中低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方式與優(yōu)化

無功補(bǔ)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(bǔ)償方式為：在系統(tǒng)的部分變、配電所中，在各個(gè)用戶中安裝無功補(bǔ)償裝置;在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容機(jī)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(tái)電動(dòng)機(jī)附近安裝并聯(lián)電容器，進(jìn)行集中或分散的就地補(bǔ)償。

1、就地補(bǔ)償

對(duì)于大型電機(jī)或者大功率用電設(shè)備宜裝設(shè)就地補(bǔ)償裝置。就地補(bǔ)償是最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)單以及最見效的補(bǔ)償方式。在就地補(bǔ)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(hù)，用電設(shè)備投入時(shí)電容器跟著一起投入，切除時(shí)一塊切除，實(shí)現(xiàn)了最方便的無功自動(dòng)補(bǔ)償，切除時(shí)用電設(shè)備的線圈就是電容器的放電線圈。

2、分散補(bǔ)償

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

3、集中補(bǔ)償

變電站內(nèi)的無功補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變對(duì)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(bǔ)償水平來確定無功補(bǔ)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(zhǎng)期變動(dòng)的負(fù)荷

對(duì)于建站初期負(fù)荷較小，以后負(fù)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(shí)可選用可調(diào)容集合式電容器;戶內(nèi)安裝時(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)三檔容量可調(diào)。隨著負(fù)荷的改變，可以人工斷電后改變投切組合滿足某一時(shí)間段的無功平衡。這種場(chǎng)合可以裝設(shè)無功自動(dòng)調(diào)容裝置，該裝置可以滿足無人值守綜合自動(dòng)化的要求。

(3)短時(shí)段內(nèi)負(fù)荷頻繁變化的場(chǎng)合

該場(chǎng)合宜裝可快速跟蹤的瞬態(tài)無功補(bǔ)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(shí)間，所以高壓瞬態(tài)無功補(bǔ)償裝置(也稱SVC)一般都是固定補(bǔ)償最大容量的電容器，同時(shí)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(dá)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(jià)格較高。

無功補(bǔ)償優(yōu)化

1 加強(qiáng)農(nóng)電中低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

電力系統(tǒng)存在著大量的無功負(fù)荷，使電力系統(tǒng)在傳輸有功功率的同時(shí)輸送著大量的無功功率，又由于無功補(bǔ)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(bǔ)償和改造卻不盡合理，特別是隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村政策性扶持的加大，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈良好穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢(shì)，農(nóng)村用電大負(fù)荷、非線性負(fù)荷用戶迅猛增長(zhǎng)，對(duì)本來無功配置不足的配電網(wǎng)又加重了負(fù)擔(dān)。因此，加強(qiáng)中低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/優(yōu)化">優(yōu)化配置，保持無功平衡，對(duì)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(guó)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(bǔ)償遵循原則

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

3 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置的設(shè)置和容量選擇

3.1 變電站10kV母線集中補(bǔ)償

變電站集中補(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(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10 kV母線上，具備易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切、利用率高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

確定變電站的集中補(bǔ)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(fù)荷;調(diào)壓需要。

關(guān)于集中補(bǔ)償容量的確定，對(duì)于110 kV及以下變電站集中補(bǔ)償?shù)娜萘堪粗髯儔浩魅萘康?0%～30%配備為宜。其中對(duì)負(fù)荷集中的工業(yè)變電站按滿足主變壓器的勵(lì)磁和漏抗無功功率的要求，無功補(bǔ)償容量確定為：QC為0.1～0.15倍主變壓器額定容量;對(duì)負(fù)荷分散的農(nóng)業(yè)負(fù)荷為主的變電站，無功補(bǔ)償既要滿足主變壓器的無功損耗還要滿足高峰負(fù)荷時(shí)無功負(fù)荷的需要，無功補(bǔ)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(fù)荷需求設(shè)計(jì)變電站的無功補(bǔ)償容量，宜將補(bǔ)償設(shè)備分為兩組，運(yùn)行中在保證電壓合格和無功補(bǔ)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(bǔ)償

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

確定某一條配電線路的補(bǔ)償容量，應(yīng)根據(jù)該線路的平均無功負(fù)荷和最小無功負(fù)荷計(jì)算，當(dāng)線路的最小無功負(fù)荷小于平均無功負(fù)荷的2/3時(shí)，考慮到無功不應(yīng)倒送，可安裝固定的補(bǔ)償裝置，但應(yīng)按最小無功負(fù)荷確定補(bǔ)償容量。當(dāng)線路中有較大無功負(fù)荷點(diǎn)時(shí)，除應(yīng)考慮與線路始端的距離外，也應(yīng)考慮大的無功負(fù)荷點(diǎn)。選擇電容器時(shí)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(yùn)行環(huán)境和電容器的有功損耗等因素。實(shí)際裝設(shè)補(bǔ)償裝置每組以100～200kvar為宜。

3.3 配電變壓器低壓補(bǔ)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(bǔ)償采用配電變壓器低壓側(cè)無功補(bǔ)償，主要補(bǔ)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(duì)配電變壓器進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無功就地平衡。

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

3.4 低壓用戶設(shè)備

直接對(duì)廣大的工礦等用戶的低壓電動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償是配電網(wǎng)節(jié)能和改進(jìn)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(duì)電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償。在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，要注意會(huì)產(chǎn)生高次諧波，用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，應(yīng)先進(jìn)行諧波測(cè)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(jī)械負(fù)荷慣性大小而定，可按0.9～1.5倍電動(dòng)機(jī)空載無功功率配置。

4 結(jié)束語

加強(qiáng)無功管理，意義重大，合理優(yōu)化無功補(bǔ)償裝置的設(shè)置和配備無功補(bǔ)償容量，對(duì)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(bǔ)償規(guī)劃和實(shí)施，提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。