中低壓配電網(wǎng)的無功補償方式與優(yōu)化

無功補償可以改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，是電網(wǎng)采用的節(jié)能措施之一。配電網(wǎng)中常用的無功補償方式為：在系統(tǒng)的部分變、配電所中，在各個用戶中安裝無功補償裝置;在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容機組;在配電變壓器低壓側(cè)和車間配電屏間安裝并聯(lián)電容器以及在單臺電動機附近安裝并聯(lián)電容器，進行集中或分散的就地補償。

1、就地補償

對于大型電機或者大功率用電設(shè)備宜裝設(shè)就地補償裝置。就地補償是最經(jīng)濟、最簡單以及最見效的補償方式。在就地補償方式中，把電容器直接接在用電設(shè)備上，中間只加串熔斷器保護，用電設(shè)備投入時電容器跟著一起投入，切除時一塊切除，實現(xiàn)了最方便的無功自動補償，切除時用電設(shè)備的線圈就是電容器的放電線圈。

2、分散補償

當(dāng)各用戶終端距主變較遠時，宜在供電末端裝設(shè)分散補償裝置，結(jié)合用戶端的低壓補償，可以使線損大大降低，同時可以兼顧提升末端電壓的作用。

3、集中補償

變電站內(nèi)的無功補償，主要是補償主變對無功容量的需求，結(jié)合考慮供電壓區(qū)內(nèi)的無功潮流及配電線路和用戶的無功補償水平來確定無功補償容量。35KV變電站一般按主變?nèi)萘康?0%-15%來確定;110KV變電站可按15%-20%來確定。

4、調(diào)容方式的選擇

(1)長期變動的負荷

對于建站初期負荷較小，以后負荷逐漸增大的情況，組裝設(shè)無載可調(diào)容電容器組。戶外安裝時可選用可調(diào)容集合式電容器;戶內(nèi)安裝時可選用可調(diào)容柜式電容器裝置。其基本原理為將電容器按二進制方式分成二組，通過分接開關(guān)或隔離開關(guān)選擇投切組合，可以實現(xiàn)三檔容量可調(diào)。隨著負荷的改變，可以人工斷電后改變投切組合滿足某一時間段的無功平衡。這種場合可以裝設(shè)無功自動調(diào)容裝置，該裝置可以滿足無人值守綜合自動化的要求。

(3)短時段內(nèi)負荷頻繁變化的場合

該場合宜裝可快速跟蹤的瞬態(tài)無功補償裝置。由于電容器每次投切前卻必須保證電容器沒有殘存的電荷，而電容器放電即使通過放電線圈亦需要數(shù)秒的時間，所以高壓瞬態(tài)無功補償裝置(也稱SVC)一般都是固定補償最大容量的電容器，同時并聯(lián)一組容量可調(diào)的電抗器，通過快速調(diào)整電抗器的輸出無功，從而達到無功瞬態(tài)平衡的目的。電抗器的調(diào)整技術(shù)主要有可控硅控制空心并聯(lián)電抗器及直流偏磁調(diào)感兩種方式，其中以前者較優(yōu)，但價格較高。

無功補償優(yōu)化

1 加強農(nóng)電中低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)囊饬x

電力系統(tǒng)存在著大量的無功負荷，使電力系統(tǒng)在傳輸有功功率的同時輸送著大量的無功功率，又由于無功補償裝置配置不足，導(dǎo)致農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)電壓降低、線損增大、輸送容量不足等問題較為突出。配電網(wǎng)是電力網(wǎng)末梢，電壓低傳輸同樣電能產(chǎn)生的線損和電壓降要高于高電壓網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)網(wǎng)改造雖然使農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)架明顯改善，但無功補償和改造卻不盡合理，特別是隨著國家對農(nóng)村政策性扶持的加大，農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展呈良好穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢，農(nóng)村用電大負荷、非線性負荷用戶迅猛增長，對本來無功配置不足的配電網(wǎng)又加重了負擔(dān)。因此，加強中低壓配網(wǎng)無功補償?shù)膬?yōu)化配置，保持無功平衡，對于保證電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)損耗，提高電網(wǎng)的輸送能力和設(shè)備利用率具有重要的作用和意義，以符合國家電網(wǎng)公司“十一五”農(nóng)網(wǎng)無功發(fā)展規(guī)劃綱要的要求。

2 配電網(wǎng)無功補償遵循原則

配電網(wǎng)的無功補償應(yīng)遵循“全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡”的基本原則，按照變電站和配電臺區(qū)集中補償，用戶就地分散補償和配電線路分散補償?shù)脑瓌t，實現(xiàn)無功功率的分級平衡。

3 配電網(wǎng)無功補償裝置的設(shè)置和容量選擇

3.1 變電站10kV母線集中補償

變電站集中補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器等，主要是平衡輸電網(wǎng)的無功功率，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10 kV母線上，具備易于實現(xiàn)自動投切、利用率高、維護方便等優(yōu)點。

確定變電站的集中補償容量和投切控制方式應(yīng)考慮以下主要因素：滿足主變壓器自身的無功損耗;就近向配電線路前段輸送無功，以滿足配電線路前段(變電站附近)的無功負荷;調(diào)壓需要。

關(guān)于集中補償容量的確定，對于110 kV及以下變電站集中補償?shù)娜萘堪粗髯儔浩魅萘康?0%～30%配備為宜。其中對負荷集中的工業(yè)變電站按滿足主變壓器的勵磁和漏抗無功功率的要求，無功補償容量確定為：QC為0.1～0.15倍主變壓器額定容量;對負荷分散的農(nóng)業(yè)負荷為主的變電站，無功補償既要滿足主變壓器的無功損耗還要滿足高峰負荷時無功負荷的需要，無功補償容量確定為：QC為0.2～0.3倍主變壓器額定容量。

根據(jù)負荷需求設(shè)計變電站的無功補償容量，宜將補償設(shè)備分為兩組，運行中在保證電壓合格和無功補償效果最佳的情況下，應(yīng)盡可能使電容器組投切開關(guān)的操作次數(shù)減少。

3.2 配電10kV線路分散補償

線路補償原則是通過在線路電桿上安裝電容器實行單點或多點電容器補償，單點補償?shù)攸c選在離線路首端2/3處，補償?shù)娜萘繎?yīng)為無功負荷的2/3，兩點補償分別裝設(shè)在距首端2/5和4/5處。多點補償是采用分支線分段補償方式，對分支較大或線路較長負載自然功率因數(shù)低的線路進行補償。根據(jù)農(nóng)村實際狀況，農(nóng)網(wǎng)線路補償?shù)难a償點不宜過多;控制方式應(yīng)從簡;保護方式可采用熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓簡單保護。

確定某一條配電線路的補償容量，應(yīng)根據(jù)該線路的平均無功負荷和最小無功負荷計算，當(dāng)線路的最小無功負荷小于平均無功負荷的2/3時，考慮到無功不應(yīng)倒送，可安裝固定的補償裝置，但應(yīng)按最小無功負荷確定補償容量。當(dāng)線路中有較大無功負荷點時，除應(yīng)考慮與線路始端的距離外，也應(yīng)考慮大的無功負荷點。選擇電容器時應(yīng)考慮電容器的過電壓能力，耐受短路放電能力、涌流，以及運行環(huán)境和電容器的有功損耗等因素。實際裝設(shè)補償裝置每組以100～200kvar為宜。

3.3 配電變壓器低壓補償

配網(wǎng)中存在大量公用變壓器和用戶專用配電變壓器，配電變壓器的無功補償采用配電變壓器低壓側(cè)無功補償，主要補償變壓器本身的無功需求。用專用電容器柜或配電柜加裝電容器組等方式對配電變壓器進行補償，實現(xiàn)無功就地平衡。

無功補償裝置選擇要考慮在輕負荷時防止無功倒送和取得最大節(jié)能效果的原則。補償容量按0.1～0.15倍配電變壓器額定容量計算。

3.4 低壓用戶設(shè)備

直接對廣大的工礦等用戶的低壓電動設(shè)備進行無功補償是配電網(wǎng)節(jié)能和改進電壓性能的有效手段。將電容器直接裝在用電設(shè)備附近，與用電設(shè)備并聯(lián)，對電動機補償。在對電動機進行無功補償時，要注意會產(chǎn)生高次諧波，用電容器進行無功補償，應(yīng)先進行諧波測試與分析，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止諧波危害的發(fā)生。

視機械負荷慣性大小而定，可按0.9～1.5倍電動機空載無功功率配置。

4 結(jié)束語

加強無功管理，意義重大，合理優(yōu)化無功補償裝置的設(shè)置和配備無功補償容量，對農(nóng)村配電網(wǎng)節(jié)能降損和改善電壓狀況有重要的意義，在“新農(nóng)村、新電力、新服務(wù)”道路上應(yīng)重視無功補償規(guī)劃和實施，提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行。