浅谈配电网无功补偿.doc

浅谈配电网无功补偿的几个问题
项目工程部：黄德松
摘要：本文结合当前关注的电网无功补偿问题,重点分析、比较了配电网常用无功补偿方案特点,并通过对无功补偿应用技术的分析,提出了配电网无功补偿工程应注意问题和相关建议。
关键词：配网 无功补偿 分析
1． 配电网无功补偿方案比较
配电网无功补偿方案有配电变压器低压补偿(方式1) 、配电线路固定补偿(方式2) 和用电设备随机分散补偿(方式3) 。
1. 1　配电变压器低压补偿
配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大,通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿,总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变压器用户功率因数,实现无功的就地平衡,降低配电网损耗和改善用户电压质量。
配电变压器低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但如果配电变压器的数量多、安装地点分散,其补偿工作的投资较大,运行维护工作量大,因此要求厂家要尽可能降低装置的成本,提高装置的可靠性。
采用接触器投切电容器的冲击电流大,影响电容器和接触器的使用寿命;用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题,但明显的缺点是装置存在晶闸管功率损耗,需要安装风扇和散热器来通风与散热,而散热器会增大装置的体积,风扇则影响装置的可靠性。
为解决这些问题,开发、研制了机电一体开关无功补偿装置。该装置采用固定补偿与分组补偿结合,以降低装置的生产成本;装置能实现分相补偿,以满足三相不平衡系统的需要。
机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点,又具有接触器无功率损耗的优点。试验表明,机电开关补偿装置体积小、可靠性高,能满足户外环境和长期工作需要。低压补偿装置安装地点分散、数量大,运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题；另外,配电系统负荷情况复杂,系统可能存在谐波、三相不平衡、出现过补偿等问题。
1. 2 　配电线路固定补偿
大量配电变压器要消耗无功,很多公用变压器没有安装低压补偿装置,造成很大无功缺额需要变电所或发电厂承担。大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下,这种情况下可考虑配电线路无功补偿,提出了配电线路无功补偿的必要性和方法。
线路补偿是通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。由于线路补偿远离变电所,因此存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题。因此,线路补偿的补偿点不宜过多;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电流和过电压保护。
线路补偿主要提供线路和公用变压器需要的无功,工程问题关键是选择补偿地点和补偿容量。线路补偿适用于功率因数低、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。
1. 3 　用电设备随机分散补偿
在10 kV 以下电网的无功消耗总量中,变压器消耗占30 %左右,低压用电设备消耗占65 %以上。由此可见,在低压用电设备上实施无功补偿十分必要。从理论计算和实践中证明,低压设备无功补偿的经济效果最佳,是值得推广的一种节能措施。
与前三种补偿方式相比,随机补偿更能体现以下优点: ①线损率可减少20 %; ②改善电压质量,减小电压损失,进而改善用电设备启动和运行条件; ③释放系统能量,提高线路供电能力。
由于随机补偿的投资大,确定补偿容量需要进行计算及应用不方便等原因,目前随机补偿的应用和效果都不理想。因此,对随机补偿需加强宣传力度,应针对不同用电设备的特点和需要,开发研制体积小、造价低、易安装、免维护的智能型用电设备无功补偿装置。
2. 1 　运行及产品可靠性问题
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决定于开关和电容器。电容器寿命与工作条件有关,因此装置的投切开关是关键。
2. 2 　产品类型和功能选择问题
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。用电要求高的工业台变多以无功补偿为主,很多要求有综合监测功能；但因应不同场合要求不同,可考虑配电+ 补偿、补偿+ 计量,特殊用户可用配电+ 补偿+ 计量或补偿+ 综合监测。
2. 3 　补偿效果和补偿容量问题
前面实例分析表明,配电变压器低压无功补偿可提高功率因数,降低损耗，但随着配电网日负荷变化大,负荷性质不同,补偿容量要求也不同。大量工程实践表明,动态补偿容量在配变容量20 %～30 %内。同时,对个别情况可能需要进行特殊处理。
2. 4 　无功倒送问题
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、计算三相无功和进行投切控制。固定补偿容量过大,容易出现无功倒送,一般动态补偿能有效避免无功倒送。
2. 5 　谐波影响和电容器保护问题
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。工程中应掌握其负荷性质,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。电容器耐压标准为1. 1 UN ,补偿控制器过电压保护一般取1. 2 UN ,超过必须跳闸。
3． 结语
综上述：电网无功补偿是一项建设性的技术措施,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。