探究10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計

郭必純

（廣州固源電力工程設(shè)計有限公司珠海分公司 廣東珠海 519000）

1 引言

無功補(bǔ)償裝置在變電所中應(yīng)用廣泛的，箱變、臺架變、配電房設(shè)計中均需要配置無功補(bǔ)償裝置，且需要滿足應(yīng)有的補(bǔ)償要求。在箱變、臺架變、配電房安裝無功補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)，從而可以滿足居住區(qū)人們的持續(xù)穩(wěn)定供電，進(jìn)一步的降低電能的損耗，最終提高人們的生活水平以及達(dá)到節(jié)約電能的目的，因此本論文從10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計出發(fā)，盡可能的滿足設(shè)計需求，從而可以提高電功率。然而在運(yùn)行過程中極易導(dǎo)致無功功率欠補(bǔ)、過補(bǔ)等問題的出現(xiàn)，進(jìn)而使配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性受到不良影響。為解決上述問題，無功自動補(bǔ)償裝置逐漸在10kV配電線路中得到了較為廣泛的應(yīng)用，為配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的提升帶來了新的契機(jī)。無功自動補(bǔ)償裝置具有補(bǔ)償效率較高、回收較快的應(yīng)用優(yōu)勢，在10kV配電線路中具有較高應(yīng)用價值。

2 10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計的重要意義

隨著社會的不斷進(jìn)步，人們對電力的需求逐年增長，從而造成了電力系統(tǒng)負(fù)荷功率負(fù)擔(dān)過重，諧波源和負(fù)載不平衡，已經(jīng)對人們的生活造成了困擾，急需一種新型的方法來應(yīng)對上述問題，科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，為新方法創(chuàng)造了一個比較好的前景，近些年來，國家在電子技術(shù)方面發(fā)展迅猛，無功補(bǔ)償和電網(wǎng)諧波治理新技術(shù)取得的新突破，解決了以前很多的問題，雖然配電在電網(wǎng)的過程中起到重要的作用，但是損失也是極其之高的，而無功補(bǔ)償在這上面可以很好的降低損耗，并且很好的提高輸電質(zhì)量。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，雖然充分考慮到無功優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)以及規(guī)劃，但是對操作優(yōu)化上的設(shè)計卻很少的進(jìn)行考慮，因此本論文從10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計出發(fā)，充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的作用，從而實現(xiàn)全網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)度，最終提高電功率。

3 10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計的注意事項

圖1 無功補(bǔ)償裝置

低壓無功補(bǔ)償裝置設(shè)計的過程中，無功功率的電能質(zhì)量和需量需要充分的進(jìn)行考慮，無功自動補(bǔ)償裝置一般采用的是智能型免維護(hù)方式，此設(shè)備的優(yōu)勢很多，例如，可以自身進(jìn)行過零投切，另一方面，還可以進(jìn)行分相補(bǔ)償，無功補(bǔ)償裝置應(yīng)該安裝在配電器低壓的一側(cè)，無功補(bǔ)償?shù)娜萘恳残枰鶕?jù)配變?nèi)萘縼磉M(jìn)行（大于配變?nèi)萘康?5%），在分相補(bǔ)償和循環(huán)投切控制的過程中，采用晶閘管一交流接觸器復(fù)合投切電容器型式，此外，在整個過程中，一般采用微處理器進(jìn)行精確的測量，從而對系統(tǒng)進(jìn)行全方面的控制。電容器的選擇也尤其重要，最大程度的選擇干式、自愈式阻燃型電容器，電容的偏差降到最低，溫度最高能達(dá)到55℃，電容器應(yīng)該選用低壓塑殼式斷路器，這樣在一定程度上可以起到保護(hù)的作用，其次電容器進(jìn)行分組的時候應(yīng)該設(shè)置熔斷器，任何情況下，保證供電的安全，電壓質(zhì)量穩(wěn)定與否也直接對供電產(chǎn)生重要的影響，一般情況下用對稱性和正弦和其他指標(biāo)對電壓質(zhì)量進(jìn)行衡量，保證供應(yīng)能力的大幅度的提高以及無功補(bǔ)償?shù)碾娙萘亢皖l率的正常運(yùn)行，這種方式的進(jìn)行，通常有三種方法，分別為賠償，補(bǔ)償和地方組補(bǔ)償。另一方面，電容器的并聯(lián)方式優(yōu)點和缺點并從，優(yōu)勢在于，采用武功補(bǔ)償，操作簡單，成本也比較低，方式靈活多變，然而，他的缺點在于系統(tǒng)諧波放大比例嚴(yán)重失調(diào)，如果情況嚴(yán)重的話，會出現(xiàn)并聯(lián)諧振的危害。

4 配電網(wǎng)無功基本特點與現(xiàn)狀

近些年來，國家在電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展中投入了較大的資金，最大可能對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和保證設(shè)備更好的運(yùn)行，然而，現(xiàn)階段，我國在配電網(wǎng)無功方面技術(shù)還達(dá)不到很好的要求，低于電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，其次，我國主要采用的方法是變電站二次側(cè)集中補(bǔ)償，缺乏一些必要的先進(jìn)設(shè)備，再者，設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，無功補(bǔ)償缺額大，更重要的是裝備的設(shè)置安排的及其不合理，因此我國現(xiàn)階段無功優(yōu)化方面還是存在著較大的缺陷，配電線路方面能量也大幅度的損失，輸電線路上電壓特別低，亟需要對電網(wǎng)方面存在的問題進(jìn)行解決，因此，從以上方面來講，10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置缺乏自動化，補(bǔ)償功能也不完善，綜上所述，10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化設(shè)計是十分必要的。

5 無功補(bǔ)償裝置中智能無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計要求

無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化設(shè)計是有特別明確的要求的，要求輸電系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，不會存在震蕩的現(xiàn)象，而且最重要的是要達(dá)到補(bǔ)償?shù)墓δ苄ЧＲ虼耍O(shè)備在選擇的時候需要格外的注意，最好能夠與電容器進(jìn)行完美的組合。其次，在設(shè)計的時候需要認(rèn)真分析配電系統(tǒng)三相的無功功率，使其滿足智能化的設(shè)備要求，而且保證用戶可以進(jìn)行循環(huán)的智能選擇。智能低壓復(fù)合開關(guān)的選擇也是十分關(guān)鍵的，一般需要滿足以下要求：①在設(shè)計的過程要起到過零投入和過零關(guān)斷的效果；②在設(shè)計的過程中需要保證開關(guān)起到穩(wěn)定諧波和涌流的關(guān)鍵作用，并且一定要使能耗大大的降低，電網(wǎng)能夠很好的進(jìn)行抵抗作用，干擾的作用盡量降到最低；③需要具有鎖閉保護(hù)等等。

6 配電網(wǎng)10kV線路無功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實施

本論文主要針對的是10kV線路無功優(yōu)化來進(jìn)行討論，10kV線路根據(jù)電壓的使用情況進(jìn)行分散補(bǔ)償，此外根據(jù)電路的開關(guān)對電腦進(jìn)行調(diào)度，設(shè)備的GPRS也要根據(jù)測得的電壓來進(jìn)行設(shè)計，從開關(guān)的電容指令來調(diào)整電容器的上限和下限，進(jìn)而對電壓以及功率因數(shù)參數(shù)進(jìn)行全方面的控制。

7 無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計

圖2 無功優(yōu)化智能系統(tǒng)

7.1 無功補(bǔ)償系統(tǒng)的簡介

無功補(bǔ)償系統(tǒng)主要是指的是再任何情況和情形下，都可以對設(shè)備的自身情況進(jìn)行實時監(jiān)控，再通過局域網(wǎng)，服務(wù)器系統(tǒng)和GPRS，從而進(jìn)行補(bǔ)償裝置的通信連接和運(yùn)行，另一方面對現(xiàn)場補(bǔ)償裝置視如何進(jìn)行運(yùn)行的情況從而進(jìn)行控制以及獲取，在數(shù)據(jù)庫中，即時將訪問實時的數(shù)據(jù)來進(jìn)行訪問。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)將會被系統(tǒng)管理者進(jìn)行提取和分析，最終以Excel表格的功能方式將數(shù)據(jù)自動生成報表。

7.2 無功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無線集控系統(tǒng)

無功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無線集控系統(tǒng)主要是通過遙控器從而對無功補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的綜合管理，通常情況下該項技術(shù)包括各個方面，比如運(yùn)輸數(shù)據(jù)，無線通訊，智能化等等，主要是通過應(yīng)用智能手機(jī)芯片，電信通訊系統(tǒng)以及處理器等等從而對顯示器進(jìn)行控制。無功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無線集控系統(tǒng)采用的是大規(guī)模集成電路技術(shù)，此技術(shù)的優(yōu)點在于微型控制，同時也可以抵抗干擾，具有十分齊全的功能，而且運(yùn)行的比較穩(wěn)定，操作方便，安裝簡便，此技術(shù)連接的軟件使用也是方便簡單。

7.3 系統(tǒng)組成

無功補(bǔ)償系統(tǒng)主要是由上級和下級兩級微機(jī)控制組成，上級負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控，下級負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程通信。從無功補(bǔ)償系統(tǒng)的運(yùn)行來觀察，主要監(jiān)測無功功率補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)以及實時的電壓等等因數(shù)，根據(jù)電力方法對能力補(bǔ)償電容進(jìn)行計算，從一定程度上來說，對于微機(jī)遠(yuǎn)程通信傳輸是比較有利的。

8 結(jié)論

圖3 補(bǔ)償裝置電容器補(bǔ)償單元

本論文主要從10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計的重要意義以及注意事項，配電網(wǎng)無功基本特點與現(xiàn)狀，無功補(bǔ)償裝置中智能無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計要求，配電網(wǎng)10kV線路無功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實施，無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計，10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置效益分析等等這幾個方面來進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從而我們了解到在10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計中需要重點關(guān)注補(bǔ)償點，包括補(bǔ)償點的位置以及容量等等一些電力的因素，然而電力系統(tǒng)中補(bǔ)償點的設(shè)計過程中，需要考慮許許多多的問題和因素，例如無功補(bǔ)償系統(tǒng)要進(jìn)行上下位機(jī)的數(shù)據(jù)的交換以及通過遙控通信從而對電容器進(jìn)行控制，補(bǔ)償點的采集主要是通過下位機(jī)進(jìn)行全方位的采集，電壓也在測量的過程中進(jìn)行切換，數(shù)據(jù)就會進(jìn)一步的進(jìn)行傳輸?shù)街鳈C(jī)，無功補(bǔ)償在這上面可以很好的降低損耗，并且很好的提高了輸電質(zhì)量，電壓也是利用無功開關(guān)設(shè)備從而將數(shù)據(jù)采集過來，然后對無功功率和功率因數(shù)進(jìn)行認(rèn)真詳細(xì)的分析，從一定程度上設(shè)計的成本大大的降低，設(shè)備也比較輕靈，將電壓和電流進(jìn)行同時的采集，因此，10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置設(shè)計，充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的作用，從而實現(xiàn)全網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)度，最終提高電功率。無功補(bǔ)償裝置達(dá)到了人們的理想收益。10kV電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置在實際中已經(jīng)加以利用，此設(shè)計，在節(jié)能方面有很好的效果，取得較好的節(jié)能效益。