自身穩(wěn)定性等優(yōu)勢，在恒定功率等方面發(fā)揮著積極作用，同時能夠減小諧波電流對系統(tǒng)產(chǎn)生的消極影響。因此加強(qiáng)對該項技術(shù)在配電系統(tǒng)中應(yīng)用的研究具有現(xiàn)實意義。

1 動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)概述

無功補(bǔ)償主要分為動態(tài)及靜態(tài)兩種方式。前者主要是根據(jù)負(fù)載情況安裝固定容量補(bǔ)償電容及電感，后者與前者不同，主要是隨著感性或者容性變化，切換補(bǔ)償電容容量、電感量等達(dá)到補(bǔ)償目的[1]。而其中動態(tài)補(bǔ)償具有實時性、高效等特點，能夠幫助改善和提高功率因數(shù)，且能夠顯著降低線路損耗。

目前，該項技術(shù)廣泛應(yīng)用于輸電系統(tǒng)波阻抗補(bǔ)償、負(fù)載無功補(bǔ)償中。其在實踐中能夠連接并控制無功功率，根據(jù)實際情況第一時間做出反應(yīng)，發(fā)出或者吸收無功功率，將系統(tǒng)中的獨(dú)立的節(jié)點電壓整合到一起，形成一個整體。在科學(xué)技術(shù)支持下，動態(tài)無功補(bǔ)償發(fā)展相對成熟，在具體應(yīng)用中，僅需要利用相關(guān)裝置，較為方便，且可靠性很高，未來，將成為配電網(wǎng)絡(luò)管理的必然選擇。

2 具體應(yīng)用研究

基于當(dāng)前電力用戶無功功率需求變化情況來說，配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方式主要由多種方式構(gòu)成。配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，是由配電設(shè)備、用戶等組成，其運(yùn)行效率高低直接決定電能質(zhì)量。具體來說，可以從以下幾個方面入手：

2.1 變電站方面

變電站是配電網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的一部分，其能夠改變電壓場所，并借助不同的電壓等級配電線路，為用電用戶提供高質(zhì)量電能。變電站在運(yùn)行過程主要采取分級和就地補(bǔ)償兩種途徑。其中就地補(bǔ)償，主要是指結(jié)合無功功率需求進(jìn)行補(bǔ)償，以此達(dá)到降線損的目標(biāo)[2]。在具體應(yīng)用中，要想達(dá)到降低主變壓器與負(fù)荷側(cè)方面的無功損耗的目的，可以設(shè)置容性無功補(bǔ)償裝置。并在具體執(zhí)行過程中，觀察變壓器容量的具體情況，按照主變壓器容量取值范圍進(jìn)行配置，一般來說為10%-30%，從而為變電站更好地為用戶提供電能奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.2 配電線路方面

配電線路作為電力系統(tǒng)有序運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，其運(yùn)行安全性、可靠性直接決定線路性能的發(fā)揮。針對配電線路，該項技術(shù)在其中的應(yīng)用，主要是利用分支線路平衡無功功率，同時補(bǔ)償無功消耗，從而降低配電線路與主干線傳輸?shù)臒o功損耗。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，還應(yīng)加強(qiáng)對一些補(bǔ)償點及容量的有效控制，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定完成設(shè)定目標(biāo)。在選擇補(bǔ)償點時，應(yīng)選擇負(fù)荷較小的分支線；而選擇分組補(bǔ)償容量過程中，應(yīng)結(jié)合分支線路中配電變壓器空載無功率情況進(jìn)行選擇。

2.3 系統(tǒng)設(shè)備方面

設(shè)備運(yùn)行過程中，受到環(huán)境等方面的影響，將會削減大量的電能，因此應(yīng)將該項技術(shù)引入到其中。對于設(shè)備的動態(tài)無功補(bǔ)償來說，主要體現(xiàn)在四個方面：一是利用電容器，將其與固定濾波器整合到一起，達(dá)到事半功倍的降低低壓側(cè)母線電壓的目標(biāo)。同時，針對濾波來說，還可以適當(dāng)增添設(shè)備，保持無功功率穩(wěn)定性。二是對斷路器、投切電容器進(jìn)行補(bǔ)償處理，操作較為簡單，且能夠獨(dú)立安裝在設(shè)備上。具體來說，利用電容器組，在電容器組中安裝熔斷器，以在出現(xiàn)短路情況下，實現(xiàn)對設(shè)備的保護(hù)。在進(jìn)行合閘作業(yè)過程中，受到電容器過電壓過高的影響，為了降低電流沖擊力與串聯(lián)諧振現(xiàn)象，可以采取電抗器進(jìn)行串聯(lián)處理[3]。三是充分借助有源濾波器，電流形成建立在電力電子裝置基礎(chǔ)上，而利用設(shè)備對諧波電流、負(fù)序電流相位等進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)抵消功率目標(biāo)。該種方式更為靈活、且調(diào)節(jié)效果更為明顯。四是利用晶閘管與濾波器的連接，調(diào)控電抗器中的感性電流，促使其能夠與容性無功補(bǔ)償電流相互影響，最終達(dá)到抵消功率的目標(biāo)。在具體應(yīng)用中，工作人員固定濾波器，并減少晶閘管的數(shù)量，增強(qiáng)前者的性能，且實現(xiàn)對設(shè)備磁飽和程度的有效控制。

2.4 用戶方面

配電系統(tǒng)運(yùn)行的最終目標(biāo)是為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)電能。而受到諸多因素的影響，用戶使用的設(shè)備也會對電能質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。因此應(yīng)積極引進(jìn)該項技術(shù)，結(jié)合用戶需電實際情況，實現(xiàn)對用戶方面的動態(tài)無功補(bǔ)償。具體來說，可以從三個方面入手：首先，集中方式。在配電變壓器高壓側(cè)等設(shè)備上，利用集中補(bǔ)償方法，減少變壓器無功功率，同時就地補(bǔ)償變壓器的無功損耗。通過自動追蹤無功負(fù)荷的運(yùn)行，在補(bǔ)償容量方面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，降低配電站輸電線路及變電站等方面的電能消耗。其次，個別方式，主要是在獨(dú)立設(shè)備上安裝電容器，通過電動機(jī)實現(xiàn)功率投入及推出，實現(xiàn)對設(shè)備自身的無功損耗，從而減少配電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗[4]。最后，分散方式，應(yīng)對電容器進(jìn)行合理分組，并對每組設(shè)備設(shè)置母線，構(gòu)成多組分散補(bǔ)償?shù)姆绞胶头椒ǎ瑢崿F(xiàn)各個車間的無功補(bǔ)償目標(biāo)。

現(xiàn)階段，動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用還有待完善，應(yīng)建立完善的宣傳機(jī)制，節(jié)約用電量的同時，提高用戶用電效率，從源頭上避免電力資源浪費(fèi)的情況。同時還應(yīng)重視無功電流傳輸時流經(jīng)的變壓器及線路造成的功率等情況，而針對共同變壓器機(jī)組負(fù)荷過大情況，可以在配電網(wǎng)低壓端設(shè)置電容組，最終促使設(shè)備實現(xiàn)有效補(bǔ)償目標(biāo)。另外，隨著通信技術(shù)在配網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，其中一些較為先進(jìn)的終端能夠考慮設(shè)備的可持續(xù)使用，采取標(biāo)準(zhǔn)接口，與配網(wǎng)自動化系統(tǒng)有機(jī)連接，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況及時作出響應(yīng)，選擇高效的補(bǔ)償方式等，從而提高控制有效性。

3 結(jié)束語

根據(jù)上文所述，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展為電力事業(yè)改革帶來了諸多發(fā)展機(jī)遇，但同時也提出了更大的挑戰(zhàn)。電力企業(yè)在向用戶提供高質(zhì)量電能的同時，還應(yīng)不斷增強(qiáng)配電系統(tǒng)安全、可靠性，提升配電網(wǎng)絡(luò)整體穩(wěn)定性。在實踐中，相關(guān)人員要明確認(rèn)識到動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的重要意義，并結(jié)合實際情況，明確配電網(wǎng)絡(luò)各個環(huán)節(jié)存在的問題，并采取合理方式實現(xiàn)對電網(wǎng)的降耗升壓處理。另外，目前動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用還不夠完善，我國相關(guān)部門還應(yīng)加大對該項技術(shù)的研究力度，促使其與技術(shù)深度結(jié)合，發(fā)揮合力。

參考文獻(xiàn)

[1]胡明紅.動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013（1）：27-30+52.

[2]辛余.輸配電系統(tǒng)動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的研究[J].硅谷，2013（20）：71+48.

[3]孔令俊.無功補(bǔ)償技術(shù)在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（4）：66-67.

[4]楊陽.淺談動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011（2）：130+140.