1、無功功率補償在配電網(wǎng)的應用研究 無功功率補償在配電網(wǎng)的應用研究 【摘 要】無功補償是指采用另加無功補償裝置的方法，讓無功負荷與無功補償裝置之間進行無功功率交換而不再與電源進行無功功率交換，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，從而大大減少供電線路，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。本文介紹了配電網(wǎng)無功功率補償?shù)亩x和原理，同時對無功功率補償?shù)难a償裝置與補償方式進行了闡述。 【關(guān)鍵詞】無功功率；補償；配電網(wǎng) 1.無功功率補償?shù)亩x和原理 無功補償是指在電網(wǎng)感性負荷中安裝并聯(lián)電容器等容性設(shè)備，以補償感性負荷引起的無功功率，從而減少無功功率在電網(wǎng)中的流動，提高功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量。在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電

2、壓同相位，純電感負載中電流滯后電壓90°，純電容負載中電流超前電壓90°。也就是說純電容中電流與純電感中的電流相位差為180°，可以相互抵消，即當電源向外供電時，感性負載向外釋放的能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現(xiàn)了無功功率就地解決，到達補償?shù)哪康摹?2.無功補償裝置 2.1同步發(fā)電機。同步發(fā)電機除發(fā)出有功功率、實現(xiàn)機械能變電能，作為系統(tǒng)的有功功率電源外，同時又是系統(tǒng)最根本的無功功率電源。同步發(fā)電機在額定有功功率條件下運行時，所能提供的最大無功功率與發(fā)電機的額定功率因數(shù)有關(guān)。從同步發(fā)電機的原理可知，當過激

3、磁時發(fā)電機可以發(fā)出感性無功功率；而欠激磁時，發(fā)電機將要吸收感性無功功率。換句話說，發(fā)電機可以作為正或負的無功電源而發(fā)揮其作用。 2.2 同步調(diào)相機。同步調(diào)相機相當于空載運行的同步電動機。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供應感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。由于實際運行的需要和對穩(wěn)定性的要求，欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的的無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。特別是有強行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機是旋轉(zhuǎn)機械，運行維護比擬復雜。它的有功功率損耗較大，在滿負荷時約為額定容

4、量的無功功率的靜止補償器。靜止補償器有四種不同類型，即可控飽和電抗器型，自飽和電抗器型，可控硅控制電抗器型，以及可控硅控制電抗器和可控硅投切電容器組合型靜止補償器。電壓變化時，靜止補償器能快速地、平滑地調(diào)節(jié)無功功率，以滿足動態(tài)無功補償?shù)男枰Ｅc同步調(diào)相機比擬，運行維護簡單，功率損耗較小，能作到分相補償以適應不平衡的負荷變化，對于沖擊負荷也有較強的適應性，在我國電力系統(tǒng)中它將得到日益廣泛的應用。 3.無功補償方式 3.1變電站集中補償方式。變電站進行集中補償?shù)难b置包括靜止補償器、同步調(diào)相機和并聯(lián)電容器等。變電站集中補償?shù)闹饕康氖茄a償主變的無功損耗、保持變電所電壓水平以及改善功率因數(shù)等。此種補償

5、方式的優(yōu)勢表現(xiàn)為：第一，可以在電壓器容量保持不變的條件下顯著提高設(shè)備的利用率，提高供電能力；第二，降低變壓器、母線以及高壓輸電線路的有功損耗；第三，在用電負荷變化的時候，可以在一定程度上調(diào)節(jié)母線電壓，使得電壓質(zhì)量得到一定程度的改善，可以通過自動控制裝置進行自動補償；第四，維護方便，便于管理。變電站集中補償?shù)娜秉c表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，此種補償方式具有一定的局限性，只能補償補償點以上線路的無功損耗，補償點以下線路的無功損耗無法進行補償；其次，設(shè)備投資較大；第三，相當大的投切容量和合閘沖擊電流；昀后，補償時容易產(chǎn)生過電壓，導致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。 3.2低壓集中補償方式。在配電變壓器380V側(cè)集中補

6、償是目前國內(nèi)采用較多的一種無功補償方式，采用低壓并聯(lián)電容器柜，根據(jù)用實際的戶負荷水平，安裝使用一定數(shù)量的電容器進行跟蹤補償，實現(xiàn)就地補償和就地平衡，降低線損，提高補償效率。這種補償?shù)膬?yōu)勢表現(xiàn)為：首先，對配電變壓器或?qū)Ｓ脡浩鞯臒o功功率損耗能夠進行就地補償，提高變壓器的有功負荷；其次，可以自動追蹤無功功率變化改變總的補償容量，使用戶的功率因素保持在合理的范圍內(nèi)，防止產(chǎn)生欠補償或過補償。低壓集中補償方式也存在著一些缺點，此種補償減少補償點以上線路或變壓器本身的無功功率損耗。無功功率的輸送還是受到了線路的電抗與電阻的影響，配電線路上的無功損耗并沒有降低，所以低壓集中補償容量不能設(shè)置的過大。否那么，在總

7、負荷較輕或變壓器空載運行等情況下，過補償、無功功率倒送以及用戶內(nèi)部電壓等問題就會產(chǎn)生出來。 3.3分散補償方式。分散補償是在配電網(wǎng)絡中的用電設(shè)備、配電線路等分散區(qū)實行分散的無功補償。充分考慮局部負荷大小，進行無功補償容量的分配，安裝電容器在10kV配電線路或公用變壓器低壓側(cè)上進行補償。因為配電網(wǎng)中的局部公用變壓器未進行低壓補償，限制了補償度，使得發(fā)電廠或變電站需要補充無功缺口。采用10kV戶外并聯(lián)電容器進行無功補償能夠提高功率因素，降低線損。分散補償?shù)膬?yōu)點是：首先，能夠表達分散補償、就地平衡的原那么，能夠?qū)嵭袃?nèi)部無功分區(qū)控制，做到分區(qū)平衡，降低無功電流導致的電壓損失和損耗，適用于負荷比擬分散的

8、用戶；其次，能夠提高設(shè)備的承載能力，改善輸電線路的運行特性，保證電壓水平，減少損耗，從技術(shù)上改善我國配電線路過長、末端電壓質(zhì)量差、有功及無功損耗大、符合率低等狀況。此種補償方式的缺點是無法減少0.4kV配電線路的無功損耗；補償設(shè)備的利用率較低，并且補償設(shè)備的維護和管理難度也相對較大；如果電容器不可以分組投切，就無法調(diào)整補償容量，從而導致過補償?shù)漠a(chǎn)生。 3.4用戶終端就地補償方式。此種補償是把不同電壓等級的電容器和電動機并接，利用負荷開關(guān)、斷路器和電動機等設(shè)備進行同時投切，主要用于5kV以上的電動機無功補償。其優(yōu)點是不用頻繁地進行補償容量調(diào)節(jié)；可以不配套專門的電氣設(shè)備；配置靈活、占位少、維護簡單、投資少。運用此種補償方式時應當防止電動機退出運行時造成的自激震蕩。 4.結(jié)束語 總之，無功電流在系統(tǒng)中大量流動，使線損增加、電能質(zhì)量降低，對發(fā)電、供電、用戶三方都產(chǎn)生不良影響。因此必須對系統(tǒng)進行無功補償，以消除這些不良影響。在補償技術(shù)和裝置不斷開展和完善的趨勢下，無功補償技術(shù)和無功補償裝置