電力系統(tǒng)低壓電網無功補償技術
郭琳
(國網河南省汝南縣供電公司河南駐馬店市463300)
摘要：為了確保電力系統(tǒng)的正常運行，無功補償技術的應用保證了在電力輸出過程的高效穩(wěn)定。本文主要對低壓電網中的無功補償技術進行技術層面的概述，并且提出實際操作中存在的問題，并且點對點提出解決方案，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保證。
關鍵詞：電力系統(tǒng);低壓電網;無功補償;技術創(chuàng)新
引言
由于在低壓電網的運行輸電過程中，會造成較多的電能損耗，因此無功補償技術的應用使得電能消耗大量的減少，并且大大降低了低壓電網較高的故障率，保障了電力能源的節(jié)約，滿足了企業(yè)社會的生產需要，為廣大人民群眾穩(wěn)定的電力供應。
一、無功補償的原理
電網輸出的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無功功率。在電力系統(tǒng)中，不僅有功功率要平衡，無功功率也要平衡;φ為功率因數角，它的余弦cosφ=PS[1]就是功率因數。由功率三角形可知，在一定的有功功率下，用電企業(yè)的功率因數cosφ越小，則所需的無功功率越大。由于電路中有一定的消耗，這部分耗能需要由電力系統(tǒng)在供電時自行進行提供，因此為了增加供電量，整體的電路和變壓器也同樣需要做改動，這時則不僅多增加了不必要的投入，而且電路運輸中的耗損也同時增大，輸電效率大大降低。所以不論是對于供電部門還是用電部門，對無功功率進行適時補償以提高功率因數，以防止無功倒送，從而節(jié)約電能，提高運行質量都具有非常重要的作用。電流在電感元件中作功時，電流超前于電壓90°。而電流在電容元件中作功時，電流滯后電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能作功的能力;把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷的裝置并聯(lián)接在同一電路中，能量在兩種負荷間相互轉換，這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償，這就是無功補償技術的原理。
二、無功補償裝置的重要性分析
1、降低電能消耗企業(yè)的電費支出
依據我國目前所執(zhí)行的電費收繳制度，電能消耗企業(yè)所繳納的電費與其功率因數有關，根據該企業(yè)的功率因數來確定所要繳納的電費。因此對供電機械設備的養(yǎng)護和節(jié)能技術的應用都是電力企業(yè)所關注的。低壓電網中所應用到的無功補償技術，由于能夠減少在設備工作時的電能耗損同時還保護了供電設，有效的降低了日常工作中的電費花銷機電設備的損傷。
2、降低供配電系統(tǒng)的電能損耗
在確定電力系統(tǒng)因使用無功補償裝置而節(jié)省的能耗時，可以使用公式P=IUCOSα。電力系統(tǒng)安裝無功補償裝置后，當功率因數從未安裝前的0.75提高到安裝后的0.9后，能夠降低大約30%的電能消耗，可以看出其具有非常好的降低電能消耗的作用。所以，電力系統(tǒng)在進行低壓電網輸送電流時，可以考慮運用無功補償裝置，這樣能夠有效地降低電力系統(tǒng)中電能損耗。
三、無功補償裝置配置地點的選擇
1、變電所母線設置無功補償裝置
在變電所的母線上，無功補償的容量要比其它的地方都大，通常情況下是采用手動分級投切的方式進行。首先要確定該變電所覆蓋范圍內的總的無功負荷量，再依據總的無功負荷量來確定變電所母線上的無功補償容量，以便確保上一級的功率因數能夠滿足設計要求，同時使變電所的母線電壓始終處于允許的范圍之內。
2、10kV線路設置無功補償裝置
對于10kV線路來說，其無功補償容量的確定是依據變壓器的無功損耗以及線路中的無功損耗值。10kV線路中的無功補償容量不可以過大，否則，會使得線路處于低負載時出現無功過補償現象，這樣就會導致線路中的損耗量增大，同時也不能保證線路中的電壓穩(wěn)定。
3、用戶低壓端設置無功補償裝置
通常情況下可以根據用戶的無功負荷的變化，進行補償電容器的自動切換，這樣就能夠避免出現向高壓線路反送無功電能的情況。在供配電電網里，若將無功補償裝置設置在用戶低壓端，能夠保證線路中有最小的電流，進而有效降低線路中的電能損失。此外，由于供配電線路中的電流比較小，就能夠使供配電線路中電壓降減少，進而避免電壓出現較大的波動。
通過在用戶端設置無功補償裝置，可以產生較好的效果，不然即便線路關口處有著比較高的功率因數，也不能實現合理降低線路的功率損耗。在供配電線路中，應當將低壓側設置無功補償裝置作為主要的補償方式，而高壓端的無功補償裝置只起到輔助作用。為了能夠有效地達到線路中的無功補償，可以結合線路中實際情況選用自動控制的方式，及時獲取供配電電網中的功率因數、功率、電流、電壓等參數，依據電網中各參數的變化，來確定合理的操作指令，進而保證供配電低壓電網始終保持良好的運行狀態(tài)。
四、無功補償的具體方法
1、低壓電網中集中補償
在低壓電網中進行集中補償主要是利用由電腦控制的低壓并聯(lián)電容器柜，在380V配電變壓器處進行。在低壓電網中集中補償的好處是：由于集中整治補償的數量大可以滿足大部分的需要;同時可以進行總體布局，方便對用戶群體進行統(tǒng)計，并且根據實際用電數及時調整，是補償量與耗損平衡;更加節(jié)約能源減少了過多的補償，減少經濟投入，一次性的投入使用無功補償設備，節(jié)約了電費的支出同時還節(jié)省了維修養(yǎng)護機械的費用。當前，用電大戶在設置無功補償裝置時，大多數都是依據電網功率因素的變化來對電容器進行自動調節(jié)。用電企業(yè)運用集中補償的方式，可以對可能出現的問題做到早發(fā)現、早解決;此外，當地的供電部門也會對企業(yè)的用電情況給予更多的關注以便能夠加強對電網電壓的檢查，確保電壓一直能夠處于合理水平。
2、低壓電網中的靜止補償
在電力系統(tǒng)中的遠距離輸配電線路中，可以采用靜止補償的方式進行無功補償。這種方法的優(yōu)勢在于保證了電壓的穩(wěn)定，由于在進行輸電的過程中可以及時的對耗損的電能進行補償，因此保障了多條電路的電壓穩(wěn)定，也防止產生充電現象的發(fā)生，在配電時可以隨時自動調節(jié)供電的多少，更加人性化高效管理。在現實使用時，應當先確定調節(jié)點，也就是受電地區(qū)的下一級電網與調壓輸電網與輸電網的電壓支撐點之間的相互連接的樞紐點設計無功補償裝置。明確該裝置可以調節(jié)的范圍，之后對其實行跟蹤維護。雖然這種方式具有很好的自動化水平，但同時也會受到一些難以避免的因素影響，如不良的天氣等。因此，在使用過程中，要加強其觀測力度，以便能夠及時獲取最新的數據，出現問題時要及時進行調整。
3、低壓電網中的分散補償
在電力系統(tǒng)中的用戶端采取分散補償的方式，不僅可以達到提升電壓使用率的作用，而且能夠保證電壓始終處于合理水平，避免因電壓變化對電器所造成的損壞。分散補償法的優(yōu)勢在于節(jié)約了成本支出，由于分散的設置所以設備可以更高的使用，并且各自管轄，更加方便。采用分散補償的方法，可以有效提升供配電線路中的供電水平，穩(wěn)定線路中的電壓，確保用戶電器電壓能夠始終處于合理范圍，保證電器可以安全、平穩(wěn)的運行。
結語
由于無功補償技術在電力系統(tǒng)中的應用前景廣泛，且滿足低壓電網對供電效率和安全生產的需求，因此應當鼓勵電力運行企業(yè)認識到無功補償技術的重要性，并且建設無功補償的設施，為企業(yè)發(fā)展提供更穩(wěn)定的技術支持。
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