谈配电无功补偿装置的选型

作者：林 铿

来源：《科学与财富》2010年第07期

        [摘 要] 本文讨论了无补偿装置在配电网中的作用,无功补偿的配置原则,以及需要注意的问题,旨在提高供电效率,改善供电环境。

        [关键词] 配电网 无功补偿 配置

        一、无补偿装置在配电网中的作用

        随大多数电力负荷是感性负载,异步电动机、感应电炉、交流电焊机、日光灯等设备是无功功率的主要消耗者。另外,无功电源与无功占用不平衡,感应电动机和中小容量配电变压器。一般用电用户的功率因数滞相且较低,一般都会低于0.7以下,滞相的无功功率在配电网中流动不仅占用配电网容量,造成不必要的损耗,而且导致电网电压降低。加装无补偿装置,能增加电网中有功功率的比例常数,就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率,减少发,供电设备的设计容量,减少投资,能少在配电网中流失的无功功率,提高发输电设备利用率,减少投资,增加电网中有功功率的输送比例,降低有功网损,效提高系统的电压稳定性,保证电网的电压质量,最终提高供电企业的经济效益.

        二、无功补偿的配置原则

        从电网无功功率消耗的基本状况可以看出,各级电网络和输变电设备都要消耗一定数量的无功功率,而低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率在电网中的传输,提高输配电设备的功率降低电网的线路损耗。因此,无功补偿的配置要注重总体平衡与局部平衡相结合,既要满足全网的总无功平衡,又要满足分线、分站的无功平衡。分散补偿与集中补偿相结合,做到无功就地平衡,减少其长距离输送,有效降低线损。还要根据总的无功电力需求,遵循供电部门的无功补偿与用户补偿相结合,同时发挥供电部门和用户的积极性,避免因二者补偿配合不好而造成空载或轻载是过补偿,而在满负荷时欠补偿,使补偿失去意义的现象

        三、配电无功补偿装置的选型分析

        (一)常见的无功补偿装置

        同步调相机,只输出无功电流。因为不发电,因此不需要原动机拖动,没有启动电机的,没有轴伸,实质就是相当于一台在电网中空转的同步发电机,在过励磁运行状态下,向电力系统供给无功,在欠励磁运行状态下,从电力系统吸取无功功率。调相机容量大、对谐波不敏感,并且具有当电网电压下降时输出无功电流自动增加的特点,因此调相机对于电网的无功安全具有不可替代的作用

        电力电容器成套补偿装置。这种装置将电力电容器及其控制、保护电器按一定接线连接起来的成套装置,具有安装方便、建设周期短、造价低、投资少、运行维护简便、损耗小等优点。

        静止无功补偿装置。简称静补,用于补偿系统动态工作情况下所需无功功率。

        并联电容补偿,是在线路中接入并联连接的设备,用于向线路中提供容性的无功电流。它的主要作用是就近向负荷供给无功,可以抵消感性无功电流。在提高用电功率因数、改善电压质量、降低线路损耗。它具有运行简便、经济可靠等优点,是主要的负荷补偿的装置。

        (二)无功补偿的分类

        变电站集中补偿,为分级平衡电网的无功,在变电站进行集中补偿,补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等,其作用是提高电网的功率因数,改善系统终端变电站的母线电压,补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上,因此具有管理容易、维护方便等优点,缺点是这种补偿方式对配电网的降损作用非常小。

        配电线路补偿,是通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多;控制方式应从简,一般不采用分组投切控制;补偿容量也不宜过大,避免出现过补偿现象;保护也要从简,可采用熔断器和避雷器作为过流和过压保护。线路补偿方式主要提供线路和公用变压器需要的无功,该种方式具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点,适用于功率因数低、负荷重的长线路。线路补偿一般采用固定补偿,因此存在适应能力差,重载情况下补偿度不足等问题。

        随机补偿,是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电动机同时投切的一种无功补偿方式。许多配电网中有很大一部分的无功功率消耗在电动机上,因此,搞好电动机的无功补偿,使其无功就地平衡,既能减少配电线路的损耗,同时还可以提高电动机的出力。随机补偿的优点是用电设备运行时,无功补偿装置投入;用电设备停运时,补偿装置退出。更具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低的特点。适用于补偿电动机的无功消耗,以补励磁无功为主,可较好的配电网无功峰荷。年运行小时数在1000h以上的电动机采用随机补偿较其他补偿方式更经济。

        (三)需要注意的问题

        与配电变压器相比,低压补偿装置的维护量无疑要高很多;控制系统越复杂、功能越多,维护工作量越大。低压补偿装置的可靠性在开关和电容器,电容器寿命与工作条件有关,因此装置的投切开关是关键。

        对配电台变的补偿控制,有多种类型和不同功能的产品可供选择。城网台变多以无功补偿为主,很多要求有综合监测功能。建议根据实际需要和使用场合,合理选择功能适用、价位合理的产品。

        很多专变补偿装置根据电压控制电容器补偿无功量,这种方式有助于保证用户的电压质量,但对电力系统无功补偿不可取。电网的电压水平是由系统情况决定的。若只按电压高或低控制,无功补偿量可能与实际需求相差很大,容易出现无功过补偿或欠补偿。从电网降低网损角度,取无功功率为控制量是最佳控制方式。

        无功倒送会增加线路和变压器的损耗,加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送,应要求控制器检测、计算三相无功投切控制。固定补偿部分容量过大,容易出现无功倒送。一般动态补偿能有效避免无功倒送。

        系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗。对三相不平衡较大的负荷,比如机关、学校等单相负荷多的用户,应考虑采用分相无功补偿装置。

        谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵,谐波放大会使干扰更加严重。工程中应掌握用户负荷性质,必要时应对补偿系统的谐波进行测试,存在谐波但不超标可选抗谐波无功补偿装置,而谐波超标则应治理谐波。

        参 考 文 献

        【1】高宇英,刘乾业;智能型低压无功补偿装置若干问题的探讨[J];电力电容器;2002年

        【2】刘乾业;邹慕震;许伟;黄向前;我国低压无功补偿的技术进步和发展动态[A];2004年电力电容器学会论文集[C];2004年

        【3】王正风,洪梅,王凤霞.无人变电站中无功优化软件的设计和[J].电力建设,2001■