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2016-08-15閱讀1667次 淺談配電網無功補償問題

淺談配電網無功補償問題

1.概述無功補償

1.1無功補償原理

所有電感負載均需要補償大量的無功功率,提供這些無功功率途徑有兩條:一是輸電係統提供;二是補償電容器提供。如果由輸電係統提供,則設計輸電係統時,既要考慮有功功率,也要考慮無功功率。由輸電係統傳輸無功功率,將造成輸電線路及變壓器損耗的增加,降低係統的經濟效益。而由補償電容器就地提供無功功率,就可以避免由輸電係統傳輸無功功率,從而降低無功損耗,提高功率因數。

在高壓側或低壓側均可進行補償。但如果在低壓側進行補償,既可減少變壓器、輸電線路等的損耗,又可提高變壓器、輸電線路的利用率及提高負載端的端電壓,所以補償電容器的安裝越靠近負載端,對用戶而言越可獲取較大的經濟效益。

1.2無功補償主要作用 (1)提高電網及負載的功率因數,設備設計容量將降低,投資也從而減少。 (2)穩定電網電壓,提高電網質量。特別在長距離輸電線路中安裝合適的無功補償裝置可提高係統的輸電能力及穩定性。 (3)減少負荷電流,降低線路電能損耗。 (4)無功補償挖掘發供電設備潛力。在設備容量不變的條件下,提高功率因數可以少送無功功率,就可以多送有功功率。 (5)在三相負載不平衡的場合,可對三相視在功率起到平衡作用。 (6)無功補償可以減少用戶電費支出,避免因功率因數低於規定值而受罰,同時減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗。

1.3無功補償方式及原則

提高功率因數,無功補償可分為隨機隨器補償、分散補償和集中補償,應該遵循:全麵規劃,合理布局,分級補償,就地平衡;集中補償與分散補償相結合,以分散補償為主;高壓補償與低壓補償相結合,以低壓補償為主;調壓與降損相結合,以降損為主的原則。

2.配網無功補償問題分析

隨著配網無功補償技術的發展和普及,從靜態補償到動態補償,從有觸點補償到無觸點補償,無功補償在實際配網中的應用也出現一些問題。

2.1諧波問題

電容器與其他設備相比有比較大的區別,就是其具有不同於其他電氣設備的容性阻抗特性,以及阻抗和頻率成反比的特性。容性阻抗特性,使其能和電網中大部分感性阻抗的電氣設備配合而構成諧波諧振或接近諧波諧振的條件。在係統諧振條件下,阻抗和頻率成反比的特性,可顯著的改變係統的阻抗,起到吸收高次諧波電流而引起電流過載,增加電容器的負擔,並且帶來的發熱和電壓升高,也意味著電容器使用壽命的縮短。

因此在投入電容器組時,必須考慮係統諧振問題。隻要把不帶電抗器的電容器組連接母線,就會出現一特定的並聯或串連諧振頻率。

2.2無功倒送問題

無功倒送是電力係統不允許出現的現象,由於它會造成主網係統調壓困難,變壓器的損耗和增加線路,加重線路的負擔。在無功補償裝置中都有防止無功倒送的措施,但是實際情況並不樂觀。

(1)過去的接觸器控製的補償櫃,補償量三相可調,但是產品中隻取一相作為采樣及無功補償分析,在三相不平衡的時候,就會發生無功返送。 (2)采用固定補償方式則在負荷低穀時造成無功返送。 (3)無功補償自動裝置投入後,長期運行,不調試,裝置失靈,發生無功返送。

2.3投切開關的選型問題

采用交流接觸器投切電容器的衝擊電流大,影響電容器和接觸器的使用壽命;用晶閘管投切電容器能解決接觸器投切電容器存在的問題,但明顯缺點是裝置存晶閘管功率損耗,需要安裝風扇和散熱器來通風與散熱,而散熱器會增大裝置的體積,風扇則影響裝置的可靠性,且能耗大。智能低壓複合開關是繼交流接觸器、晶閘管控製器後第三代低壓無功補償電容器的投切器件,其工作原理是將可控矽開關與磁保持繼電器並接,實現電壓過零導通和電流過零切斷,使複合開關在接通和斷開的瞬間具有可控矽開關的優點,而在正常接通期間又具有接觸器開關無功耗的優點。無湧流、觸點不燒結、能耗小。

2.4補償量的優化

配電變壓器補償量過大不但不經濟,而且在變壓器空載運行時,負荷較輕時還會造成過補償,使得功率因數超前,導致無功返送。

防止配變過補償,補償容量不能超過配變的無功功率。變壓器總的無功功率:

因此,配電變壓器低壓側集中補償的容量應該按照配電變壓器額定容量的8%配置。

3.實施中應注意的問題和建議

3.1運行及產品可靠性

對網內設備的聯網、監控是以後配網自動化發展的需要。但是,設備的聯網、監控等功能在實際應用中維護量較大,並且對環境等其他要求也比較嚴格。低壓補償係統越複雜、功能越多,維護工作量就越大。因此在產品選配時應慎重考慮。低壓補償裝置的可靠性與電容器投切開關、電容器質量、運行工作條件有關,因此裝置中投切開關選型和電容器額定電壓選擇是關鍵,必須高度重視。

3.2無功倒送和三相不平衡

無功倒送會增加線路和變壓器的損耗,加重線路供電負擔。為防止三相不平衡係統的無功倒送,應要求控製器檢測、計算三相無功投切控製。固定補償部分容量過大,容易出現無功倒送。一般動態補償能有效避免無功倒送。係統三相不平衡同樣會增大線路和變壓器損耗。對三相不平衡較大的負荷,比如機關、學校等單相負荷多的用戶,應考慮采用分相無功補償裝置。並不是所有廠家的控製器都具有分相控製功能,這是工程中必須考慮的問題。

3.3電容器保護和諧波影響

諧波影響會使電容器過早損壞或造成控製失靈,諧波放大會使幹擾更加嚴重。工程中應掌握用戶負荷性質,必要時應對補償係統的諧波進行測試,存在諧波但不超標可選抗諧波無功補償裝置,而諧波超標則應治理諧波。電容器耐壓標準為1.1UN,補償控製器過壓保護一般取1.2UN,超過必須跳閘。對於諧波問題可采取加裝濾波裝置的辦法解決,又可分為有源濾波,無源濾波,混合濾波(其實就是有源加無源)。

總之,由於配電網負荷、場合的複雜性,雖然裝置容量小、電壓低,卻有很多值得認真分析和思考的問題。特別是台變補償在戶外,使用環境差,工程上應給予足夠的重視。

4.結語

通過本文對配網進行無功補償分析,提高功率因數和搞好無功平衡,可以提高電能質量,也是一種具有建設性的節源降耗的技術措施。

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