低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的發(fā)展研究

邱豐隆，楊文臣（廣東順德電力設(shè)計院有限公司）

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低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的發(fā)展研究

邱豐隆，楊文臣（廣東順德電力設(shè)計院有限公司）

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，在實際低電壓配電網(wǎng)的運行過程中，因為低壓配電網(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)達不到電力系統(tǒng)的要求標準。對此，加強低壓配電網(wǎng)無功補償裝置成為供電系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。基于此，本文就以低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的發(fā)展研究為課題，對低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的運行以及無功補償裝置的選擇類型，進行深入化探索。

低壓配電網(wǎng)；無功補償裝置；發(fā)展

在當下配電網(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，要想實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)對電能的有效分配，還需要無功補償裝置的科學(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，進而促進電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定化發(fā)展。

1　低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)脑碜饔眉胺椒?/h2>

1.1低壓配電網(wǎng)的無功補償原理作用

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)該將容性功率負荷的裝置與感性功率負荷的裝置并聯(lián)接到同一電路中，進一步實現(xiàn)能量在兩種負荷間相互轉(zhuǎn)換，這就是無功補償?shù)脑怼?/p>

為了滿足城市居民對用電量的各種需求，供電系統(tǒng)當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，無功補償裝置的應(yīng)用能適時的提升功率因數(shù)，防止無功倒送，進而達到節(jié)約電能的目的，由此可見，低壓配電網(wǎng)中無功補償裝置對提高電壓質(zhì)量的非常重要作用。

1.2低壓配電系統(tǒng)中無功補償?shù)姆椒?/p>

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

（1）集中補償。低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的集中補償方式，就是將補償電容器組裝設(shè)在變電站站內(nèi)母線上，進行手動或者分組形式的自動補償。當然，在實際的應(yīng)用中，還需要結(jié)合低壓配電網(wǎng)的具體應(yīng)用情況。

（2）低壓個別補償。低壓個別補償通過控制、保護無功補償裝置，并且將其與電機同時投切隨機補償，此種方式能很好的限制用電單位的無功負荷。低壓個別補償?shù)膬?yōu)點是：不需要頻繁調(diào)整補償容量，無功補償與用電設(shè)備運行同時進行，因此不會出現(xiàn)無功倒送現(xiàn)象。此外，低壓個別補償還具有配置靈活、維護簡單的優(yōu)點［2］。

（3）高壓集中補償。高壓集中補償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的一種補償方式。其適用于用戶遠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荷時，可起到減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用；低壓配電網(wǎng)無功補償裝置是根據(jù)負荷的大小自動投切，合理地提高了用戶的功率因數(shù)。

（4）動態(tài)無功補償。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，但是動態(tài)無功補償投切時無任何的充電電流和過電壓。

2　低壓配電網(wǎng)中無功補償裝置的類型和應(yīng)用特點

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

表1　

同步調(diào)相機是低壓配電網(wǎng)中經(jīng)常用到的一種無功補償裝置。它的本質(zhì)是一臺空載運行的同步電動機，在過勵磁時可發(fā)出無功功率，在欠勵磁時又可以吸收無功功率，調(diào)節(jié)簡單，適用于低壓配電網(wǎng)所進行集中補償［3］。但是同步調(diào)相機的投資金額過大，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。

電力電容器能可補償負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償設(shè)備［4］。此外，電力電容器的資金費用較低低，且有功功率損耗小，可實現(xiàn)集中安裝，因此，在低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的選擇中，是技術(shù)人員經(jīng)常選用的一款無功補償裝置。

3　低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的運用案例

某條10kV的供電線路，其有功負荷為3000kW，總線路長達4.5km。該線路在沒有加裝無功補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%。在對該低壓配電網(wǎng)加入無功補償裝置后即電力電容器它可補償負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)的運行安全。圖1則是該無功補償裝置的接線原理示意圖。

圖1　

4　低壓配電網(wǎng)無功補償裝置的發(fā)展效益

在低壓配電網(wǎng)的運行當中，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越大，低壓配電網(wǎng)的輸電損耗越小。因此，適當?shù)奶嵘蛪号潆娋W(wǎng)無功補償裝置，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)備的運行效率，減少運輸過程中的線路損耗，進而達到改善電壓質(zhì)量的目的［6］。此外，低壓配電網(wǎng)中無功補償裝置應(yīng)用還可以為供電企業(yè)帶來巨額的經(jīng)濟效益，而且還能夠有效的保障用戶用電的安全。

從低壓配電網(wǎng)無功補償裝置長遠的發(fā)展角度來看，隨著電子設(shè)備的發(fā)展，用戶的用電需求會不斷的增長，也因如此，低壓配電網(wǎng)的輸出用電量會逐漸增大。在低壓配電網(wǎng)采用無功補償裝置之后，輸電線路的損耗率會大幅度地下降，還提升了低壓配電網(wǎng)輸電效率，減少了運輸過程中的電能消耗，更為重要的是無功補償裝置的使用可以保障電壓質(zhì)量，進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)的安全運行帶來較大的阻力。但是，在實際的低電壓配電網(wǎng)中，因為低壓配電網(wǎng)沒有配備無功補償裝置，因此增加了線路的輸電損耗，加重了電壓質(zhì)量問題，進而達不到電力系統(tǒng)對低壓配電網(wǎng)分配電能的安全要求。針對這一情況，要想實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)對電能的有效分配，還需要無功補償裝置的科學(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，進而促進電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定化發(fā)展。

［1］郭 濤.低壓無功補償裝置在配電網(wǎng)中的應(yīng)用分析［J］.科技與企業(yè)，2014（6）：314.

［2］朱建軍，盧志剛.中低壓配電網(wǎng)的無功補償［J］.電力電容器與無功補償，2011，32（4）：19～23.

［3］楊家強，陳詩瀾，朱潔，等.APF與TSC混合補償裝置控制策略設(shè)計［J］.電機與控制學(xué)報，2014，18（1）：11～18.

［4］王忠明.解析采用無功補償裝置有效提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量的技術(shù)［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（5）：167～168.

［5］凌鵬飛.混合型無功補償裝置在配電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.電力與能源，2013，34（2）：152～154.

［6］黃曉彤，陳文煒，林舜江，等.低壓配電網(wǎng)無功補償分散配置優(yōu)化方法［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，9（2）：44～49.

2016-3-20

TM76

A

2095-2066（2016）10-0029-02