无功补偿的意义

潘 磊 刘 敏

摘要:近年来,随着电网的进一步完善,工农业生产用电规模不断扩大,用电量的日益增长和用电结构的变化,使得电力供需矛盾越来越突出。无功补偿不仅能改善农网功率因数和电压质量,而且可以使无功负荷就地平衡,提高农网的经济运行水平,同时降低电费支出,减轻工农业生产的负担,所以进行无功补偿是利国利民的好事,我们应下决心去抓,真正让用户得到实惠。确保补偿技术合理、安全可靠,达到节约电能的目的。

关键词:电网;无功补偿

现代电网中,电动机等感性负荷占据相当大比重,它们在消耗有功率的同时,也需要吸收大量无功功率。无功功率的出现不仅导致发电机出力下降,降低了输配电设备效率,而且还增大了网损,严重影响供电质量。电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率,大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗,要求系统提供足够的无功功率,否则电网电压将下降,电能质量得不到保证。同时,无功功率的不合理分配,也将造成线损增加,降低电力系统运行的经济性。

无功功率从何而来?显然,发电机提供的无功功率相对负荷和网络对无功功率的需求来说只是"杯水车薪",仅仅依靠发电机提供无功功率也是极不经济的。无功功率最主要的来源是利用各种无功补偿设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。因此,无功补偿是电力系统的重要组成部分,它是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基础手段。

随着人民生活水平提高,低压用户,特别是住宅用户的用电量大幅增长,导致线路末端电压远低于允许范围,洗衣机、空调等非照明负荷难以正常工作,并对电器设备造成巨大危害。同时,由于新增电气负载大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置,对无功功率需求很大,因而导致小区内部线路损耗显著增大。

解决这一问题,目前主要措施是增容,即扩大变压器和配电线路容量,从而提高供电能力。但是,增容一方面投资大,施工工程量大,周期长,另一方面由于末端无功仍需由低压侧集中补偿系统提供,输电线路利用效率仍然较低。因此,有效减小线路无功电流,不仅增大了有功输送能力,而且有利于降低变压器低压侧到末端负荷间的线路损耗,改善末端电压质量。研究开发线路终端用无功功率补偿装置具有明确的经济意义和社会效益。

1无功补偿的合理配置原则

从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出,各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率,尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置,应按照"分级补偿,就地平衡"的原则,合理布局。

1.1总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主

1.2电力部门补偿与用户补偿相结合

在配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%～60%,其余的无功功率消耗在配电网中。因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿,就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

1.3分散补偿与集中补偿相结合,以分散为主

集中补偿,是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损,必须做到无功功率在哪里发生,就应在哪里补偿。所以,中、低压配电网应以分散补偿为主。

1.4降损与调压相结合,以降损为主,兼顾调压。这是针对线路长,分支多,负荷分散,功率因数低的线路,这种线路最显著的特点是:负荷率低,线路损失大,若对此线路补偿,可明显提高线路的供电能力。

2低压配电网无功补偿的方法

提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术,我们通常采用的方法主要有三种:随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

2.1随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电机,同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗,以补励磁无功为主,此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。随机补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活,维护简单、事故率低等。

2.2随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功,配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分,对于轻负载的配变而言,这部分损耗占供电量的比例很大,从而导致电费单价的增加。

随器补偿的优点:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功,限制农网无功基荷,使该部分无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低无功网损,具有较高的经济性,是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置,将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户,可以替代随机、随器两种补偿方式,补偿效果好。

跟踪补偿的优点是运行方式灵活,运行维护工作量小,比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时,应优先选用跟踪补偿方式。