電力調度無功補償技術探討

電力調度無功補償技術探討

    隨著生產用電規模不斷擴大，用電量的日漸增長和結構的不斷變化，功率變化頻繁的電氣設備應用數量越來越多，由此導致的用電負荷的復雜變化以及非線性因素直接造成了電網的波動，影響用戶的供電質量。筆者首先分析了無功補償的原理與電力調度無功補償的現狀，而后重點了探討了電力調度無功補償的方法。

　　電力系統中，無功率增強、負序含量增加以及諧波數值增大都可造成用電負荷緊張，影響了電力系統運行的穩定性，如果不采用有效應對措施，則無法為用戶實時提供高質量的電能服務。在電力調度當中有效應用無功補償技術可以有效避免復雜化的用電負荷變化以及非線性因素導致的電網運行可靠性和穩定性較低問題。在本文中，筆者就電力調度無功補償技術的相關問題進行了分析和探討。

　　1 無功補償的基本原理

　　所謂的無功補償技術便是指無功補償電源，主要目的是為了提供必要無功功率，降低電網能耗、提升電力系統功率因數，最終實現對整個電網電壓質量的提升。而且，無功功率決不是無用功率，它的用處其實很大。如果沒有無功功率，則變壓器的一次線圈便無法產生磁場，進而導致二次線圈無法感應出電壓。所以，如果沒有無功功率，變壓器便無法進行變壓工作、電動機便無法轉動。正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率，如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率糙立正常的電磁場，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。但是從發電機和高壓輸電線供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要，所以我們需要在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。

　　1）“固定濾波器+晶閘管調節變壓器”方案。以上兩種設備利用高漏抗變壓器能夠導致較大的有功損耗，因此，“固定濾波器+晶閘管調節變壓器”的方案沒有得到廣泛地應用。

　　2）“真空斷路器投切電容器”方案。操作簡便、成本低廉是該設備的重要特色，但是該設備在合閘時電容器上所產生的過電壓非常之高，非常燒毀設備；并且設備開關的設計壽命比較短，無法進行頻繁投切。以上兩點不足之處也嚴重影響了該設備的動態補償效果。

　　3）“有源濾波器”方案。有源濾波器是使用電力電子裝置產生與負荷中的諧波電流以及和負序電流相位相反的電流，讓其得到相互抵消，最終滿足電源對總諧波和無功電流的要求，其方案特點：補償比較靈活，調節速度較快，而且不會和系統發生諧振現象，不過有一點要注意，那就是電力電子設備的價格比較昂貴。

　　2 電力調度無功補償的常用方法

　　當前，電力調度中常用的無功補償方法主要有隨器補償方法、隨機補償方法以及跟蹤補償方法。

　　1）隨器補償方法。所謂的隨器補償方法，其主要原理就是在配電變壓器二次側經過低壓保險設置低壓電容器，通過此種方式來對配電變壓器的空載無功進行補償。正常情況下，空載勵磁無功是配變電壓器處于空載狀態或者是輕負載狀態下的無功負荷表現形式，其中，配電變壓器的空載狀態是造成電力用戶產生無功負荷的主要原因；并且，輕負載狀態同樣會產生大量的電力耗費。綜合目前的現實情況，隨器補償方法是當下進行無功補償的最為有效的方法之一，并且可以有效減低電網線損、提供配變電壓器的利用率，獲得較大的經濟效益。除此之外，隨器補償方法還有補償效果好、維護方便、接線簡單等優勢。

　　2）隨機補償方法。所謂的隨機補償方法，其主要原理就是將電動機和低壓電容器組并聯在一起，并利用保護裝置和控制裝置實現兩者的同時投切。安全穩定、維護簡單、配置靈活、安裝簡便、成本經濟是隨機補償方法的重要優勢。隨機補償方式通常均是用來對電動機的無功消耗（主要是勵磁無功消耗）進行補償，所以它能夠對用電單位的無功負荷進行有效地限制。由于用電單位停止運轉時，低壓電容器組等無功補償設備也一起推出，因此不需要對補償容量進行頻繁地調整。

　　3）跟蹤補償方法。所謂的跟蹤補償方法，其主要原理就是以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶母線上面。適用于100 kVA以上的專用配電變壓器用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長，運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜，首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。