彭澎

(深圳供電局有限公司,廣東深圳 518001)

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)方案的探討

彭澎

(深圳供電局有限公司,廣東深圳 518001)

由于無功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用,因此,無功補(bǔ)償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問題。合理選擇無功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量,能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量,提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率,降低有功網(wǎng)損和減少發(fā)電費(fèi)用。本文主要從配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)暮x、原則及作用入手,并通過對(duì)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)方案進(jìn)行分析,提出了配電網(wǎng)無功補(bǔ)償建設(shè)應(yīng)注意的問題和相關(guān)建議,希望所得的結(jié)果可以引起大家的重視和思考,并為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。

配電網(wǎng) 無功補(bǔ)償 技術(shù)方案 問題

1 無功補(bǔ)償概述

1.1 無功補(bǔ)償?shù)暮x

電網(wǎng)的無功補(bǔ)償是一種實(shí)現(xiàn)就地平衡的有效補(bǔ)償措施，可以避免由發(fā)電機(jī)提供無功功率并經(jīng)過線路傳送帶來的加大網(wǎng)絡(luò)損耗、降低電氣設(shè)備利用率低等問題，可以保證電壓穩(wěn)定及供電質(zhì)量，在遠(yuǎn)距離的輸電途中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定、能力及平衡的有功和無功功率。

1.2 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

無功補(bǔ)償在實(shí)際操作中需要遵循一定的原則，即規(guī)劃要完整、布局要合理、補(bǔ)償要區(qū)分、平衡要及時(shí)。具體而言，第一，無功補(bǔ)償既要能滿足全部電網(wǎng)的平衡化使用，又要不使局部的分線、分網(wǎng)有所遺漏；第二，無功補(bǔ)償既要對(duì)變電站進(jìn)行大型的集中補(bǔ)償，又要對(duì)其他的電網(wǎng)設(shè)配、線路設(shè)施進(jìn)行分散性的補(bǔ)償，不能忽略細(xì)微之處；第三，針對(duì)較長的線路以及分支較繁瑣的線路要進(jìn)行兼顧調(diào)節(jié)。這部分線路由于面對(duì)的情況比較多樣，在使用中容易造成損耗，所以對(duì)此的補(bǔ)償?shù)轿粚?huì)產(chǎn)生顯著的改善效果；第四，要將供電部門與零散用戶的無功補(bǔ)償結(jié)合起來，否則會(huì)造成空載時(shí)過度補(bǔ)償或者滿負(fù)荷時(shí)缺乏補(bǔ)償，會(huì)影響無功補(bǔ)償所應(yīng)該起到的調(diào)節(jié)作用，所產(chǎn)生的結(jié)果也就不能更好地改善現(xiàn)狀。

1.3 無功功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)正要組成部分。合理的選擇無功補(bǔ)償點(diǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)無功電源合理配置，能夠有效地維持電壓水平并提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行的穩(wěn)定性，還可以避免無功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低線損，信息系統(tǒng)能夠安全、經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行。具體地說，無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c(diǎn)：

(1)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備所需要容量，減少線路及設(shè)備損耗，節(jié)約電能。

(2)提高并穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高電能質(zhì)量。在長距離線路中安裝合適的裝置，可以改變輸電線路的穩(wěn)定性，提高輸電能力。

(3)三相負(fù)載不平衡的場所，通過適當(dāng)?shù)臒o功功率補(bǔ)償，可以對(duì)三相負(fù)載起到平衡作用。

(4)增加變壓器、發(fā)電機(jī)、供電線路等的備用量。

(5)減少配電變壓器的安裝容量、減少基本電費(fèi)、節(jié)約電費(fèi)。

2 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)方案

配電網(wǎng)中常用的無功補(bǔ)償方式包括：變電站集中補(bǔ)償方式、低壓集中補(bǔ)償方式、桿上無功補(bǔ)償方式和用戶終端分散補(bǔ)償方式等。圖1表示了這幾種方式在配電網(wǎng)中的接線情況。

2.1 變電站集中補(bǔ)償

要平衡輸電網(wǎng)的無功功率，可在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，如圖1中的方式1。在這種方式下，補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓。集中補(bǔ)償裝置一般連接在變電站的10kV母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是這種補(bǔ)償方式對(duì)10kV配電網(wǎng)的降損不起作用。

2.2 低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償方式主要應(yīng)用在變壓器低壓側(cè)，是國內(nèi)較普遍采用的另一種無功補(bǔ)償方式(如圖1中的方式2)。其中補(bǔ)償裝置通常采用微機(jī)控制的低壓并聯(lián)電容器柜，可根據(jù)用戶負(fù)荷水平的波動(dòng)來投入適當(dāng)數(shù)量的電容器，從而進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式可改善專用變壓器用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功功率的就地平衡，對(duì)配電網(wǎng)和配電變的降損有一定作用，也有助于保證該用戶的電壓水平。然而其缺點(diǎn)在于當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)偏高或偏低時(shí)，無功功率的投切量難以滿足實(shí)際需求量，就有可能出現(xiàn)無功功率補(bǔ)償過量或不足的情況。另外，面向用戶的公用變壓器通常安裝在戶外桿架上，在這些變壓器上安裝集中補(bǔ)償裝置則難以維護(hù)、控制和管理，容易產(chǎn)生安全隱患。因此，這種無功補(bǔ)償有一定的局限性。

2.3 桿上無功補(bǔ)償

為了降低線路網(wǎng)損，把戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上進(jìn)行無功功率補(bǔ)償(如圖1中的方式3)，這樣就可以提高配電網(wǎng)的功率因素，降低線損，提升電壓。為了避免因桿上安裝并聯(lián)電抗器遠(yuǎn)離變電站而引起的保護(hù)不易配置、控制成本高、維護(hù)難度大、安裝環(huán)境受限等問題，桿上無功補(bǔ)償必須做到“補(bǔ)償點(diǎn)宜少、控制方式從簡、不設(shè)分組投切、補(bǔ)償容量宜小、接線宜簡單及保護(hù)方式簡化”等。桿上無功補(bǔ)償具有投資小、補(bǔ)償效率分析與探討高、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。在負(fù)荷波動(dòng)的情況下，這種固定的補(bǔ)償方式適應(yīng)能力較差。

2.4 用戶終端分散補(bǔ)償

目前，電力用戶的用電量大幅增長，企業(yè)、廠礦和小區(qū)等對(duì)無功需求都很大，直接對(duì)用戶末端進(jìn)行無功補(bǔ)償(如圖1中的方式4)，能極大降低電網(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡(luò)的電壓水平。對(duì)于像企業(yè)和廠礦中的電動(dòng)機(jī)這些容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備無功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償，而對(duì)于小區(qū)用戶終端，其用戶負(fù)荷小、波動(dòng)大、地點(diǎn)分散、無人管理，因此應(yīng)該開發(fā)職能免維、體積小、易安裝，造價(jià)低功能完善的新型低壓終端無功補(bǔ)償裝置。用戶終端分散補(bǔ)償可以降低線損率，減小電壓損失，改善電壓質(zhì)量，進(jìn)而改善用電設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行條件，且能釋放系統(tǒng)能量，提高線路的供電能力。但由于低壓無功補(bǔ)償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負(fù)荷波動(dòng)的不同時(shí)性，造成大量電容器在較輕載時(shí)的閑置，降低了設(shè)備的利用率。

3 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償建設(shè)應(yīng)注意的問題

目前，配電網(wǎng)無功補(bǔ)償建設(shè)已經(jīng)越來越被人們所重視，但是在實(shí)踐過程中，仍有諸多問題需引起重視。

3.1 供電無功管理要無縫覆蓋

供電部門的供用電管理工作不能對(duì)電費(fèi)一收了之；也不能為了管理而管理，對(duì)用戶只實(shí)行“按功率因數(shù)增收或減收電費(fèi)”的辦法，對(duì)無功管理只采取單純的獎(jiǎng)懲措施。供電部門應(yīng)擔(dān)負(fù)起節(jié)能環(huán)保的社會(huì)職責(zé)，對(duì)電力大宗用戶，特別是無功管理工作有潛力可挖掘的用戶，應(yīng)督促和幫助用戶采取措施，提高功率因數(shù) 。組成以供用電管理部門牽頭的，以用電節(jié)能管理人員、設(shè)計(jì)人員、調(diào)度部門的負(fù)荷分析人員和運(yùn)行人員等技術(shù)骨干為成員的技術(shù)專家組，采取“專家會(huì)診”的方式。深入用戶生產(chǎn)第一線，深入了解主要配電設(shè)備、大型用電設(shè)備的規(guī)格型號(hào)、現(xiàn)場布置、生產(chǎn)運(yùn)行方式和特點(diǎn)，了解現(xiàn)有無功補(bǔ)償情況，了解結(jié)線方式、饋線規(guī)格型號(hào)和路徑等，掌握第一手資料。針對(duì)具體問題，制訂具體的、有效可行的技術(shù)方案和整改措施，切實(shí)解決用戶無功補(bǔ)償實(shí)際工作中的“疑難雜癥”問題，主動(dòng)協(xié)助電力用戶做好無功補(bǔ)償工作。

3.2 配電無功管理要主動(dòng)承接

配電網(wǎng)的用戶，領(lǐng)導(dǎo)一定要重視，領(lǐng)導(dǎo)上的重視是做好一切工作的保證。有條件的單位可以配備專職負(fù)荷管理人員，從而有利于無功負(fù)荷的管理。對(duì)無功負(fù)荷進(jìn)行分析計(jì)算，相應(yīng)的調(diào)整補(bǔ)償裝置的配置、補(bǔ)償運(yùn)行方式；對(duì)上個(gè)月的無功負(fù)荷分析總結(jié)，提出改進(jìn)措施；分析預(yù)測(cè)下個(gè)月的無功負(fù)荷，提前策劃應(yīng)對(duì)。規(guī)模較小的配電用戶可以配備兼職負(fù)荷管理人員，并對(duì)其加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)。把無功考核量化到負(fù)荷管理人員的職責(zé)中，促進(jìn)其主動(dòng)作為，搞好無功管理工作。

3.3 電力電容器的安全管理

電力電容器的電壓特性不好、耐受過電壓能力差，運(yùn)行中長期工頻過電壓應(yīng)不大于其額定電壓的1.1倍。運(yùn)行時(shí)，要注意配電網(wǎng)的電壓不能過高。

并聯(lián)電容器投入運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)中的高次諧波產(chǎn)生影響，甚至能放大諧波電流。要避免大的諧波進(jìn)入配電網(wǎng)絡(luò)。

并聯(lián)電容器合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的合閘涌流，有時(shí)激發(fā)諧振過電壓。要采取控制合閘涌流的保護(hù)措施。

3.4 優(yōu)化無功補(bǔ)償,防止無功倒送

在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)倪^程中結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)際、精確計(jì)算全網(wǎng)無功潮流等，選取最佳補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和容量來選擇與使用最有效率的電網(wǎng)補(bǔ)償方式，從而更好的進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化。結(jié)合配電網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行的特點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整無功補(bǔ)償，防止在負(fù)荷低谷期間造成出現(xiàn)無功倒送等現(xiàn)象，導(dǎo)致電線路負(fù)擔(dān)過重，增加配電網(wǎng)的損耗。運(yùn)行中注意檢查電容器自動(dòng)投切裝置的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，在配電網(wǎng)管理中，應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)能夠有效的提高功率因素，減少無功電流，從而提高電能疏松的效率。應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的方法有很多種，需要技術(shù)人員充分領(lǐng)會(huì)無功補(bǔ)償技術(shù)的要點(diǎn)，將技術(shù)措施應(yīng)用在實(shí)踐中去，不斷發(fā)展和改進(jìn)無功補(bǔ)償技術(shù)，才能保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。

[1]《城市供配電實(shí)用技術(shù)》.

[2]王全元.配電網(wǎng)無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益分析[J].電力技術(shù)探討,2013.

[3]嚴(yán)偉.配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)的探討[J].科技傳播,2010.