摘 要：隨著電網(wǎng)的日益發(fā)展，其對于有功功率同無功功率的平衡性要求也在不斷提高。本文從無功補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成、作用及其必要性入手，分別對無功補(bǔ)償容量的確定、無功補(bǔ)償?shù)闹饕�方式及其發(fā)展前景進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償,容量,方式,發(fā)展前景

　　配電網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的同時，用戶對于無功電源等相關(guān)的要求也在不斷提高，如何確保有功及無功功率維持平衡是如今擺在不少研究人員面前的重大課題。鑒于此，如何確保配電網(wǎng)絡(luò)中無功補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)問題的順利解決對于整個電網(wǎng)的節(jié)能降損具有十分重要的意義。

　　1 無功補(bǔ)償?shù)母拍睢⒔Y(jié)構(gòu)組成、作用及其必要性分析

　　無功補(bǔ)償主要指的是通過對供電變壓器以及輸送線路中損耗的降低而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電網(wǎng)功率因數(shù)提高的過程。如今，我國無功補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的組成主要包括低壓短路器、隔離開關(guān)、功率因數(shù)控制器等等，無功補(bǔ)償裝置技術(shù)較為先進(jìn)、裝置性能可靠、便于實(shí)施、成本相對較低，且適用性廣、維護(hù)較為簡單。

　　通常而言，無功補(bǔ)償?shù)淖饔眉簇?fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的提高，以及設(shè)備容量、損耗的降低，以達(dá)到供電質(zhì)量的提高以及穩(wěn)定電壓的目的。也就是說，無功補(bǔ)償可以有效限制電網(wǎng)中無功功率的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)線路電壓損耗的大幅度降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)電壓質(zhì)量的不斷提高。

　　由于無功補(bǔ)償對于電壓穩(wěn)定性的維持以及運(yùn)行過程的經(jīng)濟(jì)性等方面都起著相當(dāng)重要的作用。因而為了確保系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，必須確保有功功率與無功功率的平衡性。否則將會對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重地影響，不僅導(dǎo)致電壓發(fā)生波動，還會大幅降低系統(tǒng)的供電質(zhì)量，進(jìn)而帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償十分有必要。

　　2 無功補(bǔ)償容量的確定

　　一般來說，無功補(bǔ)償?shù)娜萘恐饕�是以提高功率因�?shù)為目的的。因而進(jìn)行無功補(bǔ)償容量的確定時，必須注意如下問題：一是防止過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償情況的發(fā)生，若過補(bǔ)償，則會導(dǎo)致過補(bǔ)償相電壓的升高，進(jìn)而導(dǎo)致此相的用電設(shè)備以及保護(hù)元件等由于過電壓而發(fā)生損壞。若欠補(bǔ)償則會導(dǎo)致該相回路電流的增大，因而導(dǎo)致線路以及斷路器等相關(guān)設(shè)備因增加的電流而產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，甚至被燒壞。無論是過補(bǔ)償還是欠補(bǔ)償都會給電網(wǎng)的整體運(yùn)行帶來極大的危害;二是注意適當(dāng)提高功率因數(shù)即可，一般而言，提高至0.95最為科學(xué)。選擇無功補(bǔ)償電容器的容量時，應(yīng)以不同的使用日為依據(jù)，以功率因數(shù)的改善來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行電壓的提高，以及線路損失的降低等條件來進(jìn)行容量的確定。通常而言，國內(nèi)外通用的容量選擇方法是以功率因數(shù)的改善來進(jìn)行補(bǔ)償容量的確定，此法明確且簡便。以功率補(bǔ)償圖為依據(jù)，可針對其中功率間存在的向量關(guān)系而獲得無功補(bǔ)償?shù)娜萘恐担�公式如下�?/p>

　　Qc=Px(tgψ1-tgψ2)

　　其中，Qc——無功功率，kVar;

　　P——負(fù)荷最大月份的有功功率平均值，kW;

　　tgψ1——補(bǔ)償前功率因數(shù)角所具有的正切值;

　　tgψ2——補(bǔ)償后功率因數(shù)角所具有的正切值。

　　然后通過公式進(jìn)行計算，所得值進(jìn)行圖表的繪制，這樣即可查出每一千瓦有功功率以及功率因數(shù)，還可查出改善前以及改善后所需要補(bǔ)償?shù)娜萘恐担�然后再同�?fù)荷最大月份的有功功率平均值相乘，即可求出無功補(bǔ)償?shù)娜萘恐怠３�此之外，根�?jù)經(jīng)驗(yàn)還可得到一種十分簡便的算法，即無功補(bǔ)償?shù)娜萘恐低ǔ��?0-30%的變壓器額定容量。

　　3 基于用電負(fù)荷的無功補(bǔ)償方式分析

　　3.1 住宅等民用建筑無功補(bǔ)償方式分析

　　通常而言，民用建筑中使用較多的是單相負(fù)荷，由于空調(diào)、照明、家用電器等系統(tǒng)負(fù)荷變化的隨機(jī)性相對較大，以及住宅運(yùn)行過程中各用戶用電情況的不均衡性，導(dǎo)致三相不平衡情況相當(dāng)嚴(yán)重。由此看來，住宅等民用建筑的負(fù)荷屬于十分典型的三相不平衡負(fù)荷。根據(jù)目前低壓系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)某Ｓ米龇ǎ�即在用戶變壓器的低壓�?cè)進(jìn)行三相電力電容器組的安裝，并以采樣相功率因數(shù)的測量值為依據(jù)，進(jìn)行三相電容器組的投切，以達(dá)到對三相負(fù)載無功功率的集中補(bǔ)償。此方式雖在三相負(fù)荷為主的低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用情況較好，但是，在以單相負(fù)荷為主的低壓系統(tǒng)的應(yīng)用情況并不太理想。這主要是由于無法實(shí)現(xiàn)相間無功負(fù)荷的平衡性，而且很難通過對各相負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)等方式來將其消除，因此，如通過低壓三相電容器組進(jìn)行系統(tǒng)的采集而實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償時，通常補(bǔ)償之后的三相功率的因數(shù)并不保持一致，如果采樣相的補(bǔ)償效果相對較好，其他兩相則會有欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償情況的發(fā)生，因而后果相當(dāng)嚴(yán)重。

　　3.2 工業(yè)企業(yè)中無功補(bǔ)償方式分析

　　通常而言，工業(yè)企業(yè)中的多數(shù)設(shè)備屬感性負(fù)荷，因而其進(jìn)行運(yùn)行的過程中需要進(jìn)行大量無功功率的吸收，因此，所增加的無功功率將會降低企業(yè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓發(fā)生下降，無法實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的充分利用，線路損耗的進(jìn)一步增加，以及供電設(shè)備供電能力的進(jìn)一步降低等情況的發(fā)生。因此，采用就地補(bǔ)償以及實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的提高等對于節(jié)能降損都具有十分重要的意義。一般而言，因功率因數(shù)低會為線路以及變電設(shè)備帶來極大的損失，因此進(jìn)行補(bǔ)償?shù)倪^程中必須盡量實(shí)現(xiàn)分級的效果，在靠近負(fù)載的地方進(jìn)行電容器的安裝，即所謂高壓集中補(bǔ)償及低壓分散補(bǔ)償相結(jié)合的無功補(bǔ)償方式。

　　4 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x及其發(fā)展前景分析

　　通常而言，在電力系統(tǒng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)囊�入是確保系統(tǒng)保持穩(wěn)定性的有效方式，其因功率因數(shù)的提高，因而可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，此外還可有效提高設(shè)備的利用效率，使系統(tǒng)運(yùn)行過程中不至于過載，同時，實(shí)現(xiàn)了變壓器、線路投資以及電能損耗的大幅度降低，以及線路末端電壓穩(wěn)定性及其電能質(zhì)量的提高，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　對于目前我國低壓系統(tǒng)的無功補(bǔ)償而言，許多地方仍采用落后的調(diào)節(jié)方式，因而同電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展越來越不適應(yīng)，因此必須不斷應(yīng)用新型補(bǔ)償技術(shù)，對無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行不斷完善，在無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展過程中需要重點(diǎn)考慮如下方面的問題：一是合理進(jìn)行控制目標(biāo)的選取，控制目標(biāo)通常是無功電流、功率，電壓以及功率因數(shù)等。以具體情況為依據(jù)，進(jìn)行配變?nèi)萘康耐诰颍瑢τ陔妷憾�言不�?yīng)成為主要的控制目標(biāo)，可將功率因數(shù)作為檢測量，但是在輕載的時候易出現(xiàn)投切振蕩的情況，在重載的時候又會出現(xiàn)補(bǔ)償不充分的情況，若將無功功率作為檢測量，則會導(dǎo)致精度的大大降低。因此，應(yīng)當(dāng)盡可能將無功電流作為檢測量，此時對于無功功率的控制效果相對較好。二是實(shí)時性等相關(guān)問題，隨著自動化水平的不斷提高，電網(wǎng)系統(tǒng)對于無功補(bǔ)償實(shí)時性方面的要求也在不斷提高，因此，應(yīng)當(dāng)借助于自動化控制等相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償及其電壓調(diào)節(jié)的實(shí)時性，實(shí)現(xiàn)離線到實(shí)時處理方面、就地到全網(wǎng)平衡方面、單獨(dú)控制到集中控制等方面的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)電壓質(zhì)量及其穩(wěn)定性的顯著提高，此技術(shù)和方案應(yīng)用前景十分樂觀。三是無功優(yōu)化方面的問題，通過無功優(yōu)化可確保全網(wǎng)的電壓都能夠在額定值附近進(jìn)行運(yùn)行，因而經(jīng)濟(jì)效益可觀，因而其應(yīng)用前景也相當(dāng)廣闊。

　　5 結(jié)語

　　低電壓等級的無功補(bǔ)償不僅可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降損的目的，還是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益不斷提高的有效手段，因此應(yīng)當(dāng)給予足夠的重視，并對其進(jìn)行積極地利用。對于供電企業(yè)而言，用戶端的功率因數(shù)情況同電網(wǎng)功率及其電能的損耗都密切相關(guān)，同時還關(guān)系著線路電壓損失及其波動，以及整個供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。因此，通過無功補(bǔ)償方式來提高其功率因數(shù)已經(jīng)成為如今相關(guān)研究領(lǐng)域的重要課題之一。

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