電力工程配電網(wǎng)裝置研究論文
1無(wú)功補償的概述
無(wú)功補償技術(shù)在電力系統中能有效提高電網(wǎng)的功率因數，其能有效減少供電變壓器及其線(xiàn)路的電能損耗，從而改善供電環(huán)境及提高供電效率。在小型的電力系統中，該技術(shù)能起到調整三相不平衡電流的作用；而在大型供電系統中，該技術(shù)則能起到調整電網(wǎng)電壓與提高電網(wǎng)運行可靠性的作用。在電力系統中，其供電功率能分為有功與無(wú)功兩種，無(wú)功功率不能遠距離傳輸，因此對于下屬用電及配電變壓器的無(wú)功功率應就地補償。無(wú)功功率是在系統中設置無(wú)功補償裝置而進(jìn)行的，其設備能和電路中的用電設備相互抵消無(wú)功功率，從而提高功率因數。無(wú)功補償技術(shù)可將感性與容性功率負荷裝置連接在相同的電路中，使能量能在兩種負荷之間進(jìn)行交換，且其所需要的無(wú)功功率也能從容性負荷輸出的無(wú)功功率中獲取等量的補償。
2無(wú)功功率對電力工程配電網(wǎng)的影響
電磁線(xiàn)圈電氣設備在運行中必須要附加電氣元件，以將其產(chǎn)生的無(wú)功功率降低。如電動(dòng)機的轉子磁場(chǎng)，必須在電源下獲取無(wú)功功率才能建立。在電網(wǎng)系統中，無(wú)功功率對電力工程配電網(wǎng)的影響主要包括以下幾個(gè)方面：（1）無(wú)功功率對輸變電系統供電能力的影響；（2）無(wú)功功率對發(fā)電設備有功功率輸出能力的影響，如用戶(hù)需要一定的有功功率時(shí)，當電網(wǎng)的無(wú)功功率增加時(shí)，則會(huì )導致電網(wǎng)的損耗也相應增加。（3）無(wú)功功率對配電網(wǎng)電壓損失的影響；（4）無(wú)功功率對發(fā)電機有功功率的影響，導致其運轉功率因數降低，從而影響電網(wǎng)的運行環(huán)境，導致用戶(hù)電力設備難以發(fā)揮出應有的作用。為此，在電力工程配電網(wǎng)運行時(shí)，應對供電電網(wǎng)及用戶(hù)電氣設備進(jìn)行無(wú)功功率補償，以提升設備運行的功率因數及系統的供電質(zhì)量。
3電力工程配電網(wǎng)的無(wú)功功率補償的應用
3.1明確無(wú)功功率補償的容量
在電網(wǎng)系統中，要想明確無(wú)功功率補償的容量，必須要運用以下幾種方式：（1）根據配電網(wǎng)運行電壓值確定，其目標是對電壓的調節，計算公式為Qc=所需電壓值×所需的電壓值/配電網(wǎng)線(xiàn)路阻抗值；（2）根據線(xiàn)損降低率確定，能有效證明配電網(wǎng)線(xiàn)損降低率和補償容量間的關(guān)系；（3）根據配電因數確定，功率因數應滿(mǎn)足電力用戶(hù)的實(shí)際需求；（4）根據變壓器容量確定，并選擇合理的補償方式。
3.2選擇合適的無(wú)功功率補償方式
在電力工程配電網(wǎng)應用中，必須要選擇合理的無(wú)功功率補償方式，才能有效降低電網(wǎng)系統運行的無(wú)功功率，從而降低電網(wǎng)中的電能損耗�，F階段，我國電力工程配電網(wǎng)中常用的無(wú)功功率補償主要包括變電站補償、低壓補償、桿上補償、終端補償、配電線(xiàn)路補償及隨機補償等。
3.2.1變電站補償。
通過(guò)變電站集中的無(wú)功功率補償，該補償方式主要應用于10kV變電站的母線(xiàn)中，且主要集中安裝在等量的電容器中，不僅能有效降低供電線(xiàn)路中的無(wú)功損耗，且有利于降低變電站輸電線(xiàn)路的無(wú)功電力損耗。但電力用戶(hù)所需的無(wú)功率補償還應在變電站線(xiàn)路中輸送。因此，在10kV變電站線(xiàn)路中依然有無(wú)功功率電流，故認為該補償方式無(wú)法代替配電網(wǎng)無(wú)功補償所發(fā)揮的作用，而且也無(wú)法很好地解決配電網(wǎng)運行中無(wú)功降損的矛盾問(wèn)題。
3.2.2低壓補償。
低壓補償作為我國當前常用的補償方式之一，主要是在配電變壓器的低壓側進(jìn)行補償。該低壓補償設備主要根據用戶(hù)的負荷水平變化情況、投入的電容器進(jìn)行跟蹤補償，其目的是為了提高變壓用戶(hù)的功率因數，以實(shí)現無(wú)功功率平衡的目的。其不僅具有降低電網(wǎng)、變壓器損耗的作用，還能有效提高用戶(hù)電壓的水平。低壓補償設備通常是根據無(wú)功功率或功率因數實(shí)現對電容器自動(dòng)投切的目的。低壓補償雖能保證用戶(hù)電能的質(zhì)量，但無(wú)功功率的投切量且有可能會(huì )與實(shí)際的需求量相差較大，容易導致出現無(wú)功功率補償不足或過(guò)多的現象，從而影響電力系統的正常、可靠運行。
3.2.3桿上補償。
在配電網(wǎng)中絕大多數的公用變壓器無(wú)低壓補償，從而限制無(wú)功功率的補償度。因此，對于配電網(wǎng)無(wú)功功率的缺口還必須通過(guò)變電站和發(fā)電廠(chǎng)來(lái)填補。而無(wú)功功率通過(guò)線(xiàn)纜傳輸，從而增加配電網(wǎng)的損耗。因此，應把10kV戶(hù)外并聯(lián)的電容器安裝在架空線(xiàn)路桿上進(jìn)行無(wú)功補償，以提高配電網(wǎng)的功率因數，從而實(shí)現降損升壓的目的。但安裝在桿上的電容器與變電站之間的距離比較遠，因此難以裝配保護措施，對其的控制成本也比較高，且保養維護的難度較大，工作量較多，且安裝環(huán)境受限因素較多。當線(xiàn)路處于輕載狀態(tài)下，應避免配電線(xiàn)路出現過(guò)補償及過(guò)電壓。因此，必須要合理控制桿上補償的安裝點(diǎn)，無(wú)需進(jìn)行分組投切，且要控制好其容量。
3.2.4終端補償。
隨著(zhù)低壓用戶(hù)用電需求量的不斷增多，也就意味著(zhù)對無(wú)功功率的需求也相應增大。因此需要對終端進(jìn)行補償，以降低電網(wǎng)的損耗與維持網(wǎng)絡(luò )電壓的水平。但終端補償方式的補償點(diǎn)比較分散，其管理難度比較大。而且負荷的不同波動(dòng)使大部分電容器在輕載狀態(tài)下容易形成閑置，導致設備的利用率不斷降低。
3.2.5配電線(xiàn)路補償。
通過(guò)配電線(xiàn)路進(jìn)行的.無(wú)功功率補償，該補償方式主要應用于配電線(xiàn)路中，主要安裝在配電網(wǎng)線(xiàn)路主干的2/3位置上。每個(gè)集中點(diǎn)都要安裝一個(gè)能夠承受10kV電壓的電容器，雖然這種補償方式能在一定程度上降低配電線(xiàn)路的無(wú)功損耗，但也存在一定的弊端，如電氣設備長(cháng)期處于露天環(huán)境下，容易受到人為、雷擊等因素的損害，當配電線(xiàn)路出現故障后，難以實(shí)現對線(xiàn)路的及時(shí)、有效搶修。
3.2.6隨機補償。
隨機補償就是基于隨機的原則進(jìn)行無(wú)功功率的補償，該補償方式一般將無(wú)功功率補償的電容器安裝在供電企業(yè)的電動(dòng)機兩側，通過(guò)補償電動(dòng)機無(wú)功功率，從而實(shí)現降低功率損耗的目的。
3.3選擇合理的無(wú)功補償裝置
在電力工程配電網(wǎng)中，若想選擇一種合理、可行的無(wú)功功率補償裝置，必須要充分考慮配電網(wǎng)中對不同的電壓需求及其補償裝置技術(shù)特性等因素后才能決定選擇哪一種無(wú)功功率補償裝置�，F階段，我國電力工程配電網(wǎng)最常用的無(wú)功功率補償裝置主要包括高壓裝置、中壓裝置、低壓裝置三種。
3.3.1高壓裝置。
高壓裝置主要應用在高壓配電網(wǎng)絡(luò )中，主要是以高壓并聯(lián)電容器的補償裝置。該裝置通常安裝在10kV變電站中的主變壓器側，主要是為了降低主變壓器無(wú)功功率的損耗，改善配電網(wǎng)中的功率因數，且改善變電站出站端的電壓，從而實(shí)現提高變電站輸出電能質(zhì)量的目的。
3.3.2中壓裝置。
干式自愈型并聯(lián)電容器是我國當前中壓補償裝置中最常用的裝置，通過(guò)干式自愈型并聯(lián)電容器實(shí)現對中壓網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行補償。該設備的電容元件主要由金屬薄膜卷制作而成，并在卷繞后進(jìn)行頂端的噴漆，并通過(guò)導線(xiàn)焊接將其引出；而元件的外部主要通過(guò)樹(shù)脂封灌而成，能實(shí)現絕緣空氣的目的。
3.3.3低壓裝置。
相對于高壓裝置與中壓裝置，低壓裝置在我國無(wú)功功率補償中的應用更為廣泛。低壓裝置通常安裝在電力工程配電網(wǎng)變壓器中的低壓側或者安裝在單臺低壓電動(dòng)機側。該裝置不僅能在和電動(dòng)機啟動(dòng)或停止時(shí)進(jìn)行無(wú)功功率補償，還能對高層建筑、賓館、車(chē)間等配電房進(jìn)行無(wú)功功率補償。
4結語(yǔ)
綜上所述，電力工程配電網(wǎng)在運行時(shí)，隨著(zhù)大量無(wú)功電流的流動(dòng)，既會(huì )使電網(wǎng)中線(xiàn)路的損耗增加，也會(huì )對電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成影響，從而影響配電網(wǎng)的穩定、可靠運行，對電力供應企業(yè)及用電用戶(hù)都帶來(lái)極大的影響。因此需要加強對無(wú)功功率對電力工程配電網(wǎng)影響的分析，并選擇合理的補償方式與裝置，才能降低電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗與提升電網(wǎng)供電的可靠性與穩定性，從而提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。
作者：廖國東 單位：國網(wǎng)重慶市大足區精誠電力發(fā)展總公司