配電網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)用分析

摘要：本文提出了配電電網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備的配置應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則進(jìn)行規(guī)劃。合理布局。并指出配電電網(wǎng)無功補(bǔ)償工作中存在的幾個(gè)突出的技術(shù)問題。

一、無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置原則

從城鄉(xiāng)電力網(wǎng)無功功率損耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，無以配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則進(jìn)行規(guī)劃，合理布局。而且要滿足以下幾點(diǎn)條件：

1、總體平衡與局部平衡相結(jié)合

要做到城鄉(xiāng)電力網(wǎng)的無功電力平衡，首先要滿足整個(gè)縣級(jí)電網(wǎng)的無功電力平衡，其次要同是滿足分站(變電站)、分線(配電線路)的無功電力平衡。如果無功電源的布局(補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置)選擇不合理，局部地區(qū)的無功電力不能就地平衡，就會(huì)造成一些變電站或者一些線路的無功電力偏多。電壓偏高。過剩的無功電力要向外輸出;或者造成一些變電站或一些線路的無功電力不足。電壓下降，必然要向上索取無功電力。這樣仍然會(huì)造成不同分區(qū)之間的無功電力的長輸送和交換，使電網(wǎng)的功事?lián)p耗和電能損耗增加。因此，在規(guī)劃過程中，要在總體平衡的基礎(chǔ)上，研究各個(gè)局部的補(bǔ)償方案，示得最優(yōu)化的組合，才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。

2、供電部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償結(jié)合

統(tǒng)計(jì)資料表明，在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中，用戶消耗的無功功率約占50%，在工業(yè)性網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無功功率約占60%，其余的無功功率消耗在輸配電網(wǎng)絡(luò)中。因此。為了減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送，要盡可能地實(shí)現(xiàn)無功就地補(bǔ)償、就地平衡，所以必須由供電部門和用戶共同進(jìn)行補(bǔ)償。

過去，在有的地區(qū)，往往只強(qiáng)調(diào)用戶進(jìn)行補(bǔ)償。而忽視供電網(wǎng)絡(luò)本身的補(bǔ)償：有的雖然裝設(shè)了補(bǔ)償設(shè)備，但是由于怕麻煩或者怕增加事故，而不投入運(yùn)行，使補(bǔ)償設(shè)備的利用率很低，效果很差。效果很差。有的地區(qū)則出現(xiàn)另一種傾向，只注重供電部門自身的無功電力建設(shè)，忽視發(fā)揮用戶的作用。沒有加強(qiáng)對用戶的無功電力復(fù)寫昨考核。這兩種傾向，都會(huì)使電網(wǎng)的無功電力平衡失調(diào)。所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)總的無功電力需求，同時(shí)發(fā)揮供電部門和用戶的兩個(gè)積極性，共同搞好無功電力的建設(shè)和管理。

3、分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主

無功補(bǔ)償既要達(dá)到總體平衡，又要滿足局部平衡;既要開展供電部門的補(bǔ)償。又要進(jìn)行用戶的補(bǔ)償。這就必然要采取分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償。這就必然要采取分散補(bǔ)散與集中補(bǔ)償相結(jié)合的方式。

在農(nóng)村電力網(wǎng)中，集中補(bǔ)償，是指在變電站集中裝設(shè)容量較大的電容進(jìn)行補(bǔ)償;分散補(bǔ)償，則指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū)(如配電線路、配電變壓器和用戶的用電設(shè)備等)分散進(jìn)行的無功補(bǔ)償。

理論分析表明，變電站的集中補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電站以上輸電線路傳輸?shù)臒o功電力，從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。但它不能降低電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。因?yàn)橛脩粜枰臒o功損耗。因?yàn)橛脩粜枰臒o功仍需要通過變電站以下的配電線路向負(fù)荷端輸送。所以為了有效降低線損，必須進(jìn)行分散補(bǔ)償。

在城鄉(xiāng)電力網(wǎng)中，由于配電網(wǎng)的線損占全網(wǎng)總損失的70%左右，因而應(yīng)當(dāng)以分散補(bǔ)償為主。只有這樣才能有效地降低配電網(wǎng)的無功線損，從而使城鄉(xiāng)電力網(wǎng)的總線損降低。

4、降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主

利用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，其主要目的是為了達(dá)到無功電力就地平衡，養(yǎng)活網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗，以降低線損。與此同時(shí)，也可以利用電容器組的分組投切，對電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但這只是并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)妮o助目的。在一般情況政權(quán)以降損為主，調(diào)壓為輔。

對于某些樞紐性變電站或者電壓水平經(jīng)常偏低的變電站，有時(shí)需要裝設(shè)容量較大的電容器組，以控制網(wǎng)絡(luò)的無功潮流和改善電壓水平。其最終目的也是為了達(dá)到無功電力平衡，以提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。這里需要說明的是，利用并聯(lián)電容器提高電壓水平的幅度是有限的，一般只有3%～5%。超過這個(gè)限度，將使容量選得過大。

過去，一些變電站為了提高運(yùn)行電壓，在站內(nèi)集中裝設(shè)了較大的電容器組。但當(dāng)配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償水平提高以后，變電站的電容器應(yīng)顯得過多了，只得閑置不用或者進(jìn)行搬遷。造成不應(yīng)有的損失。這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。

二、配電網(wǎng)無功補(bǔ)償現(xiàn)存的幾個(gè)問題

隨著人們對配網(wǎng)建設(shè)構(gòu)重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展。低壓側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。從靜態(tài)補(bǔ)償?shù)絼?dòng)態(tài)補(bǔ)償。從有觸點(diǎn)補(bǔ)償?shù)綗o觸點(diǎn)補(bǔ)償，都取得了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。但是，在實(shí)踐過程中也暴露出一些問題，必須引起重視。

1、補(bǔ)償方式同題。

目前很多部門無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)還放在用戶側(cè)，即只注意補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)，而不是立足于降低電力網(wǎng)的損耗。如為提高某電力負(fù)荷的功率因數(shù)，增設(shè)1臺(tái)補(bǔ)償箱。這固然會(huì)對降損有所幫助。但是如果要實(shí)現(xiàn)有效的降損，必須通過計(jì)算無功潮流，確定各點(diǎn)的最優(yōu)補(bǔ)償量、補(bǔ)償方式，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。這是從電力系統(tǒng)角度考慮問題的方法。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明：為降低10KV線路的損耗，最好將補(bǔ)償裝置安裝在配電變壓器的低壓側(cè)，即所謂的分散就地補(bǔ)償方法。

如北京某地線路的補(bǔ)償方案由于缺乏通盤考慮。投資三、四十萬元，而線路降損只有1%。而經(jīng)計(jì)算，該線路的降損潛力至少有50%～6%，如果能合理補(bǔ)償，完全可以達(dá)到這一降損目標(biāo)。

2、諧波問題。

電容器具備一定的抗諧波能力，對電網(wǎng)的諧波污染，尤其是高頻諧波污染有很好的濾除作用。但諧波含量過大時(shí)會(huì)對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞;另外，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜的控制環(huán)節(jié)，容易受諧波干擾影響，造成控制失靈。

因而在有較大諧波干擾，又需補(bǔ)償無功的地點(diǎn)，應(yīng)考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視。致使一些補(bǔ)償設(shè)備莫名其妙地?fù)p壞。因而做無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮諧波治理。

3、無功補(bǔ)償容量選擇問題。

過補(bǔ)償會(huì)造成無功倒送，這是電力系統(tǒng)所不允許的，因?yàn)樗鼤?huì)增加線路和變壓器損耗，加重線路負(fù)擔(dān)。采用固定電容器補(bǔ)償方式的用戶，在負(fù)荷低谷時(shí)，可能造成無功倒送。對于接觸器控制的補(bǔ)償柜，補(bǔ)償量是三相同調(diào)的，在三相負(fù)荷不對稱的情況下。就可能造成無功倒送。對于晶閘管控制的補(bǔ)償柜，雖然三相的補(bǔ)償量可以分調(diào)，但是很多廠家為了節(jié)約資金，只選擇一相做采樣和無功分析。于是至于選擇補(bǔ)償方式時(shí)，應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。

4、電壓調(diào)節(jié)方式的補(bǔ)償設(shè)備帶來的問題。

有些無功補(bǔ)償設(shè)備是依據(jù)電壓來確定無功投切量的，這有助于保證用戶的電能質(zhì)量，但對電力系統(tǒng)而言卻并不可取。因?yàn)殡m然線路電壓的波動(dòng)主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時(shí)，無功的投切量可能與實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)，出現(xiàn)無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)。

5、投切振蕩及防止

由于是電容分級(jí)補(bǔ)償，閉環(huán)控制方式，可能出現(xiàn)投切振蕩。即負(fù)載無功功率沒有變動(dòng)時(shí)，補(bǔ)償電容卻在頻繁地投切。投切振蕩不但嚴(yán)重縮減投切接觸器和補(bǔ)償電容的壽命。

綜上所述。10kV配電網(wǎng)低壓側(cè)的無功補(bǔ)償工作應(yīng)更多地考慮系統(tǒng)的特點(diǎn)，不應(yīng)因電壓等級(jí)低、補(bǔ)償容量小而忽視補(bǔ)償設(shè)備對系統(tǒng)側(cè)的影響(包括網(wǎng)損)。如果需降損的線路能基于一個(gè)完善的補(bǔ)償方案進(jìn)行改造，則電力系統(tǒng)側(cè)的收益將比分散的純用戶行為的補(bǔ)償方式要大得多。