邵郁
中国葛洲坝集团机电建设有限公司 湖北省宜昌市 443000
摘要：近年来，随着国民经济的蓬勃发展，电能需求量持续提升，电网传输效率与电能质量面临严峻考验，低压供电系统运行期间时常出现谐波污染问题，难以满足实际供电需求。在这一背景下，无功补偿技术可以全面提高低压供电系统的供电效率及电能质量，这对电网运行效益的提高有重要作用。因此，为保证低压供电系统安全稳定运行，本文对无功补偿技术在低压供电系统中的应用进行探究。
关键词：低压供电系统；无功补偿技术；电网传输
一、低压供电系统无功补偿意义
1、提高电网传输效率
传输功率作为电网传输效率的决定性因素，在低压供电系统运行期间，在无功功率有所增加时，则有功功率所占比例会随之降低，进而影响到电网传输效率，并承担较大的无功功率负担。而无功补偿技术的应用，可以持续提供无功功率补偿，维持电网中有功及无功功率比例稳定，以此来达到预期的电网传输效率。
2、稳定电网电压
根据系统实际运行情况来看，所产生的输电线路电压损耗由无功功率电感压降以及有功功率电阻压降所组成。同时，在系统等效电路中，由于电抗值往往大于电阻值，电压损耗量将受到无功功率影响，并不会受到有功功率的明显影响，表明无功功率是电压损耗量的决定性因素。在这一前提条件下，对无功补偿技术的应用，以及无功补偿装置的配置，可以持续向低压供电系统提供无功补偿，将无功功率所占比例维持在稳定状态，这将在客观层面上减小无功功率对电压损耗造成的影响，起到改善系统运行稳定性的作用。
3、提高电能质量
电能质量是指自低压供电系统向用户端所提供交流电能品质，以电压幅值及电压频率等参数作为评价指标。现阶段，在低压供电系统实际运行中，受到设备与外部环境等因素影响，难以维持各相电压与电流幅值大小相及相位对称的理想状态，从而对电能质量造成负面影响。而对无功补偿技术的应用，一方面可以稳定维持系统的理想供电状态，以恒定频率、正弦波形及稳定标准电压向用户端持续供电，以控制电能质量。另一方面，还可以起到降低线损与减小供电设备设计容量等作用。
二、低压供电系统无功补偿技术的应用
1、补偿点设定
在设定补偿点时，工作人员应结合低压供电系统情况，合理选择补偿点设计方法，方可准确计算最佳补偿位置，常见设计方法有动态性规划与无功均匀分布法等。例如，在10kV电网中，工作人员可选择采取无功均匀分布法，将线路划分为3个节段，各节段长度等同，将线路总长2/3部位中设置最佳无功补偿点，并将线路无功功率总需求量的2/3设定为最佳无功补偿量。而考虑到补偿线路无功电荷因素，可选择设置电容器等装置，线路前1/3段的无功消耗由所接入变电站进行补偿，线路中段的无功消耗由所配置电容器提供补偿，线路末端所消耗无功功率由变压器提供补偿。如此，在低压供电系统运行期间，线路各节段均可以持续得到无功补偿，从而起到降低无功流动与有功损耗的作用，保证系统稳定运行。
此外，在无功补偿量设定不合理时，容易出现过补偿现象，在问题严重时还将出现系统倒输送无功状况，进而加大线路损耗，影响设备运行状态，无法取得预期的节能补偿效果。因此，工作人员应结合系统情况合理设定无功补偿量，保持各节段线路总无功负荷基本相同，并对电容器等设备采取保护措施。
2、无涌流电容投切器
作为一种全新的无功补偿装置，与老旧型号补偿装置相比，无涌流电容投切器具有较高的智能化程度，将磁保持继电器以及大功率双向可控硅加以并联而组成电容投切开关。在装置投入状态下，可以在电压过零瞬间控制可控硅先导通，再通过磁保持继电器维持吸合导通状态。而在装置切除状态下，先将断开磁保持继电器，后将可控硅延时过零断开，以此完成电流过零切除任务，使得无涌流电容投切器具有瞬时接通断开与无涌流优势，且分断瞬间并不会出现高压火花现象，运行安全稳定，明显优于复合开关投切电容器等装置。此外，工作人员可选择采取单片机控制投切方式，如此，可以持续对可控硅与磁保持继电器等装置的实时运行状况进行监测，在无人工干预前提下自动完成无功功率实时测量任务，根据测量分析结果执行无触点开关投切操作，并提供过压保护、谐波分量超限保护等使用功能。
3、静止无功发生器
静止无功发生器是通过电抗器在电网中并联三相桥式变流电路，基于电压源逆变技术，持续提供超前及滞后无功功率。与其他无功补偿装置相比，对静止无功发生器的配置，在低压供电系统处于欠压条件时，可以提供优异的无功调节能力，且具有调节速度快与谐波含量小的优势。此外，静止无功发生器属于动态无功补偿装置，工作人员应综合分析补偿功能与系统现场情况等因素，合理选择静止无功发生器的控制方式，常见控制方式包括开环控制与闭环控制等。例如，将低压供电系统的无功功率作为参考值时，可选择采取间接控制或直接控制方式，通过控制无功功率来维持系统电压恒定状态。其中，间接控制方式是将静止无功发生器视作为交流电压源，对变流器交流电压基波幅值以及相位进行控制，从而实现控制静止无功发生器交流测电流的目的。而在采取直接控制方式时，基于PWM控制技术，对电流波形瞬时值采取反馈控制方式，可将静止无功发生器视作为受控状态电源流，实现电流跟踪控制。
4、无功补偿投切方法
4.1延时投切
延时投切作为一种静态无功方法，其应用目的在于避免开展高频率工作而损坏电容器，预防和减少低压供电系统振荡现象出现。同时，在低压供电系统运行期间，无功补偿装置将会持续对供电系统的功率因数或是无功功率等物理量进行检测，基于检测结果选择是否执行电容器投切动作。此外，工作人员可选择应用无触点无功补偿装置，其具有以下优势：第一，投切方式先进。在系统处于感性无功状态时，这类装置可以在短时间内准确判断感性复负载值，投入适当容性无功。第二，高补偿精度。与接触器投切系统相比，无触点无功补偿装置的负载适应范围较大，可以将无功补偿精度稳定控制在95%以上。第三，运行安全。在组合应用电流过零切除技术与无功补偿技术时，可以减小装置投切步骤对电容组造成的影响，不会出现电气模块破坏与电流大幅波动问题。
4.2瞬时投切
瞬时投切是一种非静态方法，往往可以在0.8周波完成采样及计算作业，在2周波内发送控制信号，保持20m/s速度完成容器组投切动作。与延时投切方式相比，瞬时投切具有迅速随动的优势，但其前期建造成本较为高昂，且在执行投切动作时容易损坏电容器及半导体器件，工作人员应慎重选择采取这一投切方式。
结语：综上所述，为全面提高电网供电质量，双向提高电网经济收益与综合社会效益，电力企业应在低压供电系统中合理运用无功补偿技术，结合系统情况配置适当型号种类的无功补偿装置，合理选择投切方法，以此解决线路损耗大与电网电压波动等难题。
参考文献：
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