邱豐隆，楊文臣（廣東順德電力設(shè)計(jì)院有限公司）

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低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展研究

邱豐隆，楊文臣（廣東順德電力設(shè)計(jì)院有限公司）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們用電需求量的增加，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來較大的阻力。在如今的電力系統(tǒng)中，低壓配電網(wǎng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的質(zhì)量好壞。但是，在實(shí)際低電壓配電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，因?yàn)榈蛪号潆娋W(wǎng)無法在根本上解決電壓質(zhì)量問題，以致于低壓配電網(wǎng)達(dá)不到電力系統(tǒng)的要求標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，加強(qiáng)低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置成為供電系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。基于此，本文就以低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展研究為課題，對(duì)低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行以及無功補(bǔ)償裝置的選擇類型，進(jìn)行深入化探索。

低壓配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償裝置；發(fā)展

在當(dāng)下配電網(wǎng)電力系統(tǒng)中，低壓配電網(wǎng)的主要作用是電能的有效分配，滿足人們的用電需求。從客觀角度來講，低壓配電網(wǎng)可以看作電力系統(tǒng)與用電用戶連接的紐帶，在供電系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位。但是，要想實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)對(duì)電能的有效分配，還需要無功補(bǔ)償裝置的科學(xué)合理配置，以此提升供電電壓質(zhì)量，減少低壓配電網(wǎng)的網(wǎng)損，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定化發(fā)展。

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1.1低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償原理作用

假使要按照一定的比例安裝電容元件，使電流、電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高作功率。就應(yīng)該將容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷的裝置并聯(lián)接到同一電路中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換，這就是無功補(bǔ)償?shù)脑怼?/p>

為了滿足城市居民對(duì)用電量的各種需求，供電系統(tǒng)當(dāng)中的供電線路和變壓器的容量必須增加，然而，隨著供電線路和變壓器供容量的增加還提升了供電投資、降低了設(shè)備的利用率，甚至增加了供電線路損耗［1］。因而，無論出于供電部門還是用電部門，無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用能適時(shí)的提升功率因數(shù)，防止無功倒送，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約電能的目的，由此可見，低壓配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償裝置對(duì)提高電壓質(zhì)量的非常重要作用。

1.2低壓配電系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力行業(yè)也逐漸趨于穩(wěn)定，它對(duì)于低壓配電網(wǎng)的要求也在不斷地提高。然而，由于低壓配電網(wǎng)中負(fù)荷不斷增加，對(duì)低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置也提出了更高的要求標(biāo)準(zhǔn)。因而，加強(qiáng)對(duì)低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償至關(guān)重要，經(jīng)過筆者的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法主要有以下四種方式：

（1）集中補(bǔ)償。低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的集中補(bǔ)償方式，就是將補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在變電站站內(nèi)母線上，進(jìn)行手動(dòng)或者分組形式的自動(dòng)補(bǔ)償。當(dāng)然，在實(shí)際的應(yīng)用中，還需要結(jié)合低壓配電網(wǎng)的具體應(yīng)用情況。

（2）低壓個(gè)別補(bǔ)償。低壓個(gè)別補(bǔ)償通過控制、保護(hù)無功補(bǔ)償裝置，并且將其與電機(jī)同時(shí)投切隨機(jī)補(bǔ)償，此種方式能很好的限制用電單位的無功負(fù)荷。低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量，無功補(bǔ)償與用電設(shè)備運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行，因此不會(huì)出現(xiàn)無功倒送現(xiàn)象。此外，低壓個(gè)別補(bǔ)償還具有配置靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)［2］。

（3）高壓集中補(bǔ)償。高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的一種補(bǔ)償方式。其適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可起到減少對(duì)電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置是根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，合理地提高了用戶的功率因數(shù)。

（4）動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。它是由可控硅控制投切電容器，這種控制方式雖然反應(yīng)速度一般僅為20ms，但是動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償投切時(shí)無任何的充電電流和過電壓。

2　低壓配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償裝置的類型和應(yīng)用特點(diǎn)

根據(jù)用戶的用電量需求，電力系統(tǒng)在安置無功補(bǔ)償裝置的過程中，會(huì)根據(jù)低壓配電網(wǎng)的實(shí)際情況，選擇適宜的無功補(bǔ)償裝置。例如：同步調(diào)相機(jī)、電力電容器等。針對(duì)低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置的諸多類型具體如表1所示。

表1　

同步調(diào)相機(jī)是低壓配電網(wǎng)中經(jīng)常用到的一種無功補(bǔ)償裝置。它的本質(zhì)是一臺(tái)空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，在過勵(lì)磁時(shí)可發(fā)出無功功率，在欠勵(lì)磁時(shí)又可以吸收無功功率，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，適用于低壓配電網(wǎng)所進(jìn)行集中補(bǔ)償［3］。但是同步調(diào)相機(jī)的投資金額過大，而且設(shè)備過于笨重，不利于變電站工作人員的管理和搬卸。

電力電容器能可補(bǔ)償負(fù)荷感性無功來提升功率因數(shù)，它常并接于6.3kV、10.5kV或35kV線路上，所以又稱作并聯(lián)電容器，是電力系統(tǒng)中經(jīng)常用到的一種無功功率補(bǔ)償設(shè)備［4］。此外，電力電容器的資金費(fèi)用較低低，且有功功率損耗小，可實(shí)現(xiàn)集中安裝，因此，在低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的選擇中，是技術(shù)人員經(jīng)常選用的一款無功補(bǔ)償裝置。

3　低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)用案例

某條10kV的供電線路，其有功負(fù)荷為3000kW，總線路長(zhǎng)達(dá)4.5km。該線路在沒有加裝無功補(bǔ)償裝置是的功率因數(shù)為0.8（低壓配電網(wǎng)輸出的功率主要有兩部分：①有功功率；②無功功率。在電力系統(tǒng)中，低壓配電網(wǎng)的輸出功率既要功功率要平衡，也需要無功功率的平衡。如：假設(shè)有功功率為P、無功功率為Q、視在功率為S，φ則是功率因數(shù)角。功率因數(shù)：cosφ=p/S功率因數(shù)cosφ越小，則所需的無功功率越，反之則相反）。可以計(jì)算出該線路的電流為216.5A，供電線路的電阻消耗功率為185kW，其線損率為5.83%。在對(duì)該低壓配電網(wǎng)加入無功補(bǔ)償裝置后即電力電容器它可補(bǔ)償負(fù)荷感性無功來提升功率因數(shù)［5］。該供電線路的功率因數(shù)增加到0.95.由此可以推算出，其線路的電流為182.3A，線路的電損消耗功率為131kW，該供電線路的線損率為4.20%。由此可見，選擇合適的無功補(bǔ)償裝置不僅可以提升功率因數(shù)還能夠提升電壓質(zhì)量，保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。圖1則是該無功補(bǔ)償裝置的接線原理示意圖。

圖1　

4　低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展效益

在低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行當(dāng)中，功率因數(shù)越高，則電低壓配電網(wǎng)供給用戶的有功功率會(huì)越大，低壓配電網(wǎng)的輸電損耗越小。因此，適當(dāng)?shù)奶嵘蛪号潆娋W(wǎng)無功補(bǔ)償裝置，不僅可以改善線路輸電損耗問題，還能夠提升低壓配電網(wǎng)供電設(shè)備的運(yùn)行效率，減少運(yùn)輸過程中的線路損耗，進(jìn)而達(dá)到改善電壓質(zhì)量的目的［6］。此外，低壓配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用還可以為供電企業(yè)帶來巨額的經(jīng)濟(jì)效益，而且還能夠有效的保障用戶用電的安全。

從低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度來看，隨著電子設(shè)備的發(fā)展，用戶的用電需求會(huì)不斷的增長(zhǎng)，也因如此，低壓配電網(wǎng)的輸出用電量會(huì)逐漸增大。在低壓配電網(wǎng)采用無功補(bǔ)償裝置之后，輸電線路的損耗率會(huì)大幅度地下降，還提升了低壓配電網(wǎng)輸電效率，減少了運(yùn)輸過程中的電能消耗，更為重要的是無功補(bǔ)償裝置的使用可以保障電壓質(zhì)量，進(jìn)一步減少或杜絕供電系統(tǒng)的故障因素。由此可見，低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置有較為廣闊的發(fā)展前景。

5　結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們用電需求量的增加，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來較大的阻力。但是，在實(shí)際的低電壓配電網(wǎng)中，因?yàn)榈蛪号潆娋W(wǎng)沒有配備無功補(bǔ)償裝置，因此增加了線路的輸電損耗，加重了電壓質(zhì)量問題，進(jìn)而達(dá)不到電力系統(tǒng)對(duì)低壓配電網(wǎng)分配電能的安全要求。針對(duì)這一情況，要想實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)對(duì)電能的有效分配，還需要無功補(bǔ)償裝置的科學(xué)合理配置，以此提升供電電壓質(zhì)量，減少低壓配電網(wǎng)的網(wǎng)損，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定化發(fā)展。

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2016-3-20

TM76

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2095-2066（2016）10-0029-02