高永健

（廣東電網(wǎng)汕頭南澳供電局有限責(zé)任公司，廣東 汕頭 515900）

0 引 言

無功補(bǔ)償即無功功率補(bǔ)償，作為供電系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，有降低輸送線路損耗、穩(wěn)定電壓及提高電網(wǎng)功率等優(yōu)勢(shì)。合理選擇無功補(bǔ)償技術(shù)，能有效降低電網(wǎng)系統(tǒng)損耗，提高電網(wǎng)運(yùn)行效益。

1 低壓供電系統(tǒng)應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的作用

在低壓供電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備與濾波補(bǔ)償和無功補(bǔ)償相結(jié)合，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要的意義。該技術(shù)能穩(wěn)定線路電壓、強(qiáng)化運(yùn)行過程控制、提高傳輸效率和良好地控制諧波。

運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)可減小電網(wǎng)電壓波動(dòng)。在電力系統(tǒng)中，電能的損耗有兩個(gè)原因，即受電容與電感上的無功功率及電阻上的有功功率影響。一般情況下，在變壓器等效網(wǎng)絡(luò)以及規(guī)模較大的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電抗[1]。因此電壓損失的大小和無功功率密切相關(guān)，而電壓損失和有功功率間的關(guān)系可以忽略。無功功率是電壓損失的重要原因，選擇和裝配無功補(bǔ)償設(shè)施，可直接影響到電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，無功傳輸會(huì)導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，增加線路的電能損耗。將適量的電容器并入無功負(fù)荷的集中部位可減小這種不良影響。電容器可對(duì)負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行無功功率的就地補(bǔ)償，減少無功功率流入低壓供電系統(tǒng)，以此減少電能損耗，降低線路電壓損失。

提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量即是公用線路到用戶的電能傳輸質(zhì)量，主要的衡量標(biāo)準(zhǔn)包括頻率、用戶方的電壓大小及電壓波形是否為正弦波等。因此，一個(gè)理想的電力系統(tǒng)應(yīng)以恒定的頻率(50 Hz)和正弦波形為標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)定的電壓水平(標(biāo)稱電壓)對(duì)用戶供電。在三相交流電力系統(tǒng)中，各相的電壓和電流幅值大小應(yīng)相等，相位互差120°。

提高線路的傳輸能力。電力系統(tǒng)的視在功率決定了線路輸送電能的能力[2]。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，有功功率和無功功率處于一種此消彼長(zhǎng)的狀態(tài)，如果有功功率已經(jīng)固定，想要提升無功功率，勢(shì)必就要降低有功功率的比例，這種情況會(huì)降低傳輸效率。可利用無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償來解決這個(gè)問題。技術(shù)人員在電網(wǎng)的一端采取補(bǔ)償措施后，可減輕電網(wǎng)的無功功率負(fù)擔(dān)，提高線路中有功功率的占比，從而大幅提升電能的傳送效率。

2 低壓供電系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

2.1 優(yōu)化低壓供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償

在對(duì)低壓供電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償之前，需要設(shè)定補(bǔ)償點(diǎn)，利用動(dòng)態(tài)性的規(guī)劃、無功均勻分布法和相對(duì)分析法等實(shí)現(xiàn)操作。例如，在10 kV電網(wǎng)操作中，所涉及到的方法包括相對(duì)分析法、無功均勻分布法及動(dòng)態(tài)性規(guī)劃等。實(shí)踐中應(yīng)用最多的是無功均勻分布法，運(yùn)用該種補(bǔ)償方法時(shí)，線路最佳補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)選擇在線路總長(zhǎng)的2/3處，最佳補(bǔ)償量應(yīng)為線路中無功總需求量的2/3左右。對(duì)于2/3補(bǔ)償線路中的無功電荷，補(bǔ)償點(diǎn)的最佳選擇應(yīng)在全線路長(zhǎng)的2/3處，在線路的前1/3段，其所需的無功消耗可以通過變電站所來獲取，線路中1/3段，無功消耗由電容器產(chǎn)生的無功向前流動(dòng)提供，末端1/3則由變壓器所產(chǎn)生的無功向后流動(dòng)提供。在此過程中，線路上的無功流動(dòng)能夠降到最低，且有功損耗及電壓值最小，可達(dá)到理想的無功補(bǔ)償效果[3]。需要注意的是，無功補(bǔ)償不可過度，否則會(huì)出現(xiàn)向低壓供電系統(tǒng)倒輸送無功的情況，增加運(yùn)行電壓，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行，增加線路運(yùn)行損耗，制約節(jié)能效果的提升。

2.2 低壓供電系統(tǒng)使用無功補(bǔ)償裝置的分析

無功補(bǔ)償技術(shù)中的投切方法分為兩種，分別是短時(shí)投切法和延時(shí)投切法。

2.2.1 延時(shí)投切方法及其優(yōu)點(diǎn)

常用的靜態(tài)無功方法是延時(shí)投切法，傳統(tǒng)接觸器反復(fù)動(dòng)作會(huì)損害到設(shè)備，此種方法的應(yīng)用，可減少接觸器的頻繁操作，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，可有效緩解低壓供電網(wǎng)的不穩(wěn)定。延時(shí)投切法適合應(yīng)用于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)且穩(wěn)定的設(shè)備中。無觸點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置相較于接觸器的投切系統(tǒng)，具有以下優(yōu)勢(shì)。

第一，投切方式的先進(jìn)性。低壓供電系統(tǒng)出現(xiàn)感性無功后，無觸點(diǎn)補(bǔ)償裝置能快速對(duì)感性負(fù)載的大小進(jìn)行判斷，并投入與之相匹配的容性無功。接觸點(diǎn)補(bǔ)償因其結(jié)構(gòu)原理的特殊性，需要不斷投切才能逐漸貼近系統(tǒng)中的無功。

第二，使用壽命得到延長(zhǎng)。接觸器是有觸點(diǎn)裝置的投切開關(guān)，投切時(shí)會(huì)對(duì)接觸器及電容組等造成很大影響。因此負(fù)載波動(dòng)較大時(shí)無法使用，且使用壽命較短。而無觸點(diǎn)方式運(yùn)用了電流的過零切除技術(shù)，能夠延長(zhǎng)使用壽命，投切過程電流不會(huì)遭受太大的波動(dòng)與沖擊，也不會(huì)破壞任何電氣模塊。

第三，較短的投切時(shí)間以及較高的補(bǔ)償精度。無觸點(diǎn)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間在20 m/s范圍內(nèi)，負(fù)載適應(yīng)范圍大，保證了低壓供電系統(tǒng)下的補(bǔ)償精度，使補(bǔ)償精度保持在95%以上。

第四，良好的發(fā)展前景。有觸點(diǎn)的裝置存在設(shè)備和零件的使用損耗大、負(fù)載變化大及污染環(huán)境等缺點(diǎn)，無觸點(diǎn)系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)時(shí)間、良好的補(bǔ)償結(jié)果、及無沖擊投切及較長(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，具備良好的發(fā)展前景。

2.2.2 瞬時(shí)投切方法

日常生活中的非靜態(tài)方法就是瞬時(shí)投切法，這種方法是半導(dǎo)體電力器件和數(shù)字技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，具備迅速隨動(dòng)特點(diǎn)。一般情況下，控制器能在0.8個(gè)周波左右完成采樣和計(jì)算工作，并在兩個(gè)周期內(nèi)發(fā)送控制信號(hào)。在正常狀態(tài)下，20 m/s左右完成投切容器組的全部動(dòng)作。這種控制速度及精度機(jī)械控制器裝置無法實(shí)現(xiàn)。在瞬時(shí)投切過程中，需要考慮元件的損壞情況，進(jìn)行投切動(dòng)作時(shí)要盡可能保持電容器內(nèi)的電壓為零，避免涌流損壞電容器和半導(dǎo)體器件。控制信號(hào)撤銷后，晶閘管觸發(fā)脈沖隨之消失，晶閘管零電流自然關(guān)閉。隨著技術(shù)水平不斷的提升，此種技術(shù)的性能及質(zhì)量都得到了提升。但此種無功補(bǔ)償?shù)耐肚蟹绞匠杀据^高。

3 結(jié) 論

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，推動(dòng)了各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與廣泛應(yīng)用，尤其是無功補(bǔ)償技術(shù)在低壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提升了低壓供電系統(tǒng)的運(yùn)行效益。無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，解決遠(yuǎn)距離供電造成的能耗過大問題。另外，在遠(yuǎn)距離輸電中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，還能促進(jìn)電網(wǎng)供電的安全、高效及平穩(wěn)。因此，在未來的發(fā)展中，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用研究，注重分析無功補(bǔ)償技術(shù)與低壓供電系統(tǒng)間的融合，實(shí)現(xiàn)低壓供電系統(tǒng)運(yùn)行效益的不斷提升，滿足我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展要求。