区域低压配电网无功补偿策略研究

发表时间:2021/3/11   来源:《基层建设》2020年第28期   作者:薄纯杰
[导读] 摘要:保证电网设备运行正常的重要条件是维持电压稳定。
        国网山东省电力公司东营供电公司  山东东营  257091
        摘要:保证电网设备运行正常的重要条件是维持电压稳定。正常情况下,低压配电网的正常运行电压不得超过35kV,若电压运行状态不稳或与不符合运行电压的要求,可能会对电网中设备的安全运行造成一定程度的影响,甚至危及员工人身安全。由此可见,保证电网电压的安全稳定对与维持电力系统的正常运行具有重要意义。
        关键词:低压配电网;无功补偿;策略
        一、常见的无功补偿设备概述
        (一)同步调相机
        此型设备的主要优势在于其是市面上唯一的有源补偿设备,且内部附带电压监测组件,可依据输入信号的类型自动转化励磁电流,确保电流可随意在过励磁与欠励磁间进行切换,在设备分别处于过励磁状态与欠励磁时,可实现在系统注入无功或消除系统中多余的无功。由于此设备具有有源无功补偿优势,因此,可在任意情况下调整输出无功输出的数值,以满足电网对电压的不同需求。需要注意的是,由于旋转设备的运行成本较高,且额外占用大量资源,因此应选择容量较大的同步调相机。同步调相机是较为传统的无功补偿设备之一,应用时间较长,范围较广,但其整体技术发展较慢,以无法适应现代电网的需求,因此,其使用占比逐年下降。
        (二)静止电容器
        此设备的接线方式一般采取三角形接线或星形接线。作为常见的无功补偿设备,其主要的缺点在于其只具备电压单相调节功能,即只能在系统中注入无功功率。若系统出现低电压问题时,其无功功率补偿会因低电压而失去原有效果,造成带电网系统电压进一步下降。这也是静止电容器的主要缺点。但由于静止电容器的整体构造简单,在使用方面具有较高的灵活性,因此,在各类低压电网系统以及部分需要高功率电网的环境中获得较为广泛的应用。
        (三)静止无功补偿器
        此类设备是在参考静止电容器的主要缺点后研发而成,其主要特点是将电抗器与静止电容器相结合,以补全静止电容器缺少的增加无功功能。此类设备在无功补偿设备中具有良好的发展前景,其中应用范围较广的几类静止无功补偿器为晶闸管控制电抗器型、投切电容器以及饱和电抗器等三种。这三类补偿设备可在线路中控制强电与弱电,动态调整线路中的电压,确保其处于稳定状态,此类设备是目前无功补偿领域中的研究重点。
        二、无功补技术低压配电网功率因数的影响
        (一)功率因数影响因素
        电力系统正常运行的情况下,负荷端的有功功率由电源端提供,该过程中会伴随着产生一定的无功功率。从本质上讲,负荷在消耗有功的同时,其对于无功的需求量所反映的就是设备的功率因数。设备功率因数与无功需求呈反比关系。从低压配电网输送过程来分析,配电网功率因数影响因素包括:其一,受设备自身运行特性影响,若存在空载问题,变压器会消耗大量的无功功率,同时异步电动机会因为定子与转子之间的气隙而消耗大量无功功率。由此可知在配电网系统中存在大量配电变压器及异步电动机时,功率因素会受到影响。其二,当配电网电压超出额定限制时,无功消耗的增长速度会有所加快,此时,其相应的功率因数也会随着而降低。其三,电网系统的不稳定性。当电网功率不足时,其自身的频率变化较大,而这种频率在一定程度上会给整个系统的变压器和异步电动机造成影响,致使电网频率不稳定性更加明显。
        (二)基于低压配电系统的无功补偿容量选择
        随着低压配电网系统的深入应用,无功补偿装置的应用也在不断广泛。就目前而言,电力系统使用最为广泛的无功补偿装置是并联电容器组。在并联电容器组实际应用中,还应注重无功补充容量的有效选择。

现阶段,低压配电系统的无功补偿容量选择方式包含了三种基本方式:其一,无功补偿容量方式选择以提供电网系统的功率因数为导向,基于这一目标,可以有效地减少发电、输电、变电、配电过程的损失,改善电能质量。其二,低压配电系统的无功补偿容量选择以降低线损为目的。作为一个地区配电网建设运行效果评定的重要依据,降低线路损耗不仅能满足电力系统自身建设需要,而且顺应了国家节能减排的需要。需注意的是,在以降低线损为目标选择无功补偿容量是,应注重线损成因的有效分析,以此来保证无功补偿容量选择与实际线损状况的匹配性。其三,在无功补偿容量选择中,还应注重线路末端电压需求的有效选择,确保线路末端的电压始终保持在一个稳定范围之内。
        三、无功补技术在低压电网中的具体应要点
        (一)无功补偿技术应用原则
        新时期,提升低压电网中无功补偿技术应用水平,保证低压配电网运行的经济性、稳定性已经成为电网建设规划的基本原则。就配电网无功补偿技术应用而言,其应以《国家电网公司电力系统无功补偿技术原则》为导向,然后在“分级补偿、就地平衡”总体原则的指导下,合理地控制无功补偿设备,这样能在提高用电设备效率的同时,降低电网系统损耗。在实际应用中,还应注重在配电变压器低压侧集中补偿,同时,无功补偿装置应根据电压参数进行自主投切,满足补偿需要。此外,在无功补偿应注重集中补偿与分散补偿的结合,尤其是在中低压配地网补偿中,应以分散补偿为主,提升电网系统运行效率。
        (二)注重无功功率补偿装置关键元器件设置
        无功补偿控制器、电容器投切类开关是低压配电网无功补偿装置的两个核心器件。此外,无功功率补偿装置还包含电压采样电路、电流采样电路、信号调理电路、主控芯片及外围电路等诸多内容。就无功补偿控制器而言,其在系统无功补偿中发挥着关键作用,该器件能在分析配电系统功率因素的基础上,对整个配电系统无功补偿过程进行控制,实现无功补偿与功率因素的协调。从无功补偿控制器应用效果来看,其具有信号控制、通信、转换投切操作、断电数据保护、断电即恢复、数据记录、人机互动等诸多功能。而就电容器投切类开关应用而言,应注重其运行过程的有效控制。通常,电容器投切类开关的控制指令由微电脑发出,在接收到控制指令后,系统会在等电压条件下将补偿电容器投入补偿电路,实现无功功率的有效补充。
        (三)管理无功补偿技术应用方式
        随机补偿、随器补偿、跟踪补偿是无功补偿技术在低压配电系统中应用的三种基本形式。就随机补偿方式而言,其主要是针对低压侧的电动机进行无功补偿,通过与电动机的并联连接,其能与电动机进行同步投切操作,实现电动机励磁无功消耗的有效补偿。在随器补偿过程中,应将无功补偿电容器接在配电变压器的低压侧,然后对配电变压器的空载无功消耗进行补偿。从补偿过程来看,这种补偿方式的接线较为简单,而且后期维护工作量较小,能有效地提升配电站的利用效率。此外,针对一些专用配电变压器,可在0.4kV低压侧进行补偿,这样能保证跟踪补偿的灵活性,提升设备的可靠性,延长设备使用寿命。
        结束语
        无功补偿对于低压配电网系统的运行效率和质量具有较大影响。实践过程中,只有充分认识到无功补偿技术的应用原理和必要性,然后针对低压配电网系统运作问题,进行无功补偿技术的深刻应用,才能有效地提升无功补偿技术应用水平,继而在保证地压电网运行质量的同时,满足生活生产的电力应用需要。
        参考文献:
        [1]低压电网中无功补偿技术的研究[J].李家坤.长春工程学院学报(自然科学版).2018(01)
        [2]无功补偿技术在低压电网中的应用探讨[J].雷政敏.低碳世界.2019(09)
        [3]矿井低压电网的无功补偿技术研究[J].李剑峰.煤矿机械.2017(08)
        [4]浅析低压电网中无功补偿的意义[J].张广杰,梁志华.科技致富向导.2017(21)
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