電力系統(tǒng)無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)越性

◎劉少榮

電力系統(tǒng)無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)越性

◎劉少榮

闡述了無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾裕绾螌?shí)現(xiàn)電力無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)和方法，無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和靜態(tài)補(bǔ)償?shù)挠腥秉c(diǎn)，動(dòng)態(tài)及靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。

無(wú)功補(bǔ)償作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要技術(shù)，對(duì)提高電力資源的使用效率，為我國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支持。如何提高無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的效用，進(jìn)而提高電網(wǎng)質(zhì)量，減少網(wǎng)絡(luò)損耗，是當(dāng)前我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題。無(wú)功負(fù)荷在電力系統(tǒng)中廣泛存在，無(wú)功負(fù)荷的產(chǎn)生原因很多，常見(jiàn)的主要在電力線路、電力變壓器及用電設(shè)備在使用過(guò)程中產(chǎn)生。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的大量無(wú)功功率，大大的降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，進(jìn)而成乘數(shù)的增大線路中電壓損失和能量損失，嚴(yán)重的影響著資源的使用效率與電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。無(wú)功補(bǔ)償即無(wú)功功率補(bǔ)償，主要目的是為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路損耗。無(wú)功分布是否合理還直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，不合理的無(wú)功分布造成的無(wú)功不足將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)低效，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致電壓崩饋等事故。無(wú)功過(guò)剩更會(huì)造成供電環(huán)境的惡化，進(jìn)而危害電力系統(tǒng)設(shè)備的正常、安全使用。綜上，有效的無(wú)功配置能有效的提高電氣使用，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。我公司是35KV變電所，其裝機(jī)容量是兩臺(tái)變壓器，其中1臺(tái)為3150KVA，另1臺(tái)為2000KVA，無(wú)功消耗及電網(wǎng)情況也是相當(dāng)不理想。

改造前電網(wǎng)的現(xiàn)狀

我公司由35KV經(jīng)過(guò)兩臺(tái)變壓器變成6KV，其中一臺(tái)3150KVA主要給中頻熔煉爐供電，另1臺(tái)2000KVA變壓器給生產(chǎn)動(dòng)力和生活供電，生產(chǎn)動(dòng)力主要有鑄造、鉚焊、金加工、鍛造、熱處理等設(shè)備動(dòng)力用電。在生產(chǎn)廠房處均安裝了低壓變壓器、低壓開(kāi)關(guān)柜及低壓就地動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器。6KV高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償是靜態(tài)補(bǔ)償，且補(bǔ)償未根據(jù)實(shí)際無(wú)功需求直接購(gòu)置安裝了一套500KVar無(wú)功補(bǔ)償器。該無(wú)功補(bǔ)償器一直采用靠人工調(diào)節(jié)，要么全部投入，產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償，要么全部退出，此時(shí)卻出現(xiàn)欠補(bǔ)償。不管是過(guò)補(bǔ)償還是欠補(bǔ)償，功率因數(shù)均達(dá)不到要求在0.83-0.85之間徘徊，整個(gè)小型電網(wǎng)的均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。整個(gè)小型電網(wǎng)如圖1

從圖1中可以看出3150KVA變壓器主要給中頻爐供電，2000KVA變壓器給生產(chǎn)動(dòng)力和生活供電，開(kāi)中頻爐時(shí)諧波治理裝置投入運(yùn)行，其功率因數(shù)可以達(dá)到0.9以上符合國(guó)家電網(wǎng)要求。存在的問(wèn)題主要在于2000KVA給生產(chǎn)動(dòng)力和生活供電上，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)白天生產(chǎn)動(dòng)力和生活用電的有功600KW左右，無(wú)功450KVar左右，功率因數(shù)0.8;晚上十點(diǎn)以后有功72KW、無(wú)功68KVar,功率因數(shù)0.76。將只有一個(gè)支路補(bǔ)償電容500KVar投入運(yùn)行時(shí)存在過(guò)補(bǔ)，否則欠補(bǔ)。

電網(wǎng)無(wú)功的危害

增加無(wú)功功率的有功損耗。供電線路中增加了無(wú)功功率的有功損耗，導(dǎo)致變送電設(shè)備、供電線路、用電設(shè)備發(fā)熱程度加重。

降低輸出端的電壓壓降。 增加了無(wú)功電流I，無(wú)功在供電線路上產(chǎn)生的電壓降U，導(dǎo)致供電線路末端的輸出端電壓進(jìn)一步降低。

降低用電設(shè)備的輸出功率。 因供電線路末端的輸出端電壓進(jìn)一步降低，致使用電設(shè)備的實(shí)際輸出功率P大大降低。

降低變送電設(shè)備的輸出容量。因變送電設(shè)備的負(fù)荷容量S中，增加了無(wú)功容量Q。致使變送電設(shè)備的有功輸出容量降低。

降低供電系統(tǒng)穩(wěn)定性、產(chǎn)生諧波分量。電網(wǎng)中的電流與電壓的相位不同相，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的諧波分量，導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)電壓不穩(wěn)定和諧波干擾增大。

降低供電系統(tǒng)穩(wěn)定性、產(chǎn)生諧波分量。功率因數(shù)過(guò)低導(dǎo)致供電局對(duì)用電部門(mén)進(jìn)行罰款。

改進(jìn)的方法

根據(jù)該小型電網(wǎng)的實(shí)際檢測(cè)有功和無(wú)功負(fù)荷數(shù)據(jù)，節(jié)省投資，同時(shí)能達(dá)到電能質(zhì)量綜合治理的效果和達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的出發(fā)，將原有靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置撤出，配置高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置HYDMSC容量為350KVAR,分3個(gè)支路（100+100+150KVAR），柜內(nèi)采用真空接觸器（電容專(zhuān)用型）投切。裝置可根據(jù)工頻系統(tǒng)負(fù)荷的無(wú)功功率和電網(wǎng)電壓的變化投切電容器。裝置采用先進(jìn)的自動(dòng)控制器，根據(jù)電壓優(yōu)先原則，以所需無(wú)功大小自動(dòng)投切電容器組。自動(dòng)投切由裝置內(nèi)的控制器控制，控制原則：電壓優(yōu)先，電容器組逐級(jí)投切。裝置有高可靠性的控制器按照模糊控制策略進(jìn)行電壓無(wú)功綜合控制。具有手動(dòng)、自動(dòng)控制功能，自動(dòng)與手動(dòng)互鎖，且自動(dòng)與手動(dòng)采用分體結(jié)構(gòu)，自動(dòng)控制部分能實(shí)現(xiàn)在線檢修，方便安全可靠。具體控制操作如圖2

該裝置不僅可以補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功，使功率因數(shù)平衡在0.94以上，

HYDMSC裝置的保護(hù)采用專(zhuān)用的濾波電容器組的數(shù)字化保護(hù)，功能完善，具有過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流保護(hù)功能等。且HYDMSC裝置提高功率因數(shù)及濾除諧波，可以自動(dòng)和手動(dòng)投切支路，當(dāng)2000KVA變壓器負(fù)荷小，甚至是空載運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制器判斷，投入一個(gè)支路;當(dāng)負(fù)荷大時(shí)，控制器根據(jù)判斷，投入兩到三個(gè)支路，滿足無(wú)功補(bǔ)償要求，提搞功率因數(shù)，穩(wěn)定電壓系統(tǒng)。其特點(diǎn)具有：a 控制裝置按電壓質(zhì)量要求自動(dòng)投切電容器，使母線電壓始終處于規(guī)定范圍。b 控制裝置應(yīng)能對(duì)電容器組自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化控制，根據(jù)電壓優(yōu)先的原則，以所需無(wú)功大小自動(dòng)投切電容器，使系統(tǒng)始終處于不過(guò)壓、不過(guò)補(bǔ)、無(wú)功損耗最小的狀態(tài)。c 控制裝置應(yīng)具備不同運(yùn)行方式自動(dòng)識(shí)別能力。d控制裝置能實(shí)現(xiàn)循環(huán)投切的控制方式，能對(duì)電容器組先投先切。e 具有手動(dòng)、自動(dòng)控制功能，自動(dòng)與手動(dòng)互鎖，在手動(dòng)投切時(shí)，控制器自動(dòng)閉鎖退出控制。f具備電壓優(yōu)先控制原則即電壓超高定值時(shí)，切除電容器組；電壓超低定值時(shí)，在保證不過(guò)補(bǔ)條件下投電容器組；和無(wú)功補(bǔ)償控制原則即無(wú)功欠補(bǔ)投電容器組；無(wú)功過(guò)補(bǔ)切電容器組，投電容器之前先探詢是否投后電壓超高限，再?zèng)Q定是否投電容（由軟件模糊理論分析決定）。

改進(jìn)達(dá)到的效果

空載運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)有功功率260.9KW,無(wú)功功率9.6KVAR,功率因數(shù)0.999，投

入一個(gè)電容器支路100KVAR；小負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)有功功率382KW,無(wú)功功率19.4KVAR,功率因數(shù)0.998，投入兩個(gè)電容器支路共100+100=200KVAR；大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)有功功率538.7KW,無(wú)功功率64.5KVAR,功率因數(shù)0.992，投入三個(gè)電容器支路共100+100+150=350KVAR。

通過(guò)改進(jìn)檢測(cè)和運(yùn)行一段時(shí)間后，達(dá)到了功率因數(shù)達(dá)到0.94以上；進(jìn)一步降低噪音、減少發(fā)熱，增加供電質(zhì)量，減少由于人為判斷而產(chǎn)生的安全事故；實(shí)現(xiàn)小型電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行電壓進(jìn)一步平穩(wěn)，滿足設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行的需求；使系統(tǒng)電流減少，增加了變壓器的有功出力，節(jié)約了能源，避免了每年20萬(wàn)元左右的罰款，不但節(jié)約了電費(fèi)，同時(shí)因?yàn)楣β室驍?shù)的提高還可以獲得電業(yè)局的獎(jiǎng)勵(lì)。

（作者單位：江西新鋼機(jī)械制造有限公司）