潘澤秋
摘 要:電路系統(tǒng)內(nèi),低壓電網(wǎng)運(yùn)行中往往會(huì)存在無(wú)功功率和設(shè)備損耗,容易導(dǎo)致輸電的電流增加,影響線路設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。通過無(wú)功補(bǔ)償可以降低低壓電網(wǎng)中的無(wú)功功率,提升功率系數(shù),提升電網(wǎng)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:無(wú)功補(bǔ)償;供配電
1、引言
由于目前火力發(fā)電仍然是主要的發(fā)電形式,其在消耗較多煤炭和石油等不可再生能源的同時(shí),也容易對(duì)環(huán)境造成污染。目前新型綠色能源正在興起,如光伏和風(fēng)電,然而因其在發(fā)電過程中存在較為明顯的波動(dòng),會(huì)對(duì)整個(gè)供電配電網(wǎng)產(chǎn)生影響。為保證電廠發(fā)電穩(wěn)定性,一般會(huì)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。另外企業(yè)運(yùn)行過程中,低壓電網(wǎng)中往往會(huì)存在大量的電感性負(fù)荷,導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率增加,影響電網(wǎng)的輸電效率。由于無(wú)功功率的存在,導(dǎo)致功率系數(shù)降低,而輸電電流增加,影響輸電網(wǎng)絡(luò)的線路和電氣設(shè)備受到不同程度地影響。為了有效地對(duì)該問題進(jìn)行解決,需適當(dāng)?shù)卦黾訜o(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置,保證功率系數(shù)維持在合理范圍,減少體系運(yùn)行的損耗。
2、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)原理及應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/p>
無(wú)功功率是電能沒有進(jìn)行消耗,只是能量從電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,此能量可以與電能進(jìn)行周期性的相互轉(zhuǎn)化。如電磁元件通過磁場(chǎng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化、電容器通過電場(chǎng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化。在實(shí)際的配電網(wǎng)中,如果電流分別在電磁元件和電容器器件上產(chǎn)生電能轉(zhuǎn)化,即電能在元件上做功,會(huì)使得電流和電壓出現(xiàn)不同相的變化,電磁元件使得電流比電壓超前90°,而電容元件使得電流比電壓滯后90°,并且在同一電路中,電容電流和電磁電流完全相反,相位相差180°,此時(shí)通過在電路中設(shè)置合適的電容元件,使得電感電流和電容電流可以相互進(jìn)行抵消,減小電流和電壓之間的矢量夾角,提升整個(gè)電網(wǎng)的供電質(zhì)量。
2.2 應(yīng)用現(xiàn)狀
(1)集中補(bǔ)償與工廠用電匹配情況
目前,我國(guó)工廠內(nèi)關(guān)于用電情況具有明確的規(guī)定,需要對(duì)線路中的損耗問題進(jìn)行嚴(yán)格控制,同時(shí)保證輸電電網(wǎng)的穩(wěn)定性。另外,目前企業(yè)為了達(dá)到降低負(fù)荷、降低損耗的目的,對(duì)電動(dòng)機(jī)均進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí),通過升級(jí)后往往需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行就地補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行控制,而最終體現(xiàn)出的情況就是集中補(bǔ)償方式逐漸與企業(yè)實(shí)際的用電需求不相符。
(2)集中補(bǔ)償對(duì)于供電線路的影響
采取集中補(bǔ)償方式能夠?qū)Σ糠譄o(wú)功功率和損耗進(jìn)行改善,但對(duì)于大部分無(wú)功功率的降低,其效果并不好。因此集中補(bǔ)償方式容易導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)超負(fù)荷的情況,影響變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行,甚至?xí)斐勺儔浩骶€路的損害,導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘,影響穩(wěn)定供電。
(3)集中補(bǔ)償方式對(duì)于成本運(yùn)營(yíng)的影響
集中補(bǔ)償方式不能有效地降低無(wú)功功率和損耗情況,同時(shí)此補(bǔ)償方式也會(huì)加重項(xiàng)目的前期成本投入,使得企業(yè)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性受到影響。而對(duì)于集中補(bǔ)償,就地補(bǔ)償模式可以降低約30%的變壓器容量,能夠有效降低設(shè)備的投入費(fèi)用。
鑒于采取集中補(bǔ)償方式的局限性,為了更好地保證無(wú)功功率和損耗的降低,企業(yè)需要根據(jù)自身的特點(diǎn),優(yōu)化補(bǔ)償方式。可以采用就地補(bǔ)償、車間補(bǔ)償或多種補(bǔ)償方式并行的模式進(jìn)行電網(wǎng)的優(yōu)化改進(jìn)。另外,對(duì)于新供電系統(tǒng)而言,更需要從源頭開始做好方案優(yōu)化,確保補(bǔ)償方式的有效性
3、建筑供配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方式
根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用情況,可以分為集中補(bǔ)償和分散式補(bǔ)償兩種。其中對(duì)于企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的補(bǔ)償類型為集中補(bǔ)償,而對(duì)于電網(wǎng)線路而言,補(bǔ)償模式為分散性補(bǔ)償。相對(duì)于分散性補(bǔ)償方式,集中補(bǔ)償具有管理簡(jiǎn)便,電阻器的控制可以通過自動(dòng)模式,也可使用手動(dòng)模式。另外,集中補(bǔ)償更具有適用性程度高,供電質(zhì)量能夠得到有效提升。但集中補(bǔ)償無(wú)法有效降低企業(yè)內(nèi)部的無(wú)功功率和電能消耗,同時(shí)對(duì)于線路也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
4、實(shí)例探析無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在供配電系統(tǒng)的應(yīng)用
(1)SVG無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用
SVG無(wú)功功率即靜止無(wú)功發(fā)生器,通過調(diào)節(jié)電路交流測(cè)的電壓相位和幅值或者直接對(duì)交流測(cè)電流進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電路的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。SVG無(wú)功補(bǔ)償方案是目前無(wú)功功率控制方式中的最佳方案,具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
SVG無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用效果主要體現(xiàn)在工廠供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,SVG無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)可以體現(xiàn)為:(1)能夠有效維持電壓的穩(wěn)定,通過無(wú)功補(bǔ)償能夠有效減小電網(wǎng)內(nèi)的電壓波動(dòng)情況。SVG自動(dòng)補(bǔ)償具備自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。通過輸出電壓情況對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。輸出電壓大,無(wú)功功率數(shù)值相對(duì)較小;而輸出電壓低,無(wú)功功率也比較大,通過無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)整,可以實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)35KV的線路,電壓浮動(dòng)保持在0.3%范圍內(nèi)。(2)SVG無(wú)功補(bǔ)償具有較高的響應(yīng)能力,反應(yīng)迅速。例如在城市軌道交通應(yīng)用中,如果出現(xiàn)電壓突然波動(dòng),跌落的情況,SVG裝置能夠有效地對(duì)電壓進(jìn)行支撐,避免線路因系統(tǒng)故障導(dǎo)致短路故障。
(2)諧波治理與無(wú)功補(bǔ)償
FC+SVG方案
主要的工作原理是對(duì)為諧波電流配置適宜的分支電路和電抗串聯(lián)回路。通過低阻抗通道實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波電流的過濾和消除。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)的電壓相位和幅值、對(duì)交流側(cè)的電流進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)哪康摹?duì)于諧波的變化,該方案模式能夠直接接入治理,快速處理無(wú)功功率的變化(一般小于10毫秒),實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
FC+MSVC方案
主要的工作原理是對(duì)為諧波電流配置適宜的分支電路和電抗串聯(lián)回路。通過低阻抗通道實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波電流的過濾和消除。通過MCR模塊對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理分析,通過自動(dòng)控制晶閘管,改變磁飽和度,實(shí)現(xiàn)電抗值的可連續(xù)變化性,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于電抗器的控制,最終實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償。
SP-APF++方案
該方案的主要原理是檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的諧波分布和強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè),最終利用電子晶閘管組成的并聯(lián)變流器產(chǎn)生與系統(tǒng)內(nèi)諧波強(qiáng)度相同,相位相反的電流,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波進(jìn)行抵消,從而達(dá)到濾波的目的。
5、結(jié)語(yǔ)
無(wú)功功率補(bǔ)償措施可以有效改善供配電質(zhì)量,提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。通過對(duì)無(wú)功補(bǔ)償方式的應(yīng)用情況,可以看出供配電系統(tǒng)中應(yīng)該根據(jù)具體的特點(diǎn)選擇適宜的補(bǔ)償方案,更能有效改進(jìn)功率系數(shù),進(jìn)而提升電能質(zhì)量。
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