配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償?shù)恼?dāng)方法

合理的濾波補(bǔ)償裝置點(diǎn)的選擇以及補(bǔ)償容量的確定，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損。而且由于我國配電網(wǎng)長期以來無功缺乏，造成的網(wǎng)損相當(dāng)大，因此無功功率補(bǔ)償是降損措施中投資少回收高的有效方案。配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式常用的有：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。

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案

1、變電站集中補(bǔ)償方式

針對輸電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，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，主要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)、提高終端變電所的電壓和補(bǔ)償主變的無功損耗。這些補(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)。

為了實(shí)現(xiàn)變電站的電壓控制，通常采用無功補(bǔ)償裝置(一般是并聯(lián)電容器組)結(jié)合變壓器有載調(diào)壓共同調(diào)節(jié)。通過兩者的協(xié)調(diào)來進(jìn)行電壓/無功控制在國內(nèi)已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，九區(qū)圖便是一種變電站電壓/無功控制的有效方法。然而操作上還是較為麻煩的，因?yàn)橛捎谙拗敌枰S不同運(yùn)行方式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，甚至在某些區(qū)上會(huì)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象;而且由于實(shí)際操作中變壓器有載分接頭的調(diào)節(jié)和電容器組的投切次數(shù)是有限的，而在九區(qū)圖沒有相應(yīng)的判斷。因此，現(xiàn)行九區(qū)圖的調(diào)節(jié)效果還有待進(jìn)一步改善。

2、低壓集中補(bǔ)償方式

在配電網(wǎng)中，目前國內(nèi)較普遍采用的無功補(bǔ)償方式是在配電變壓器380V側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，通常采用微機(jī)控制的低壓并聯(lián)電容器柜，容量在幾十至幾百千乏左右，根據(jù)用戶負(fù)荷水平的波動(dòng)投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。它主要目的是提高專用變用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)木偷仄胶猓瑢ε潆娋W(wǎng)和配電變的降損有積極作用，同時(shí)也有助于保證該用戶的電壓水平。這種補(bǔ)償方式的投資及維護(hù)均由專用變用戶承擔(dān)。目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的自動(dòng)補(bǔ)償裝置通常是根據(jù)功率因數(shù)來進(jìn)行電容器的自動(dòng)投切。就這種方案而言，雖然有助于保證用戶的電能質(zhì)量，但對電力系統(tǒng)并不可取。雖然線路電壓的波動(dòng)主要由無功量變化引起，但線路的電壓水平往往是由系統(tǒng)情況決定的。當(dāng)線路電壓基準(zhǔn)值偏高或偏低時(shí)，無功的投切量可能與實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)，易出現(xiàn)無功過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。

對配電系統(tǒng)來說，除了專用變之外，還有許多公用變。而面向廣大家庭用戶及其他小型用戶的公用變，由于其通常安裝在戶外的桿架上，實(shí)現(xiàn)低壓無功集中補(bǔ)償則是不現(xiàn)實(shí)的：難于維護(hù)、控制和管理，且容易造成生產(chǎn)安全隱患。這樣，配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償受到了很大地限制。

3、桿上補(bǔ)償方式

由于配電網(wǎng)中大量存在的公用變壓器沒有進(jìn)行低壓補(bǔ)償，使得補(bǔ)償度受到限制。由此造成很大的無功缺口需要由變電站或發(fā)電廠來填，大量的無功沿線傳輸使得配電網(wǎng)網(wǎng)損仍然居高難下。因此可以采用 10kV戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上(或另行架桿)進(jìn)行無功補(bǔ)償，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。但由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠(yuǎn)離變電站，容易出現(xiàn)保護(hù)不易配置、控制成本高、維護(hù)工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限制等問題。因此，桿上無功優(yōu)化補(bǔ)償必須結(jié)合以下實(shí)際工程要求來進(jìn)行：

(1)補(bǔ)償點(diǎn)宜少，建議一條配電線路上宜采用單點(diǎn)補(bǔ)償，不宜采用多點(diǎn)補(bǔ)償;

(2)控制方式從簡。建議桿上補(bǔ)償不設(shè)分組投切;

(3)建議補(bǔ)償容量不宜過大。補(bǔ)償容量太大將會(huì)導(dǎo)致配電線路在輕載時(shí)出現(xiàn)過電壓和過補(bǔ)償現(xiàn)象;另外桿上空間有限，太多數(shù)電容器同桿架設(shè)，既不安全，也不利于電容器散熱;

(4)建議保護(hù)方式應(yīng)簡化。主要采用熔斷器和氧化鋅避雷器作簡單保護(hù)。

顯然，桿上無功補(bǔ)償主要是針對10kV饋線上的公用變所需無功進(jìn)行補(bǔ)償，因其具有投資小，回收快，補(bǔ)償效率較高，便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適合于功率因數(shù)較低且負(fù)荷較重的長配電線路，但是因負(fù)荷經(jīng)常波動(dòng)而該補(bǔ)償方式是長期固定補(bǔ)償，故其適應(yīng)能力較差，應(yīng)積極開發(fā)應(yīng)用電容器組能自動(dòng)投切的桿上無功補(bǔ)償技術(shù)。

4、用戶終端分散補(bǔ)償方式

目前在我國城鄉(xiāng)各地，低壓用戶的用電量增長迅速，企業(yè)、廠礦和小區(qū)等對無功需求都很大，直接對用戶末端進(jìn)行無功補(bǔ)償將最恰當(dāng)?shù)亟档团潆娋W(wǎng)的損耗和維持配電網(wǎng)的電壓水平的有效措施。對于企業(yè)和廠礦中的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)該進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償，即隨機(jī)補(bǔ)償;針對小區(qū)用戶終端，由于用戶負(fù)荷小，波動(dòng)大，地點(diǎn)分散，無人管理，因此應(yīng)積極開發(fā)應(yīng)用一種新型的低壓終端無功補(bǔ)償裝置，并滿足以下要求：①智能型控制，免維護(hù);②體積小，易安裝;③功能完善，造價(jià)較低。

與前面三種補(bǔ)償方式相比，本補(bǔ)償方式更能體現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：①線損率可減少約 20%;②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;③釋放系統(tǒng)能量，提高線路供電能力。缺點(diǎn)是由于低壓無功補(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負(fù)荷較輕時(shí)出現(xiàn)閑置，設(shè)備利用率不高。

綜合以上四種無功補(bǔ)償方式，

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償遇到的問題

隨著人們對配電網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，低壓側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。從靜態(tài)補(bǔ)償?shù)絼?dòng)態(tài)補(bǔ)償，從有觸點(diǎn)補(bǔ)償?shù)綗o觸點(diǎn)補(bǔ)償，都取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是在實(shí)踐中也暴露出一些問題，必須引起重視。

(1)目前無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)往往放在用戶側(cè)，只注意補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)。然而要實(shí)現(xiàn)有效地降損，必須從電力系統(tǒng)角度出發(fā)，通過計(jì)算全網(wǎng)的無功潮流，確定配電網(wǎng)的補(bǔ)償方式、最優(yōu)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。

(2)目前10kV配電網(wǎng)的線路上的負(fù)荷點(diǎn)一般無表計(jì)，記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和同時(shí)性無法保證。這對配電網(wǎng)的潮流計(jì)算和無功優(yōu)化計(jì)算帶來很大困難。

(3)電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時(shí)也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時(shí)會(huì)對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞，同時(shí)使配電網(wǎng)的諧波干擾更嚴(yán)重。