配电网无功补偿方案的比较分析

一.配电网无功补偿方案比较

　　1.　变电站集中补偿体例

 

　　1.1 变电站集中补偿体例的情势和优瑕玷

 

　　要平衡输电网的无功功率，可在变电站进行集中补偿，见图1中的体例1。在这种体例下，补偿装配包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，重要目的是改善输电网的功率因数，进步终端偿装配一样平常连接在变电站的10 kV母线上，好处是管理容易、维护方便，瑕玷是对配电网的降损起不到什么作用。

 

　　1.2　变电站集中补偿体例的技术应用

 

　　为了调整变电站的电压，通常行使无功补偿装配（一样平常是并联电容器组）结合有载调压抽头来调节。通过两者的和谐来进行电压和无功功率的控制，且这一方面的技术在国内已经积累了雄厚的经验，九区图便是一种变电站电压和无功功率控制的有用方法，然而操作上照旧较为麻烦的，由于限值必要随不同的运行体例进行响应的调整，在某些区上会产生振荡征象，而且现实操作中，抽头调节和电容器组投切次数是有限的，但九区图没有响应的判断。现行九区图的调节结果也不是数学上证实的最好结果，因此九区图的应用还有待进一步改善。文献［1］行使模糊数学的概念建立了数学模型，得出了模糊边界的无功功率调节判据，它的特点是将九区图中固定的无功功率上下限边界改变成受电压影响的模糊边界，其边界的斜率可根据详细的投切边界条件进行调整，依据这种思路，设计出一种新型的变电站电压无功功率微机综合控制装配，它可以在保证电压合格和无功功率最佳补偿结果的情况下，有载变压器分接头的调节次数比同类装配或人工调节约削减1／3，进步了变电站电压合格率，线损降低约20％。

 

　2.　低压集中补偿体例

 

　　目前，国内较普遍采用的另外一种无功补偿体例，是在配电变压器380 V侧进行集中补偿，见图1中的体例2。在这种体例下，补偿装配通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏不等，它是根据用户负荷水平的波动，投入响应数量的电容器进行跟踪补偿。重要目的是进步专用变压器用户的功率因数，实现无功功率的就地平衡，对配电网和配电变压器的降损有肯定作用，也保证该用户的电压水平。这种补偿体例的投资及维护均由专用变压器用户承担。目前国内各厂家生产的主动补偿装配通常是根据功率因数来进行电容器的主动投切，也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制。这种补偿体例虽然利于保证用户的电能质量，但对电力体系并不可取。由于线路电压的波动重要由无功量转变引起，而线路的电压水平由体系情况决定。当线路电压基准偏高或偏低时，无功功率的投切量可能与现实需求相差甚远，可能出现无功功率补偿过多或补偿不足的情况。

 

　　对配电体系来说，除了专用变压器之外，还有很多公用变压器，而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变压器，其通常安装在户外的杆架上，进行低压无功功率集中补偿则是不实际的，难维护、控制和管理，容易成为生产安全隐患。如许，配电网的补偿度就受到了限定。

 

　　3.　杆上无功补偿体例

 

　　文献［2，3］提出了在配电体系杆上进行无功补偿的需要性和方法。因为配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，补偿度受到限定。由此造成很大的无功功率缺口必要由变电站或发电厂来填，大量的无功功率沿线传输，配电网网损居高难下。因此可以把10 kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上（或另行架杆）的方法来进行无功补偿（见图1中的体例3），以进步配电网功率因数，达到降损升压的目的。因为杆上安装的并联电容器阔别变电站，容易出现珍爱不易配置，控制成本高，维护工作量大，受安装环境和空间等客观条件限定等工程题目。因此，杆上无功功率优化补偿必须结合以下现实工程要求来进行：

 

　　a）补偿点宜少。一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿。

 

　　b）控制体例从简。杆上补偿不设分组投切。

 

　　c）补偿容量不宜过大。补偿容量太大，将会导致配电线路在轻载时过电压和过补偿征象。杆上空间有限，太多的电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热。建议按重载补偿后电源节点功率因数不超过0．95和轻载时功率因数达到1左右即可的方法行止理。

 

　　d）接线宜简单。最好是每相只配置一台电容器装配，以降低整套补偿设备的故障率。

 

　　e）珍爱体例也要简化。分别用熔丝和氧化锌避雷器分别作为过流珍爱和过电压珍爱。

 

　　f）防止电容器安装后产生谐振征象。

 

　　显然，杆上无功补偿重要是针对10 k V馈线上沿线的公用变压器所需无功功率进行补偿，文献［3］提出了这种补偿体例的最优地点和容量的算法。因这种补偿体例具有投资小、回收快、补偿服从较高、便于管理和维护等好处，适合于功率因数较低且负荷较重的长距离配电线路，但是因负荷经常波动，而该补偿体例又是长期固定补偿，适应能力较差，重要是补偿了无功基荷，在线路重载情况下，补偿度一样平常是不能达到0．95。

 

　　4.　用户终端分散补偿体例

 

　　目前，在我国城镇，低压用户的用电量大幅增加，企业、厂矿和小区等对无功功率需求都很大，直接对用户末端进行无功补偿，见图1中的体例4，将最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。GB50052—1995《供电体系设计规范》指出，容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿。如许，对于企业和厂矿中的电动机，应该进行就地无功补偿，即随机补偿；针对小区用户终端，因为用户负荷小，波动大，地点分散，无人管理，应该开发一种新型低压终端无功补偿装配，并能知足智能型控制、免维护、体积小、易安装、功能完美、造价较低等的要求。

 

　　与上述3种补偿体例相比，用户终端分散补偿体例更能表现以下好处：

 

　　a）线损率可削减20％；

 

　　b）减小电压损失，改善电压质量，进而改善用电设备启动和运行条件；

 

　　c）释放体系能量，进步线路供电能力。

 

　　瑕玷是低压无功补偿通常按配电变压器低压侧最大无功功率需求来确定安装容量，而各配电变压器低压负荷波动的不同时性造成大量电容器在较轻载时闲置，设备行使率不高。

 

　　5. 四种补偿体例的综合比较

 

　　通过以上分析可知，四种无功补偿体例各有各的优瑕玷。

 

　二. 配电网无功补偿碰到的题目

 

　　随着人们对配电网建设的正视及无功补偿技术的发展，低压侧无功补偿技术在配电体系中也开始普及。从静态补偿到动态补偿，从有触点补偿到无触点补偿，都取得了雄厚的经验，但是在实践应用中也暴露出一些题目，必须引起正视。

 

　　1　优化的题目

 

　　目前，许多单位选择无功补偿的出发点还放在用户侧，只细致补偿用户的功率因数，而不是立足于降低电力网的损耗。例如，为进步某电力负荷的功率因数，增设1台补偿箱。这对降损有肯定益处，但若要实现有用的降损，必须通过计算无功功率潮流，确定各点的最优补偿量和补偿体例，才能使有限的资金发挥最大的效益。这是从电力体系角度考虑题目的方法。

 

　　无功功率优化配置的目标是在保证配网电压水平的同时，尽可能降低网损。因为它要对补偿后的运行费用以及响应的安装成本同时达到最小化，计算过程相称复杂。为此，曩昔的文献中通常采取了很多不切现实的假设，比如固定负荷水平，同一线径，把树状配电网简化成梳状网，如许的效果并不理想。

 

　　2　量测的题目

 

　　目前10 kV配电网线路上的负荷点一样平常无表计，维护人员的技术水平和管理水平又参差不齐，表计记录的正确性和同时性无法保证。这对配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。要争夺带专用变压器房用户的支撑，使他们能按肯定要求进行记录。380 V终端用户处通常只装有有功电能表，要实现功率因数的测量是不可能的，这也是低压无功补偿难于广泛开展的缘故原由所在。

 

　　3　谐波的题目

 

　　电容器自己具备肯定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的副作用。谐波含量过大时，会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏，因为电容器对谐波的放大作用，将使体系的谐波干扰更紧张；另外，动态无功补偿柜的控制环节容易受谐波干扰影响，造成控制失灵，因而做无功补偿时必须考虑谐波治理，在有较大谐波干扰，又必要补偿无功功率的地点，应考虑增长滤波装配。

 

　 4　无功功率倒送的题目

 

　　无功功率倒送是电力体系所不许可的征象，由于它会增长线路和变压器的损耗，加重线路的负担。虽然生产厂家都强调本身的设备不会造成无功功率的倒送，但是现实情况并非如此。由于对于接触器控制的补偿柜，补偿量是三雷同调的；对于晶闸管控制的补偿柜，虽然三相补偿量可以分调，但是许多生产厂家为了节约成本，每每只选择一相做采样及无功功率分析。于是在三相负荷不平衡的时候，就有可能造成无功功率倒送。至于采用固定电容器补偿体例的用户，则可能在负荷低谷时造成无功功率倒送，这应引起充分考虑。

 

　　综上所述，10 kV配电网的无功补偿工作应更多地考虑体系的特点，不应因电压等级低、补偿容量小而忽视补偿设备对体系侧的影响（包括网损）。假如需降损的线路能基于一个完美的补偿方案进行改造，则电力体系的收益将比分散的纯用户举动的补偿体例要大得多。

 

　结束语

 

　　对配电网进行无功补偿，进步功率因数和搞好无功功率平衡，是一项建设性的降损技术措施。文章分析了四种配电网无功补偿体例的应用，但笔者认为应更多地按体系的特点来进行无功补偿。目前，配电网的无功补偿容量一样平常是根据供电部门要求达到的功率因数来确定的，而不是依据用户用电时现实的节能效益、最佳电能质量、最小付出电费的经济功率因数来确定。如何确定无功补偿设备的合理配置和分布，需探求技术上和经济上的最优方案。