DQZHAN技術(shù)訊：淺談低壓智能無功補(bǔ)償
目前，我國輸配電網(wǎng)無功缺乏，備用容量嚴(yán)重不足，無功補(bǔ)償裝置缺少靈活的調(diào)節(jié)能力，其中由于無功不足原因而產(chǎn)生電壓降落、電能傳輸損耗大、線路輸送容量降低和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降等問題表現(xiàn)尤為突出。近年來，隨著大功率非線性負(fù)荷用戶的不斷增多，對(duì)電網(wǎng)的沖擊和諧波污染呈不斷上升趨勢(shì)，缺乏無功調(diào)節(jié)手段造成了母線電壓隨運(yùn)行方式的變動(dòng)很大，導(dǎo)致電網(wǎng)線損增加，使得系統(tǒng)電壓合格率不高。此外，電網(wǎng)的發(fā)展，系統(tǒng)穩(wěn)定性問題越發(fā)重要。電網(wǎng)的損耗、電壓及功角穩(wěn)定性與無功功率快速、有效提供有關(guān)。我國互聯(lián)電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了大電網(wǎng)、大機(jī)組時(shí)代，大量的無功在網(wǎng)間傳送，造成了巨大的網(wǎng)絡(luò)損耗。故此大量的無功不適應(yīng)于遠(yuǎn)距離的傳輸，無功功率一般采取分層分區(qū)平衡、就近補(bǔ)償?shù)脑瓌t。
2、無功補(bǔ)償?shù)睦碚摲治?
電力網(wǎng)中的變壓器和電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工做的。磁場所具有的磁場能是由電源供給的。電動(dòng)機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無功功率。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個(gè)周期內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無功功率。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲(chǔ)于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。無功功率在電力網(wǎng)元件中流動(dòng)，將會(huì)在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率。
由上述分析可見，要減少電力網(wǎng)中的電壓損耗和電網(wǎng)的線損率，提高用戶端的電壓質(zhì)量的重要措施之一，是減少電力網(wǎng)元件中的無功傳輸，可以從提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)和進(jìn)行無功補(bǔ)償兩方面來解決這個(gè)問題。
2.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?
無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。
采用無功補(bǔ)償措施后，電源輸送的無功功率減少了，相應(yīng)的也使電網(wǎng)和變壓器中的功率損耗的下降，從而提高了供電效率。
2.2 低壓電網(wǎng)中的幾種無功補(bǔ)償?shù)姆绞?
提高功率因數(shù)問題的實(shí)質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。因此，影響功率因數(shù)的主要因素有三種，一是異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備;二是供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響;三是電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。
針對(duì)影響功率因數(shù)的一些主要因素，要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。常采用地方式有三種： 隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。
(1)隨機(jī)補(bǔ)償，是指將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)共同投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)償勵(lì)磁為主，此種方式可較好的限制用電單位的無功負(fù)荷。
隨機(jī)補(bǔ)償?shù)貎?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入;用電設(shè)備停止運(yùn)補(bǔ)償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。更具有投資少、占位小、配置靈活、維護(hù)簡單方便、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。為防止電機(jī)推出時(shí)產(chǎn)生自激過電壓，補(bǔ)償容量一般不大于電機(jī)的空載無功。
(2)隨器補(bǔ)償，是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配變?cè)谳p載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無功，配變空載無功是用電單位無功負(fù)荷的主要部分，對(duì)于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加。
隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，是該部分的無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償*有效的方法之一。
(3)跟蹤補(bǔ)償，是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4 母線上的補(bǔ)償方式，適用于100 及以上的專用配變電用戶。
跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：可較好的跟蹤無功負(fù)荷的變化，運(yùn)行方式靈活，補(bǔ)償效果好，但是費(fèi)用高，且自動(dòng)投切裝置較隨機(jī)、隨器補(bǔ)償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置復(fù)雜，如有任一元件損壞，則可導(dǎo)致電容器不能投切。且主要適用于大容量大負(fù)荷的配變。
上述三種補(bǔ)償方式均可對(duì)特定種類無功負(fù)荷實(shí)現(xiàn)“就地平衡”的無功補(bǔ)償，降損節(jié)能效果好。
3、結(jié)論
無功補(bǔ)償技術(shù)在邊沿科學(xué)如電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，在電力系統(tǒng)領(lǐng)域取得了很大的發(fā)展，形成了多種補(bǔ)償方式。本文在對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)提出了一種新型的智能無功補(bǔ)償裝置，該裝置適合對(duì)大用戶進(jìn)行無功補(bǔ)償，也就是隨器補(bǔ)償，其優(yōu)點(diǎn)如下：
(1)裝置結(jié)構(gòu)簡單，通過硬件軟件配合，穩(wěn)定性高，晶閘管和磁保持控制投切，可實(shí)現(xiàn)真正的智能控制，具有很高的性價(jià)比。
(2)采用LCD顯示，可實(shí)時(shí)顯示電壓、電流和功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。
(3)徹底解決低壓電容器投入浪涌電流問題，無觸燒損之慮，不會(huì)產(chǎn)生諧波注入，**可靠性高.
(4)具有完善的過壓、欠壓、缺相、諧波、振蕩等保護(hù)功能。
(5)具有GPRS通信功能，可將補(bǔ)償結(jié)果反饋給上配電管理系統(tǒng)，計(jì)算無功功率經(jīng)濟(jì)效益，并可接受系統(tǒng)控制。
總之，智能低壓無功補(bǔ)償裝置的投入完全可替代傳統(tǒng)傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置，其穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高、實(shí)用性好、功能強(qiáng)大、適用于各類城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)、企業(yè)電網(wǎng)的配電自動(dòng)化實(shí)施與改造，可有效的降損節(jié)能，具有很大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。
