鄭則勇

摘 要：隨著電源負(fù)荷的增加及電弧爐和電焊機(jī)等設(shè)備的廣泛應(yīng)用在很大程度上增加了高次諧波對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的污染。本文介紹了電力系統(tǒng)中配電系統(tǒng)運(yùn)行中的諧波污染，探討無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)幾種方法在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；無(wú)功補(bǔ)償；諧波；電容 ；晶閘管

前言

隨著用電需求的增加，電力系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，在此基礎(chǔ)上無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)不僅能減小諧波污染對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，且能改良各地區(qū)的無(wú)功分布，在一定程度上減少電力系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的損耗，對(duì)未來(lái)電力系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展具有重大意義。

一、配電系統(tǒng)中的問(wèn)題

1、諧波污染

配電系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波污染會(huì)使電網(wǎng)內(nèi)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)，主要原因是由于諧波電流影響電路電壓，使電路電流發(fā)生畸變，進(jìn)而對(duì)電器電路中的保護(hù)裝置造成干擾，在很大程度上降低電網(wǎng)的安全性。造成諧波污染的因素主要有以下幾點(diǎn)：

①諧波污染使電氣設(shè)備的電機(jī)出現(xiàn)震動(dòng)和噪聲，造成低功率因數(shù)運(yùn)行電壓下降。

②諧波電流的增大導(dǎo)致設(shè)備變壓器電機(jī)溫度升高，加速零件老化速度縮短設(shè)備使用壽命，增大線路電圧損失和電能損耗。

2、無(wú)功倒送

無(wú)功倒送是指補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率大于需要的無(wú)功功率，多余的無(wú)功功率被送上電網(wǎng)。常見(jiàn)的問(wèn)題點(diǎn)有以下兩種：

①單位功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)時(shí)，安裝補(bǔ)償電容就有可能出現(xiàn)無(wú)功倒送，其不僅可能造成線路損耗和變壓器損壞，而且會(huì)增加線路的負(fù)擔(dān)。

②在負(fù)荷處于低谷的電路中使用固定電容器補(bǔ)償方式引起無(wú)功倒送的現(xiàn)象。

二、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)概念

在電力網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，存在有功功率和無(wú)功功率，如何增大功率因數(shù)，不只是提高有功功率就可實(shí)現(xiàn)，而是應(yīng)在總功率達(dá)到一定時(shí)盡可能減小無(wú)功功率，只有提高功率因數(shù)，才能充分發(fā)揮供電設(shè)備生產(chǎn)能力，減少線路損失，改善電壓質(zhì)量。

三、無(wú)功補(bǔ)償法的技術(shù)方法

1、電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的作用及方法

電力電容器作為補(bǔ)償裝置通常有兩種方法：串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償是指在被補(bǔ)償設(shè)備電路中直接串聯(lián)一個(gè)電容器，此方法常應(yīng)用在高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上；并聯(lián)補(bǔ)償是在被補(bǔ)償設(shè)備電路中直接并聯(lián)一個(gè)電容器，又根據(jù)并聯(lián)位置不同分三種方式：

（1）集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償是在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組，主要運(yùn)用在企業(yè)或地方降壓變電所的6～10kV母線上，既可減少高壓線路無(wú)功損耗，又能提高供電質(zhì)量和變電站的功率因數(shù)。

（2）分組補(bǔ)償

分組補(bǔ)償是在配電變壓器和用戶(hù)配電屏間安裝一個(gè)并聯(lián)補(bǔ)償電容器，主要用在功率因數(shù)較小的車(chē)間和鄉(xiāng)鎮(zhèn)終端配電所，這是運(yùn)用較為普遍的一種補(bǔ)償方法。

（3）就地補(bǔ)償

就地補(bǔ)償主要是在獨(dú)立小型發(fā)電機(jī)與用電設(shè)備之間，又稱(chēng)單獨(dú)補(bǔ)償，主要設(shè)用于中小型設(shè)備。

2、10KV配電無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方法

（1）自飽和型電抗器無(wú)功補(bǔ)償法

自飽和型電抗器無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)由一個(gè)多項(xiàng)諧波補(bǔ)償電抗器和一個(gè)可切電容器并聯(lián)組成，此補(bǔ)償法原理是改變電抗器中通過(guò)鐵芯工作點(diǎn)的磁通量來(lái)達(dá)到補(bǔ)償目的。

電路中的電容器可改善超前功率偏置情況，電感器憑借自身穩(wěn)定性控制無(wú)功功率補(bǔ)償幅度，故自飽和型電抗器無(wú)功補(bǔ)償法在控制電流的超前偏置、控制電壓的大幅偏移，改善電壓閃變等領(lǐng)域具有重要價(jià)值。

（2）晶閘管控制電抗器無(wú)功補(bǔ)償法

晶閘管控制電抗器無(wú)功補(bǔ)償法的電路主要由兩個(gè)并聯(lián)相反可控晶閘管和一個(gè)電感及若干電容器組成。此補(bǔ)償法的工作原理是改變整個(gè)電路的等效電抗，讓電感中通過(guò)的電流能夠與需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償容量相匹配，如需改變等效電感則需要改變可控晶閘管的觸發(fā)角度或是電容器的等效電容值。此種補(bǔ)償法的優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)如下：

①缺點(diǎn)：因?yàn)榇朔N無(wú)償補(bǔ)償法對(duì)超高壓系統(tǒng)提高無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)還不夠成熟，無(wú)法直接為超高壓系統(tǒng)提供合適的無(wú)功補(bǔ)償，且反向并聯(lián)的可控晶閘管運(yùn)行不易維護(hù)，故此補(bǔ)償方法只能用于低壓配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功補(bǔ)償。

②優(yōu)勢(shì)：在電路中擁有一個(gè)電感和電容組成的振蕩回路，可吸收部分諧波分量，減弱諧波污染對(duì)電力設(shè)備的損耗；此補(bǔ)償法可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)電路分享調(diào)節(jié)，能為系統(tǒng)提供感性和容性無(wú)功功率。

（3）晶閘管投切電容器無(wú)功補(bǔ)償法

晶閘管投切電容器無(wú)功補(bǔ)償法的電路由兩個(gè)反向并聯(lián)的可控晶閘管與若干個(gè)容器C相串聯(lián)所構(gòu)成，其工作原理是設(shè)置可控晶閘管的導(dǎo)通參數(shù)，讓可控晶閘管兩端在端電壓過(guò)零時(shí)刻接入到配電系統(tǒng)中，從而讓與電容C串聯(lián)的總回路中形成電流，從而為配電網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)功補(bǔ)償。

此方法的電路電流會(huì)有一定波動(dòng)，需在電容器的支路上串接一些數(shù)值較小的電抗器，用于抑制電路突然導(dǎo)通形成的沖擊電流，改善電流的波動(dòng)情況。

四、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

1、變電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

變電站作為一個(gè)以不同電壓等級(jí)的配電線路向用戶(hù)供電的中心，要完善配電管理的監(jiān)督機(jī)制，遵循“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的無(wú)功補(bǔ)償原則，保證電力系統(tǒng)基本達(dá)到無(wú)功功率平衡。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量需根據(jù)供電單位的實(shí)際情況而定。比如：主變壓器容量過(guò)大，超過(guò)40MVA時(shí)，應(yīng)配置兩組容性無(wú)功補(bǔ)償裝置。變壓器的無(wú)功損耗由勵(lì)磁支路的無(wú)功功率損耗和繞組漏抗中的無(wú)功功率損耗組成。變壓器所施加的電壓影響勵(lì)磁支路的無(wú)功功率損耗，繞組漏抗中的無(wú)功功率損耗與變壓器的通過(guò)功率有比例關(guān)系。普遍在高壓樞紐變電站主變壓器低壓側(cè)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置以達(dá)到就地平衡目的，是因?yàn)闊o(wú)功功率不易于長(zhǎng)距離輸送。

2、配電線路的無(wú)功補(bǔ)償

就目前配電線路而言，無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到僅達(dá)到需求量的70%，采取的無(wú)功補(bǔ)償原則如下：

①以負(fù)荷較大的分支線為補(bǔ)償點(diǎn)。

②小分支和個(gè)別配電變壓器，按照配電變壓器自身需求確定補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量。

③以分支線路所帶配電變壓器的無(wú)功損耗確定分組補(bǔ)償容量。

④配電變壓器本身存在的負(fù)載無(wú)功損耗則由用戶(hù)自己進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，線路的空載無(wú)功損耗決定線路的補(bǔ)償容量。

⑤輸電線路的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)在本線兩端等量動(dòng)態(tài)就地平衡。

3、電力用戶(hù)的無(wú)功補(bǔ)償

個(gè)人用戶(hù)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，主要運(yùn)用三種方法：集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、個(gè)別補(bǔ)償三種，用戶(hù)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的補(bǔ)償方法。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)不僅能保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，應(yīng)用科技創(chuàng)新技術(shù)建立線損管理網(wǎng)，科學(xué)規(guī)劃無(wú)功補(bǔ)償方案，合理的選擇無(wú)功補(bǔ)償方式，節(jié)約電能損耗、提高供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，利于電能企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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