合理的濾波補償裝置點(diǎn)的選擇以及補償容量的確定,能夠有效地維持系統的電壓水平,提高系統的電壓穩定性,避免大量無(wú)功的遠距離傳輸,從而降低有功網(wǎng)損。而且由于我國配電網(wǎng)長(cháng)期以來(lái)無(wú)功缺乏,造成的網(wǎng)損相當大,因此無(wú)功功率補償是降損措施中投資少回收高的有效方案。配電網(wǎng)無(wú)功補償方式常用的有:變電站集中補償方式、低壓集中補償方式、桿上無(wú)功補償方式和用戶(hù)終端分散補償方式。
配電網(wǎng)無(wú)功補償方案
1、變電站集中補償方式
針對輸電網(wǎng)的無(wú)功平衡,在變電站進(jìn)行集中補償,補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調相機、靜止補償器等,主要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數、提高終端變電所的電壓和補償主變的無(wú)功損耗。這些補償裝置一般連接在變電站的10kV母線(xiàn)上,因此具有管理容易、維護方便等優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現變電站的電壓控制,通常采用無(wú)功補償裝置(一般是并聯(lián)電容器組)結合變壓器有載調壓共同調節。通過(guò)兩者的協(xié)調來(lái)進(jìn)行電壓/無(wú)功控制在國內已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗,九區圖便是一種變電站電壓/無(wú)功控制的有效方法。然而操作上還是較為麻煩的,因為由于限值需要隨不同運行方式進(jìn)行相應的調整,甚至在某些區上會(huì )產(chǎn)生振蕩現象;而且由于實(shí)際操作中變壓器有載分接頭的調節和電容器組的投切次數是有限的,而在九區圖沒(méi)有相應的判斷。因此,現行九區圖的調節效果還有待進(jìn)一步改善。
2、低壓集中補償方式
在配電網(wǎng)中,目前國內較普遍采用的無(wú)功補償方式是在配電變壓器380V側進(jìn)行集中補償,通常采用微機控制的低壓并聯(lián)電容器柜,容量在幾十至幾百千乏左右,根據用戶(hù)負荷水平的波動(dòng)投入相應數量的電容器進(jìn)行跟蹤補償。它主要目的是提高專(zhuān)用變用戶(hù)的功率因數,實(shí)現無(wú)功補償的就地平衡,對配電網(wǎng)和配電變的降損有積極作用,同時(shí)也有助于保證該用戶(hù)的電壓水平。這種補償方式的投資及維護均由專(zhuān)用變用戶(hù)承擔。目前國內各廠(chǎng)家生產(chǎn)的自動(dòng)補償裝置通常是根據功率因數來(lái)進(jìn)行電容器的自動(dòng)投切。就這種方案而言,雖然有助于保證用戶(hù)的電能質(zhì)量,但對電力系統并不可取。雖然線(xiàn)路電壓的波動(dòng)主要由無(wú)功量變化引起,但線(xiàn)路的電壓水平往往是由系統情況決定的。當線(xiàn)路電壓基準值偏高或偏低時(shí),無(wú)功的投切量可能與實(shí)際需求相去甚遠,易出現無(wú)功過(guò)補償或欠補償。
對配電系統來(lái)說(shuō),除了專(zhuān)用變之外,還有許多公用變。而面向廣大家庭用戶(hù)及其他小型用戶(hù)的公用變,由于其通常安裝在戶(hù)外的桿架上,實(shí)現低壓無(wú)功集中補償則是不現實(shí)的:難于維護、控制和管理,且容易造成生產(chǎn)安全隱患。這樣,配電網(wǎng)的無(wú)功補償受到了很大地限制。
3、桿上補償方式
由于配電網(wǎng)中大量存在的公用變壓器沒(méi)有進(jìn)行低壓補償,使得補償度受到限制。由此造成很大的無(wú)功缺口需要由變電站或發(fā)電廠(chǎng)來(lái)填,大量的無(wú)功沿線(xiàn)傳輸使得配電網(wǎng)網(wǎng)損仍然居高難下。因此可以采用 10kV戶(hù)外并聯(lián)電容器安裝在架空線(xiàn)路的桿塔上(或另行架桿)進(jìn)行無(wú)功補償,以提高配電網(wǎng)功率因數,達到降損升壓的目的。但由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠離變電站,容易出現保護不易配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀(guān)條件限制等問(wèn)題。因此,桿上無(wú)功優(yōu)化補償必須結合以下實(shí)際工程要求來(lái)進(jìn)行:
(1)補償點(diǎn)宜少,建議一條配電線(xiàn)路上宜采用單點(diǎn)補償,不宜采用多點(diǎn)補償;
(2)控制方式從簡(jiǎn)。建議桿上補償不設分組投切;
(3)建議補償容量不宜過(guò)大。補償容量太大將會(huì )導致配電線(xiàn)路在輕載時(shí)出現過(guò)電壓和過(guò)補償現象;另外桿上空間有限,太多數電容器同桿架設,既不安全,也不利于電容器散熱;
(4)建議保護方式應簡(jiǎn)化。主要采用熔斷器和氧化鋅避雷器作簡(jiǎn)單保護。
顯然,桿上無(wú)功補償主要是針對10kV饋線(xiàn)上的公用變所需無(wú)功進(jìn)行補償,因其具有投資小,回收快,補償效率較高,便于管理和維護等優(yōu)點(diǎn),適合于功率因數較低且負荷較重的長(cháng)配電線(xiàn)路,但是因負荷經(jīng)常波動(dòng)而該補償方式是長(cháng)期固定補償,故其適應能力較差,應積極開(kāi)發(fā)應用電容器組能自動(dòng)投切的桿上無(wú)功補償技術(shù)。
4、用戶(hù)終端分散補償方式
目前在我國城鄉各地,低壓用戶(hù)的用電量增長(cháng)迅速,企業(yè)、廠(chǎng)礦和小區等對無(wú)功需求都很大,直接對用戶(hù)末端進(jìn)行無(wú)功補償將最恰當地降低配電網(wǎng)的損耗和維持配電網(wǎng)的電壓水平的有效措施。對于企業(yè)和廠(chǎng)礦中的電動(dòng)機,應該進(jìn)行就地無(wú)功補償,即隨機補償;針對小區用戶(hù)終端,由于用戶(hù)負荷小,波動(dòng)大,地點(diǎn)分散,無(wú)人管理,因此應積極開(kāi)發(fā)應用一種新型的低壓終端無(wú)功補償裝置,并滿(mǎn)足以下要求:①智能型控制,免維護;②體積小,易安裝;③功能完善,造價(jià)較低。
與前面三種補償方式相比,本補償方式更能體現以下優(yōu)點(diǎn):①線(xiàn)損率可減少約 20%;②減小電壓損失,改善電壓質(zhì)量,進(jìn)而改善用電設備啟動(dòng)和運行條件;③釋放系統能量,提高線(xiàn)路供電能力。缺點(diǎn)是由于低壓無(wú)功補償通常按配電變壓器低壓側最大無(wú)功需求來(lái)確定安裝容量,而各配電變壓器低壓負荷波動(dòng)的不同時(shí)性造成大量電容器在負荷較輕時(shí)出現閑置,設備利用率不高。
綜合以上四種無(wú)功補償方式,
配電網(wǎng)無(wú)功補償遇到的問(wèn)題
隨著(zhù)人們對配電網(wǎng)建設的重視和無(wú)功補償技術(shù)的發(fā)展,低壓側無(wú)功補償技術(shù)在配電系統中也開(kāi)始普及。從靜態(tài)補償到動(dòng)態(tài)補償,從有觸點(diǎn)補償到無(wú)觸點(diǎn)補償,都取得了豐富的經(jīng)驗。但是在實(shí)踐中也暴露出一些問(wèn)題,必須引起重視。
(1)目前無(wú)功補償的出發(fā)點(diǎn)往往放在用戶(hù)側,只注意補償用戶(hù)的功率因數。然而要實(shí)現有效地降損,必須從電力系統角度出發(fā),通過(guò)計算全網(wǎng)的無(wú)功潮流,確定配電網(wǎng)的補償方式、最優(yōu)補償容量和補償地點(diǎn),才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。
(2)目前10kV配電網(wǎng)的線(xiàn)路上的負荷點(diǎn)一般無(wú)表計,記錄數據的準確性和同時(shí)性無(wú)法保證。這對配電網(wǎng)的潮流計算和無(wú)功優(yōu)化計算帶來(lái)很大困難。
(3)電容器本身具備一定的抗諧波能力,但同時(shí)也有放大諧波的副作用。諧波含量過(guò)大時(shí)會(huì )對電容器的壽命產(chǎn)生影響,甚至造成電容器的過(guò)早損壞,同時(shí)使配電網(wǎng)的諧波干擾更嚴重。