電力調(diào)度無功補(bǔ)償技術(shù)研究

盧誠 陳浩

國網(wǎng)江蘇省鹽城市大豐區(qū)供電公司 江蘇 鹽城 224001

引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推進(jìn)大大提高了人們的生活質(zhì)量，各種電氣設(shè)備也進(jìn)入了人們的日常生活，這也給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了一定程度的壓力。尤其是最近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非線性負(fù)荷被廣泛應(yīng)用于電力派遣。越來越復(fù)雜和精密的電力設(shè)備投入到電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，這些電力設(shè)備對電力質(zhì)量的敏感度非常高，對電力可靠性的要求也非常高。電力系統(tǒng)運(yùn)行時，會使用大量感知負(fù)載和電網(wǎng)中的無功損耗，因此在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時，可以提供足夠的無功容量。

1 關(guān)于無功補(bǔ)償裝置在整個電力系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用分析研究

無功補(bǔ)償在電力系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用效果分析

整個社會的發(fā)展速度由于能源的供應(yīng)速度而不斷提升，這些年的實(shí)際情況反映了，我們國家對于電能的需求量在不斷地提升，我們國家的電力輸送行業(yè)必須與不斷發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)相匹配。所以整個電力系統(tǒng)的建設(shè)也在不斷地擴(kuò)大，然而在增加的發(fā)電量的同時，也需要減少電能在運(yùn)輸時的消耗，降低電力部門的運(yùn)營成本。通過無功補(bǔ)償技術(shù)，讓整體的電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量得到保障，減少能源在運(yùn)輸過程中大量被損耗的電能，強(qiáng)化整個電網(wǎng)的運(yùn)行速度，這種無功補(bǔ)償可以被直接的添加在原有的電力系統(tǒng)當(dāng)中，而不需要進(jìn)行額外的設(shè)計和改進(jìn)，從而擁有良好的工作能力，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)營安全和穩(wěn)定性。之所以能夠肯定無功補(bǔ)償裝置在電力運(yùn)行中的用途，是因?yàn)樗粌H能夠極大幅度的降低能量運(yùn)輸?shù)膿p耗，還能夠讓傳輸?shù)碾娔苜|(zhì)量更高，更加的穩(wěn)定。

1.1 無功補(bǔ)償當(dāng)中同步調(diào)相機(jī)的相關(guān)科學(xué)分析

在無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用中，一定程度上參考了同步調(diào)相機(jī)的工作原理，同步調(diào)相機(jī)其實(shí)也是一種發(fā)電機(jī)，以同步旋轉(zhuǎn)的方式運(yùn)行，在種類上，屬于無功率動態(tài)補(bǔ)償裝置，這種電機(jī)的工作原理主要是反映了其通過勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)滿足有容性功率地輸出，在種類上能夠被視為是一種無功率動態(tài)補(bǔ)償裝置。此外無功率補(bǔ)償裝置也能夠被視為是一種同步旋轉(zhuǎn)式的發(fā)電設(shè)備，運(yùn)行中時序不斷旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生大量的噪聲，進(jìn)而導(dǎo)致了電力傳輸?shù)膿p耗，通過實(shí)際的工作分析不難發(fā)現(xiàn)，在同步調(diào)相機(jī)的檢驗(yàn)和維修上較為方便。而通過對目前的狀況研究，可以發(fā)現(xiàn)無功率變化速度在整個電力系統(tǒng)中變化迅速，現(xiàn)有的機(jī)器運(yùn)行速度無法匹配如此快速的功率變化，這種不利因素使得無功補(bǔ)償同步調(diào)相機(jī)的實(shí)際運(yùn)用能力十分有限，無法滿足實(shí)際的工作需要。

1.2 無功補(bǔ)償裝置當(dāng)中靜止無功補(bǔ)償裝置分析

無功補(bǔ)償裝置當(dāng)中的靜止無功裝置被研究設(shè)計出來擁有著相應(yīng)的作用，這種作用是為了緩解在電力容器和同步調(diào)相機(jī)中的一系列設(shè)計缺陷造成的工作問題。將靜止無功補(bǔ)償裝置與同步調(diào)相機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行分析比對，能夠明顯發(fā)現(xiàn)靜止無功補(bǔ)償裝置在實(shí)際工作中的優(yōu)點(diǎn)，最為顯著的優(yōu)點(diǎn)為，靜止無功補(bǔ)償裝置在運(yùn)行當(dāng)中的噪聲很小，在運(yùn)行的速度上也快于同步調(diào)相機(jī)，這說明靜止無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計思路更加先進(jìn)，正是這樣，與無功補(bǔ)償裝置相配套的新型原件才能被不斷的設(shè)計開發(fā)出來，在當(dāng)前的裝置中得到更好的運(yùn)用。但無功補(bǔ)償裝置并不是完美的，那就是其制造成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同步調(diào)相機(jī)，這種高昂的一次投入使得電網(wǎng)運(yùn)行的整體成本在初期會有著更高的負(fù)擔(dān)。在電力系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)該仔細(xì)地考慮這種問題，進(jìn)行更符合市場要求的電網(wǎng)建設(shè)。

2 無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 電壓優(yōu)先，自動補(bǔ)償

無功補(bǔ)償技術(shù)能夠借助一定的技術(shù)設(shè)備來進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)性的運(yùn)作與管理。無功補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用過程中基于一定的電壓質(zhì)量來進(jìn)行自動投切電容器，當(dāng)電壓超出最高設(shè)定值時切除電容器組，從而保障電壓的合作與正常的運(yùn)作；而在低于設(shè)定值時，在保證正常運(yùn)作的情況下逐步投入電容器，保障基本的電壓運(yùn)作[1]。在這種電壓優(yōu)先的情況下，無功補(bǔ)償技術(shù)能夠基于負(fù)荷無功功率大小自動投切電容器組，保障系統(tǒng)處于一種無功補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。

2.2 智能控制，異常報警

無功補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用過程中，其加工與應(yīng)用能夠通過智能化的操作來完成系列的動作指令。在操作過程中，無功補(bǔ)償技術(shù)通過指令來判斷電壓是否超出基本設(shè)定的閾值，與傳統(tǒng)的電氣設(shè)備相比，減少了操作的動作次數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了一次探尋式的智能化控制。同時在運(yùn)作過程中，無功補(bǔ)償技術(shù)能夠針對不正常的外界環(huán)境進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過電容器來進(jìn)行整個控制回路以及自動閉鎖裝置的實(shí)現(xiàn)，從而在自動化的智能操作中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)性操作。

2.3 模糊控制，綜合保護(hù)

當(dāng)系統(tǒng)化的運(yùn)作處于正常的電壓范圍之中，配置環(huán)境、器械的受電情況、動作時間、用戶對動作次數(shù)的限制等會引起控制過程中的錯誤與問題，這就需要在控制中通過模糊控制來進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)性的操作與應(yīng)用，從而在操作過程中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的自動運(yùn)作，避免出現(xiàn)盲區(qū)式問題[2]。另外，該技術(shù)能夠通過一定的補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)裝置的開關(guān)保護(hù)以及運(yùn)作保護(hù)，從而在運(yùn)作過程中通過實(shí)現(xiàn)綜合因素的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的規(guī)范化運(yùn)作。

3 無功補(bǔ)償技術(shù)的基本原理

無功補(bǔ)償技術(shù)是一種不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量來進(jìn)行運(yùn)作的技術(shù)模式，這種技術(shù)能夠作為一項基本手段來實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的運(yùn)作，使電網(wǎng)中的電能持續(xù)性地周期轉(zhuǎn)換。這就能夠?qū)⒕哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷的裝置連接在同一電路中，實(shí)現(xiàn)能量在兩種負(fù)荷之間的相互交換。無功補(bǔ)償技術(shù)能夠在應(yīng)用過程中補(bǔ)償無功功率，增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)[3]。

3.1 降低電力網(wǎng)損耗

無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)㈦娙萜鞯认盗械臒o功補(bǔ)償設(shè)備通過并聯(lián)的形式進(jìn)行電路信號的傳輸，從而將感性負(fù)荷消耗了的功率補(bǔ)償回來，降低電力線路中的無功功率及其功率的流動性。這能夠在應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)變壓器、電力線路與設(shè)備輸出相應(yīng)的電能消耗，提高整個系統(tǒng)應(yīng)用中的功率因數(shù)；同時減少發(fā)電、供電設(shè)備的設(shè)計容量，從而減少相應(yīng)的投資，降低損耗，保障供電企業(yè)的正常運(yùn)作與發(fā)展。

3.2 降低電網(wǎng)設(shè)備功率損耗

當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備中的有功功率為定值時，無功補(bǔ)償設(shè)備能夠在應(yīng)用過程中將提高一定的功率因數(shù)，使線路應(yīng)用中的負(fù)荷點(diǎn)降低，有功功率也隨之減少。在如今智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用過程中，無功補(bǔ)償設(shè)備能夠在應(yīng)用中將有功功率的損耗實(shí)現(xiàn)一定程度的降低，從而保障整個電網(wǎng)設(shè)備在運(yùn)作過程中的功率降低，用低功率來完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)作，提高其經(jīng)濟(jì)性與社會應(yīng)用能力。

3.3 提高電力設(shè)備供電能力

當(dāng)現(xiàn)有的功率為定值時，電力設(shè)備功率因數(shù)的提高能夠使相應(yīng)的有功功率持續(xù)穩(wěn)定地輸出與提高，這就能夠通過配電變壓器的應(yīng)用來使電力設(shè)備的供電能力得到有效提高。可以說，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，能夠基本保障電氣設(shè)備的供電穩(wěn)定性以及供電潛力，從而通過一定的技術(shù)設(shè)備的支持與應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)技術(shù)性操作的自動化，以此來實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)作效率的全面提高。

4 電力調(diào)度無功補(bǔ)償技術(shù)

4.1 無功補(bǔ)償異常現(xiàn)象及處理

當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償且出現(xiàn)欠補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象時，區(qū)域電網(wǎng)的無功功率雖然還會繼續(xù)存在，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠感性負(fù)載（如電力變壓器、電動機(jī)等）消耗。無功功率過低會影響發(fā)電機(jī)的有功功率輸出，降低供電設(shè)備的供電能力，減少輸電線路的效率，造成區(qū)域電網(wǎng)的線損增大，提高了國網(wǎng)公司的供電成本和終端用戶的用電成本。此時，電力調(diào)度控制部門應(yīng)當(dāng)遙控投入備用補(bǔ)償裝置，以保證功率因數(shù)在合理范圍。當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償且出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象時，會導(dǎo)致區(qū)域電力系統(tǒng)的電壓過高，影響供電設(shè)備的絕緣性能，從而縮短電氣設(shè)備使用壽命，容易產(chǎn)生過電壓和諧振，造成電力系統(tǒng)故障，使得供電可靠性降低，同時也增加了有功損耗，提高了供電成本和用電成本。此時，電力調(diào)度控制部門應(yīng)當(dāng)遙控退出運(yùn)行中的補(bǔ)償裝置，以保證功率因數(shù)在合理范圍。

4.2 復(fù)合開關(guān)實(shí)施無功補(bǔ)償自動控制

在無功補(bǔ)償過程中，也有采用復(fù)合開關(guān)和一些其他方法，抑制無功補(bǔ)償中產(chǎn)生的不良現(xiàn)象。在電流進(jìn)入到電容器中，通過負(fù)荷開關(guān)的機(jī)構(gòu)，可以使電容器所承擔(dān)的涌流降低到最低水平，復(fù)合開關(guān)所含有的硅介質(zhì)，也能夠?qū)㈦娙萜鞯碾娏魃⒁绯鋈ィ瑢?shí)現(xiàn)元件與元件之間的正常交流接觸，對整個電力系統(tǒng)的開關(guān)起到保護(hù)和控制作用，在正常運(yùn)行下，電容器中的能量損耗也會被降低，因此采用復(fù)合開關(guān)裝置能夠讓整個電力供應(yīng)系統(tǒng)的自動補(bǔ)償功能運(yùn)用起來。在實(shí)際的工作情況中，選擇適合工作實(shí)況的開關(guān)類型，比如三項共補(bǔ)復(fù)合開關(guān)和單項分補(bǔ)開關(guān)，這兩種復(fù)合開關(guān)是目前應(yīng)用的較為廣泛的開關(guān)。要想降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，使電流的運(yùn)行效率得以提升，也可以同時在采取這兩種復(fù)合開關(guān)，并且在接線形式上做到復(fù)合式的設(shè)計，防止在電容器的合閘過程中產(chǎn)生涌流效應(yīng)，導(dǎo)致電子元件被破壞。

4.3 靜止無功補(bǔ)償裝置

為了能讓同步調(diào)相機(jī)的工作得以優(yōu)化，讓同步調(diào)相機(jī)和電力容器更好的配合，靜止無功補(bǔ)償裝置做到了兩者之間的優(yōu)化，有著良好的應(yīng)用特性，在運(yùn)行過程中速度得到了提升，也極大地減少了噪聲的發(fā)生。目前我國電力技術(shù)的快速發(fā)展，對于無功補(bǔ)償裝置的要求提出了較為嚴(yán)格的水平，新型的開關(guān)器械被用在了控制同步調(diào)相機(jī)的工作流程中。

4.4 跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是一種將無功補(bǔ)償裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器補(bǔ)償在大用戶 0.4 kV 母線上并實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)測的一種補(bǔ)償方式。這種運(yùn)作形式主要適用于 100 kVA 及以上的專用配電變壓器用戶，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)補(bǔ)償與隨器補(bǔ)償方式的功能與性質(zhì)的替代，補(bǔ)償?shù)男Ч蚕鄬^好；且補(bǔ)償?shù)倪^程中能夠與智能電網(wǎng)充分結(jié)合，運(yùn)作高效靈活，運(yùn)作維護(hù)的工程量也相對較少，電容器的壽命也相對較長，能夠保障長期的穩(wěn)定運(yùn)作。與此同時，這種運(yùn)作模式雖然能夠較為高效地實(shí)現(xiàn)跟蹤與應(yīng)用，并且對于無功負(fù)荷的變化進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測，從而在運(yùn)作的過程中實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，但是其運(yùn)作方式在應(yīng)用過程中成本較高，投入較大，且整個補(bǔ)償運(yùn)作裝置的安裝與設(shè)置程序相對復(fù)雜，若其中的某一個元件損壞，則會對整個設(shè)備電容器的投切效果產(chǎn)生影響[4]。

5 結(jié)束語

在無功補(bǔ)償原理的具體運(yùn)用上，就是要減少電力傳輸中所白白流失的能量，提升整體的運(yùn)行效率，目前無功補(bǔ)償電力系統(tǒng)在我國已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，降低整個電網(wǎng)運(yùn)輸?shù)哪茉聪摹６鴮τ谶@種無功補(bǔ)償功率的改善，就是要將這種系統(tǒng)直接的套用到自動化的控制電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)完全的自主控制。