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配电网无功补偿设备应用分析

国际电力网  来源:弥高电力  日期:2018-07-31
  摘要:本文提出了配电电网无功补偿设备的配置应按照“分级补偿,就地平衡”的原则进行规划。合理布局。并指出配电电网无功补偿工作中存在的几个突出的技术问题。。
 
  一、无功补偿设备的合理配置原则
 
  从城乡电力网无功功率损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,无以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”的原则进行规划,合理布局。而且要满足以下几点条件:
 
  1、总体平衡与局部平衡相结合
 
  要做到城乡电力网的无功电力平衡,首先要满足整个县级电网的无功电力平衡,其次要同是满足分站(变电站)、分线(配电线路)的无功电力平衡。如果无功电源的布局(补偿容量和补偿位置)选择不合理,局部地区的无功电力不能就地平衡,就会造成一些变电站或者一些线路的无功电力偏多。电压偏高。过剩的无功电力要向外输出;或者造成一些变电站或一些线路的无功电力不足。电压下降,必然要向上索取无功电力。这样仍然会造成不同分区之间的无功电力的长输送和交换,使电网的功事损耗和电能损耗增加。因此,在规划过程中,要在总体平衡的基础上,研究各个局部的补偿方案,示得最优化的组合,才能达到最佳的补偿效果。
 
  2、供电部门补偿与用户补偿结合
 
  统计资料表明。在城乡电网中,用户消耗的无功功率约占50%,在工业性网络中,用户消耗的无功功率约占60%,其余的无功功率消耗在输配电网络中。因此。为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现无功就地补偿、就地平衡,所以必须由供电部门和用户共同进行补偿。
 
  过去,在有的地区,往往只强调用户进行补偿。而忽视供电网络本身的补偿:有的虽然装设了补偿设备,但是由于怕麻烦或者怕增加事故,而不投入运行,使补偿设备的利用率很低,效果很差。效果很差。有的地区则出现另一种倾向,只注重供电部门自身的无功电力建设,忽视发挥用户的作用。没有加强对用户的无功电力复写昨考核。这两种倾向,都会使电网的无功电力平衡失调。所以应当根据总的无功电力需求,同时发挥供电部门和用户的两个积极性,共同搞好无功电力的建设和管理。
 
  3、分散补偿与集中补偿相结合,以分散为主
 
  无功补偿既要达到总体平衡,又要满足局部平衡;既要开展供电部门的补偿。又要进行用户的补偿。这就必然要采取分散补偿与集中补偿。这就必然要采取分散补散与集中补偿相结合的方式。
 
  在农村电力网中,集中补偿,是指在变电站集中装设容量较大的电容进行补偿;分散补偿,则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)分散进行的无功补偿。
 
  理论分析表明,变电站的集中补偿,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电站以上输电线路传输的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗。但它不能降低电网络的无功损耗。因为用户需要的无功损耗。因为用户需要的无功仍需要通过变电站以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效降低线损,必须进行分散补偿。
 
  在城乡电力网中,由于配电网的线损占全网总损失的70%左右,因而应当以分散补偿为主。只有这样才能有效地降低配电网的无功线损,从而使城乡电力网的总线损降低。
 
  4、降损与调压相结合,以降损为主
 
  利用并联电容器进行无功补偿,其主要目的是为了达到无功电力就地平衡,养活网络中的无功损耗,以降低线损。与此同时,也可以利用电容器组的分组投切,对电压进行适当的调整,但这只是并联电容器补偿的辅助目的。在一般情况政权以降损为主,调压为辅。
 
  对于某些枢纽性变电站或者电压水平经常偏低的变电站,有时需要装设容量较大的电容器组,以控制网络的无功潮流和改善电压水平。其最终目的也是为了达到无功电力平衡,以提高电网的安全经济运行水平。这里需要说明的是,利用并联电容器提高电压水平的幅度是有限的,一般只有3%~5%。超过这个限度,将使容量选得过大。
 
  过去,一些变电站为了提高运行电压,在站内集中装设了较大的电容器组。但当配电网的无功补偿水平提高以后,变电站的电容器应显得过多了,只得闲置不用或者进行搬迁。造成不应有的损失。这显然是不经济的。
 
  二、配电网无功补偿现存的几个问题
 
  随着人们对配网建设构重视和无功补偿技术的发展。低压侧无功补偿技术在配电系统中也开始普及。从静态补偿到动态补偿。从有触点补偿到无触点补偿,都取得了丰富的运行经验。但是,在实践过程中也暴露出一些问题,必须引起重视。
 
  1、补偿方式同题。
 
  目前很多部门无功补偿的出发点还放在用户侧,即只注意补偿用户的功率因数,而不是立足于降低电力网的损耗。如为提高某电力负荷的功率因数,增设1台补偿箱。这固然会对降损有所帮助。但是如果要实现有效的降损,必须通过计算无功潮流,确定各点的最优补偿量、补偿方式,才能使有限的资金发挥最大的效益。这是从电力系统角度考虑问题的方法。实践经验证明:为降低10KV线路的损耗,最好将补偿装置安装在配电变压器的低压侧,即所谓的分散就地补偿方法。
 
  如北京某地线路的补偿方案由于缺乏通盘考虑。投资三、四十万元,而线路降损只有1%。而经计算,该线路的降损潜力至少有50%~6%,如果能合理补偿,完全可以达到这一降损目标。
 
  2、谐波问题。
 
  电容器具备一定的抗谐波能力,对电网的谐波污染,尤其是高频谐波污染有很好的滤除作用。但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;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。
 
  因而在有较大谐波干扰,又需补偿无功的地点,应考虑添加滤波装置。这一问题普遍被忽视。致使一些补偿设备莫名其妙地损坏。因而做无功补偿设计时必须考虑谐波治理。
 
  3、无功补偿容量选择问题。
 
  过补偿会造成无功倒送,这是电力系统所不允许的,因为它会增加线路和变压器损耗,加重线路负担。采用固定电容器补偿方式的用户,在负荷低谷时,可能造成无功倒送。对于接触器控制的补偿柜,补偿量是三相同调的,在三相负荷不对称的情况下。就可能造成无功倒送。对于晶闸管控制的补偿柜,虽然三相的补偿量可以分调,但是很多厂家为了节约资金,只选择一相做采样和无功分析。于是至于选择补偿方式时,应充分考虑这一点。
 
  4、电压调节方式的补偿设备带来的问题。
 
  有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,这有助于保证用户的电能质量,但对电力系统而言却并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起,但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时,无功的投切量可能与实际需求相去甚远,出现无功过补或欠补。
 
  5、投切振荡及防止
 
  由于是电容分级补偿,闭环控制方式,可能出现投切振荡。即负载无功功率没有变动时,补偿电容却在频繁地投切。投切振荡不但严重缩减投切接触器和补偿电容的寿命。
 
  综上所述。10kV配电网低压侧的无功补偿工作应更多地考虑系统的特点,不应因电压等级低、补偿容量小而忽视补偿设备对系统侧的影响(包括网损)。如果需降损的线路能基于一个完善的补偿方案进行改造,则电力系统侧的收益将比分散的纯用户行为的补偿方式要大得多。
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