姜衛(wèi)義

（國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司開(kāi)魯縣供電分公司，內(nèi)蒙古通遼 028400）

0.引言

配電系統(tǒng)中存在大量感性負(fù)載，無(wú)功功率消耗大，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)功率因數(shù)，加劇線路電壓負(fù)荷、有功功率損耗，導(dǎo)致電源效率與質(zhì)量的壓力影響大。為了處理上述問(wèn)題，需要做好無(wú)功功率補(bǔ)償工作。無(wú)功功率補(bǔ)償，關(guān)系配電網(wǎng)穩(wěn)定性，采用無(wú)功功率補(bǔ)償方式，能夠確保系統(tǒng)電壓高效且安全。同時(shí)，無(wú)功功率補(bǔ)償與配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性關(guān)聯(lián)大，遠(yuǎn)距離輸送存在較多無(wú)功功率，即使在制約條件下，也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)損耗最小化。所以，準(zhǔn)確掌握無(wú)功功率補(bǔ)償點(diǎn)、補(bǔ)償能力的作用顯著。

1.配電網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償點(diǎn)的確定原則

（1）按照配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇中心節(jié)點(diǎn)，科學(xué)控制其他節(jié)點(diǎn)電壓。（2）按照無(wú)功功率就地平衡標(biāo)準(zhǔn)，明確無(wú)功負(fù)荷大節(jié)點(diǎn)。（3）為了確保系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，無(wú)功功率按照層次平衡，防止不同電壓等級(jí)無(wú)功功率耦合[1]。

2.配電網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償方案

2.1 變電站集中補(bǔ)償

為了提升輸電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，針對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率，需要采取平衡措施，降低主變壓器的無(wú)功損耗。通常情況下，采用變電站集中補(bǔ)償方式。無(wú)功功率補(bǔ)償點(diǎn)，選擇10kV母線，將母線作為接入線。補(bǔ)償裝置涉及到靜態(tài)補(bǔ)償器、并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)裝置。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，被稱(chēng)為并聯(lián)電容器組，設(shè)備工作模式是將調(diào)壓抽頭，配置到變壓器裝置中，有效調(diào)節(jié)無(wú)功功率補(bǔ)償、電壓等。集中補(bǔ)償方式，能夠有效作用于操作、管理、維護(hù)等方面，但是不能降低配電網(wǎng)損耗[2]。

2.2 低壓集中補(bǔ)償方式

現(xiàn)階段，大部分低壓變壓器以集中補(bǔ)償為主。在應(yīng)用此種補(bǔ)償方式時(shí)，通過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)方式，操作和控制低壓并聯(lián)電容器柜，跟蹤用戶負(fù)載水平，完成電容器補(bǔ)償。集中補(bǔ)償方式，可以有效改善專(zhuān)用變壓器用戶功率因數(shù)，確保無(wú)功功率平衡，時(shí)用戶電壓水平保持平穩(wěn)的保障，能夠降低配電網(wǎng)、變壓器損耗。盡管集中補(bǔ)償方式應(yīng)用效果顯著，可以改善用戶體驗(yàn)，然而卻不適用于電力系統(tǒng)中。（1）系統(tǒng)線路電壓水平，對(duì)線路電壓的影響比較大。集中補(bǔ)償方式，會(huì)導(dǎo)致線路電壓波動(dòng)，并非主導(dǎo)性因素。（2）線路參考電壓并未處于標(biāo)準(zhǔn)水平，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)功電容補(bǔ)償冗余，和實(shí)際需求的差距大。（3）在配電系統(tǒng)中，公共變壓器的作用顯著，多安裝在室外桿架上，負(fù)載率較低。在公共變壓器中，科學(xué)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，會(huì)面臨投資成本大、維護(hù)管控難度大、利用率不足等問(wèn)題。

2.3 高壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償法

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，公共變壓器多應(yīng)用高壓配電線路補(bǔ)償，由于公共變壓器數(shù)量多，傳輸期間，功率損耗會(huì)持續(xù)增加，此時(shí)要采用無(wú)功功率補(bǔ)償法彌補(bǔ)。此種補(bǔ)償方式應(yīng)用較多，也被稱(chēng)為線路無(wú)功補(bǔ)償。通常情況下，10kV室外并聯(lián)電容器，會(huì)改變配電網(wǎng)功率因數(shù)，利用電容器方式，降低功率損耗。高壓配電無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償，必須遵循標(biāo)準(zhǔn)化原則，以此獲得最佳補(bǔ)償效果。首先，減少補(bǔ)償點(diǎn)，一條線路應(yīng)用單點(diǎn)補(bǔ)償法補(bǔ)償，一條為控制方法，復(fù)雜度較低，無(wú)需設(shè)置分組投切裝置；接線方式簡(jiǎn)單，單相設(shè)置一個(gè)電容器。其次，合理控制補(bǔ)償量，按照實(shí)時(shí)功率因數(shù)區(qū)間設(shè)置，補(bǔ)償容量控制在0.95～1。最后，注重簡(jiǎn)化保護(hù)方式，熔斷器、氧化鋅避雷器，多采用過(guò)電流、過(guò)電壓方式保護(hù)。高壓配電無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償，可以應(yīng)用到距離遠(yuǎn)、功率因數(shù)小、負(fù)荷大的電路中，能夠提升補(bǔ)償效率、效果明顯，維護(hù)與管理難度小。但是，由于長(zhǎng)期固定補(bǔ)償、負(fù)載頻繁波動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響適應(yīng)性[3]。

2.4 用戶終端分散補(bǔ)償方式

在補(bǔ)償方法中，用戶終端分散補(bǔ)償法，可以降低電壓損耗、線路損耗。注重改善線路供電能力，優(yōu)化電壓質(zhì)量。然而，應(yīng)用此種補(bǔ)償方式，面對(duì)不同配電變壓器低壓負(fù)載波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致電容器輕載限制，還會(huì)降低設(shè)備利用效率。通過(guò)此種補(bǔ)償方式，應(yīng)當(dāng)關(guān)注到變壓器功率需求，當(dāng)變壓器功率不滿足要求時(shí)，則會(huì)影響低壓無(wú)功功率補(bǔ)償安裝[4]。

2.5 低壓配電線路無(wú)功補(bǔ)償

上文提及的補(bǔ)償方法，能夠有效補(bǔ)償大容量負(fù)載，然而380V配電線路長(zhǎng)度大，因此線路負(fù)荷比較重。線路無(wú)功功率持續(xù)增加，相應(yīng)增加電壓損耗與線路損耗。為了處理好上述問(wèn)題，改善不良影響，需要采用無(wú)功功率補(bǔ)償配電方式。低壓配電網(wǎng)也存在弊端，比如配電網(wǎng)布設(shè)混亂、分支多、節(jié)點(diǎn)多等，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)補(bǔ)償，必須合理配置補(bǔ)償電容器。

3.選擇配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式

一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償方式，能夠作為配電系統(tǒng)的重要補(bǔ)償方案，系統(tǒng)中不存在流通無(wú)功電流。然而，實(shí)際運(yùn)行期間不存在理想化情況，由于配電系統(tǒng)輸電電路、負(fù)載、變壓器的無(wú)功電流比較多。因此，實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中，操作補(bǔ)償裝置安裝位置，需要應(yīng)用以下方法[5]：

集中補(bǔ)償變電站高低壓母線；負(fù)荷側(cè)集中補(bǔ)償；高低壓配電線路分散補(bǔ)償；局部復(fù)雜補(bǔ)償。通常情況下，應(yīng)用集中補(bǔ)償組合方式，可以不斷提升運(yùn)行效果。公共低壓配電網(wǎng)，多應(yīng)用分散補(bǔ)償方式。開(kāi)展無(wú)功功率補(bǔ)償工作時(shí)，高效處理中壓配電網(wǎng)、高壓配電網(wǎng)問(wèn)題。針對(duì)低壓配電網(wǎng)而言，實(shí)施無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，會(huì)持續(xù)增加損耗量，明顯高于中壓配電網(wǎng)、高壓配電網(wǎng)孫傲量。在運(yùn)行期間，為了獲取最大效益，必須合理選擇無(wú)功電源補(bǔ)償裝置安裝部位，可以放置在無(wú)功負(fù)載點(diǎn)配電線路上。所以，無(wú)功電源補(bǔ)償裝置，應(yīng)當(dāng)設(shè)置在中高壓配電系統(tǒng)，變壓器側(cè)端轉(zhuǎn)移至第二配電系統(tǒng)中。無(wú)功配電方案的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較多，被成功應(yīng)用到高中壓配電網(wǎng)中。然而，低壓節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，涉及到多個(gè)分支機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致未知因素比較多，因此無(wú)法應(yīng)用到公共低壓配電線路中。優(yōu)化目標(biāo)，可以減少線路有功功率損耗量，參考高中壓配電線路補(bǔ)償方案、補(bǔ)償理論。針對(duì)低壓配電線路無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化，也可以應(yīng)用經(jīng)典優(yōu)化模式，比如2/3法則。當(dāng)前，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，能夠快速分析無(wú)功參數(shù)、諧波，采用變換模式，從電網(wǎng)內(nèi)部獲取質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制提出嚴(yán)格要求。采用注入式混合有功濾波器，以諧波抑制、輸入無(wú)功補(bǔ)償方案方式，能夠降低無(wú)功補(bǔ)償損耗，相應(yīng)提升系統(tǒng)集合程度，高效控制電能質(zhì)量。此種控制方式，將會(huì)成為電能質(zhì)量管理方向。

4.配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖⒁鈫?wèn)題

（1）明確補(bǔ)償容量?，F(xiàn)有功率因數(shù)小于1，在提高之后，確保功率因數(shù)小于2。因此，在計(jì)算補(bǔ)償容量時(shí)，涉及到有功計(jì)算負(fù)荷、平均有功負(fù)荷系數(shù)、功率因數(shù)角的正切值等內(nèi)容。按照實(shí)際運(yùn)行電壓、額定電壓，準(zhǔn)確計(jì)算補(bǔ)償電力電容器數(shù)量、容量，確保電容器實(shí)際補(bǔ)償容量，小于額定容量，優(yōu)化調(diào)整額定容量。（2）明確補(bǔ)償級(jí)數(shù)。補(bǔ)償級(jí)熟，是補(bǔ)償電容器分組數(shù)量越大，補(bǔ)償精度越高。增加補(bǔ)償級(jí)數(shù)后，相應(yīng)增加裝置成本，擴(kuò)大箱殼體積。綜合分析補(bǔ)償精度、箱體體積后，容量補(bǔ)償為11級(jí)，基本補(bǔ)償為前9級(jí)。小容量為2級(jí)，有助于提升補(bǔ)償精度。（3）明確投切控制方式。投切控制方式，分為三相分補(bǔ)、三相共補(bǔ)方式。為了縮小裝置體積，提升運(yùn)行可靠性，按照標(biāo)準(zhǔn)容量，做好電容器分組處理，通過(guò)控制器軟件，優(yōu)化排列和組合電容器，做好投切處理。

5.結(jié)語(yǔ)

科學(xué)的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償，能夠維護(hù)系統(tǒng)電壓平衡，同時(shí)減少配電網(wǎng)損耗率，提升功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效運(yùn)行，獲得較高經(jīng)濟(jì)效益。此次研究接受介紹多種無(wú)功補(bǔ)償方式與技術(shù)，展望諧波抑制技術(shù)，全面分析和考慮無(wú)功補(bǔ)償配電系統(tǒng)特性問(wèn)題。實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，注重參考節(jié)能效益，以最低經(jīng)濟(jì)功率，選擇適宜的電能質(zhì)量。無(wú)論如何配置和分配無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，都必須按照技術(shù)原則、經(jīng)濟(jì)原則，協(xié)調(diào)最佳方案，全面確保配電網(wǎng)運(yùn)行效益。