浅谈无功补偿在配网的应用

摘要:有效的利用无功补偿可以达到降损与节能的优良效果。但无功功率的传输也可能在电网中产生压降和能量损失,因此应强调合理利用无功补偿技术,尽可能降低无功的不利影响。文章从无功补偿的原理出发,论述了无功补偿对改善配网电压质量和降损节电的效果,并对技术运
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  摘要:有效的利用无功补偿可以达到降损与节能的优良效果。但无功功率的传输也可能在电网中产生压降和能量损失,因此应强调合理利用无功补偿技术,尽可能降低无功的不利影响。文章从无功补偿的原理出发,论述了无功补偿对改善配网电压质量和降损节电的效果,并对技术运用中已出现的一些问题及解决方法进行探讨。
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  关键词:无功补偿;合理利用;配网应用
  中图分类号:TM714 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)10-0125-02
  无功功率补偿是指在电网系统中的变电站或者在用电终端用户的系统里增设无功功率电源这样的一种技术措施。其功能在于稳定电网中无功功率的变动,以提高电压水平减小传输过程中的损耗并提升电网的动态性能。合理的应用无功补偿装置可以显著的提高电网质量,但不当的使用却有可能会造成谐波加大、电压波动等问题。本文主要从几种不同的补偿方案及各方案实施过程中遇到的问题及处理方法来讨论如何合理的将无功补偿装置应用于电网系统中。
  1 几种不同的无功补偿方式
  1.1 高压集中式补偿
  高压集中式补偿主要是指在变电站的10千伏母线上架设高电压的并联电容装置,其目的在于通过对空载时无功损耗的补偿来降低无功功率所占用变压器的量,最终得以提升电能的质量。该补偿方式主要用到并联电容器、定频相机和静止补偿器等装置。通过记录输电网的功率等参数来寻找可提高之处从而提升电网质量及终端变电装置的无功功率损耗。由于该补偿方式将装置直接连接于变电所的母线,其自身管理及维护十分便利,但对于大型、复杂的配电网络,其作用十分有限,故主要用于小型的配电网降损中。
  1.2 分散式补偿
  除集中式补偿之外,还可采取分散式安装电容器的方法,补偿装置分别安装在各条10千伏配电线路上,其原理与集中式相同。由于多增加了补偿装置,其降损效果更为明显,但成本随之增大,而且并联电容器相距变电站较远,给管理及维护带来诸多不便。因此,不可一味追求降损而盲目在各条线路上增设装置。一般来说,需遵从以下几点要求:第一,补偿点宜少不宜多;第二,补偿方式从简;第三,一次补偿量需适中,因补偿量取决于电容器之数目,补偿量越大所需装置越大,占用杆上空间,可能导致安全的问题;第四,尽量便于管理和维护。
  1.3 随器补偿
  随器补偿方式是在变压器的低压侧设置电容器,以补偿变压器的漏磁及空载两种无功功率。是目前广泛运用于公用变压器上的一种补偿方式。其补偿装置一般采取自动投切的方法,根据功率等因素来进行自动化处理,有时也以稳定电压水平位为判断依据来处理。线路的电压水平由电网整体的情况来调控,但在电压出现过高或过低的情况时,其无功投切量无法保证,可能与实际需求偏差较大,此时会出现过补偿或欠补偿的情形。
  1.4 随机补偿
  该方式是理论上最有效的补偿方式,可最大化达到无功功率的即时平衡。但由于其存在地点分散、管理困难、用电负荷不稳定等种种情况,其实用性较低。特别在管理及维护方面,要求终端用户自觉的维护及保养,因此,短期内投入实际运用可能性不大。
  1.5 低压侧补偿
  相比于随器补偿,低压侧补偿是将电容装置设置于低压母线上,通过自动化控制投切的方式补偿低压设备的无功损耗。该方式只作为随器补偿及随机补偿之后备方式。
  以上五种方式之各有优缺点,应用方面也稍有不同,若从其有功损耗量来排序,随机补偿最优,随器补偿次之,而低压侧补偿又次之。站在经济及降损效果的角度来看,随机补偿和随器补偿的成本较低,且效果也很好。但若实际大规模投入运用,随机补偿操作难度大,可行性低。因此,当前我国经济开发区大规模采用的是随器补偿方式,尤其在对整体电网进行改造时充分利用该方式实现无功功率补偿。
  2 各类补偿方式在实际运用中出现的问题及解决方法
  随着无功补偿技术的发展,各类补偿方式也越来越丰富,最初的静态补偿方式到如今的动态补偿、从有触点到无触点投切,都积累了一定的经验。但是在这过程中,也出现了一系列的问题,值得从业者进行总结以避免类似的情况再次出现。
  2.1 无功补偿的优化问题
  当前电网系统中,无功补偿的重点主要在于用户终端,集中关注于终端用户的使用情况。但是对于整个电网系统的总体降损而言,必须要站在全网的角度来经行补偿,通过记录全网的流量,找出最需要补偿的部分,再选择最佳的容量及地点从而确定整个电网系统的补偿方式。使整个补偿方式效益最大化。要完成这样的优化,难点在于大量的数据采集与计算,各单位之间需要密切的配合及沟通,并实现数据共享,并需要大量的资金投入以达到硬件需求。
  2.2 数据的准确性问题
  近年来,在数据采集方面,电网系统全面推行自动化技术,采购了各类配电自动化设备,并成立配电网监控中心,使得数据的采集工作取得了长足的进步。以广东电网为例,绝大多数用户都已安装了多功能电子表,这一装置可实现对用户功率因数的实时监控,管理人员可在第一时间发现功率因数的失常并立即采取相关手段予以解决。但是,自动化收集的数据也并非万无一失,有时也会有不良数据的影响。一般来说,此类问题主要由于通信模块在传输过程中受到干扰、采集过程中电力变化过于频繁或某一条或几条数据通道临时性阻塞等原因所导致。这都将使得收集来的数据有时不准确。解决此类问题的关键在于优化自动化设备,利用智能的处理平台来辨识数据与校核,确保数据之真实性。
  2.3 谐波的处理问题
  对线路进行无功补偿时,如何处理谐波是一个必须要考虑的因素。对于电容器来说,虽然其本身自带有抗谐波设计,能够应对强度较弱的谐波影响,但是在使用过程中,电容器自身也存在放大谐波的现象。放大的谐波不仅威胁到电容器本身的使用寿命,更严重在于放大了整个系统的谐波干扰。因此必须对谐波干扰进行处理,目前较多使用的方法是在无功补偿地点检测谐波程度,在较大谐波处增设滤波装置来减轻影响。
  2.4 电流倒供的问题
  对于无功补偿的量,一旦控制不当,将会出现多余无功电流倒供回电网之情形,是电力系统所不容许发生的情况,无功电流倒供不仅不能降损反而会增加电网的负担,对电网安全产生巨大隐患。对于使用固定电容器补偿方式的用户,特别需要注意在负荷过低时发生这类情况。
  2.5 补偿量的设定问题
  无功补偿的量无论过多或过少,都会产生不利的影响,这使得在设定补偿量时必须要有一个全局的考虑。依照以往运行过程中得经验,最佳的补偿容量一般在25%左右,并不宜超出15%~35%之范围。不可根据某部分线路的缺额来设定补偿量。
  2.6 设备的选择问题
  选择无功补偿设备的关键在于了解其特性及特点,在条件允许的情况下应选用自带投切功能的设备。补偿设备的管理及维护也是设备选择的关键,由于其存在数目大、设置地点多的情况,故选择高品质易维护的设备可大大减少工作量。另外,在不同地质及气候条件下还需考虑当地的特点。如青藏高原地区必须要考虑补偿设备在高海拔地区能否正常工作的问题。总而言之,设备的选择必须结合补偿设计与当地实际情况。
  3 结语
  在现阶段,能源的产量不断下降,必须通过提高产能的效率来完成社会的需求量。这就对于电力系统的合理生产调配方式做出了很大的要求。同时在生产过程中对于安全方面要格外的重视。在本文中,就无功补偿技术做出了详细的介绍,由于其提升电压稳定性及降低损耗的优点,已经成为电网运行中必不可少的一个环节,优化补偿方案、提高功率因数并选取合理的无功补偿量,是今后无功补偿技术发展的方向。
  参考文献
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