中壓配網(wǎng)無功智能補償技術(shù)的探討

一、加強電網(wǎng)無功補償的重要意義

　　隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對電力的需求日益增長，同時對供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。由于電網(wǎng)負荷的不斷變化，會造成系統(tǒng)的無功分布不合理，甚至可能出現(xiàn)局部地區(qū)無功不足、電壓偏低的情況。電力系統(tǒng)無功分布是否合理，不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣，而且還直接影響電網(wǎng)自身運行的安全性和經(jīng)濟性。

　　電力系統(tǒng)配置的無功補償裝置應(yīng)在系統(tǒng)有功負荷高峰和負荷低谷運行方式下，保證分層和分區(qū)的無功平衡。無功補償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，從整體上考慮無功補償裝置在各電壓等級變電站、10kV及以下配電網(wǎng)和用戶側(cè)配置比例的協(xié)調(diào)關(guān)系，實施分散就地補償與變電站集中補償相結(jié)合，電網(wǎng)補償與用戶補償相結(jié)合，高壓補償與低壓補償相結(jié)合，滿足電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的需要。

　　目前應(yīng)用于配電網(wǎng)無功補償?shù)闹饕绞接幸韵聨追N：

　　1、變電站集中補償：主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無功功率，改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。變電站集中補償一般和主變調(diào)檔一起用VQC系統(tǒng)進行自動控制。區(qū)域內(nèi)多個變電站的無功補償裝置聯(lián)合起來可組成區(qū)域電壓無功自動控制系統(tǒng)（AVC）。

　　2、低壓集中補償：一般指在公用變的低壓側(cè)進行集中并聯(lián)電容器補償。根據(jù)公變負荷水平的波動投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進行跟蹤補償。它主要目的是提高公用變的功率因數(shù)，實現(xiàn)無功補償?shù)木偷仄胶猓瑢祿p有積極作用，同時也有助于保證該用戶的電壓水平。

　　3、用戶終端分散補償：一般指在100kVA轉(zhuǎn)變用戶低壓側(cè)進行集中并聯(lián)電容器補償。原理與作用和公用變低壓集中補償一樣。因用戶側(cè)的力率考核以月電量計算平均功率因素，故其無功補償以補電量為主，瞬間往往會出現(xiàn)欠補或過補，不能實現(xiàn)實時無功平衡。

　　4、桿上無功補償：由于配電網(wǎng)中很多小容量的公用變、100kVA以下的專用變、小容量的低壓動力用戶都沒有進行低壓補償，由此造成很大的無功缺口需要由上級變電站來填，使得在配電線路上存在大量的無功傳輸。

　　前面提到的四種補償方式，前三種均采用了根據(jù)功率因素實時分組投切的自動控制技術(shù)。其補償?shù)哪康亩际菍崿F(xiàn)本級變壓器實現(xiàn)就地?zé)o功平衡，對于網(wǎng)絡(luò)或線路上的無功缺失無能為力。第四種補償方式能實現(xiàn)這個要求，但現(xiàn)階段采用的桿上無功補償均采用固定容量全時段投入的方式，不能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求實現(xiàn)自動投切，達不到全時自動補償?shù)哪康摹１疚臄M探討如何實現(xiàn)在中壓配電線路上進行智能無功補償。

　　二、智能無功補償?shù)幕驹瓌t

　　1、線路補償點的選擇

　　在10kV線路上進行并聯(lián)電容器補償，如果補一組，一般安裝在線路長度的2/3處，如果補二組，一般安裝在線路長度的2/5和4/5處，如果補三組，一般安裝在線路長度的2/7、4/7、6/7處，具體安裝地點可視線路正常運行情況下無功潮流而定。由于本文討論實現(xiàn)自動控制，因此多組安裝效果好于單組安裝。建議有條件的按照二至三組進行配置，一般不宜大于三組。

　　2、補償容量的確定

　　各條10kV線路狀況千差萬別，補償容量應(yīng)根據(jù)各線路特性單獨制定，而不應(yīng)該簡單的按照線路安裝變壓器容量確定。可以調(diào)用調(diào)度自動化系統(tǒng)中的無功曲線進行分析，以補償?shù)綗o功曲線基本平直為準(zhǔn)，不應(yīng)出現(xiàn)無功到送。以此確定補償?shù)目側(cè)萘浚缓蟾鶕?jù)曲線的具體情況和線路的無功分布情況，確定分幾組，以實現(xiàn)在時間段和線路分段上的就地平衡。如線路無功平均分布，則補償容量平均分配；線路無功以某段為多，則重點補某段。盡量做到靠近無功負荷中心，實現(xiàn)就地平衡。如無功曲線出現(xiàn)明顯的臺階，則容量參考臺階確定，以實現(xiàn)不同時段的完美補償，比如峰谷時段的巨大差距。

　　三、智能無功補償?shù)挠布x擇與組裝形式

　　本智能無功補償系統(tǒng)擬采用的主要線路設(shè)備為跌落式熔斷器、避雷器、晶閘管投切電路、電容器。

　　保護從簡配置，采用跌落式熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓保護，按照常規(guī)選擇即可。此處重點討論晶閘管作為電容器投切開關(guān)的好處。當(dāng)使用斷路器將電容器投入電網(wǎng)時，一方面有可能產(chǎn)生拉弧等現(xiàn)象，這種拉弧會減少斷路器的動作次數(shù)，不能頻繁投切；另一方面由于機械斷路器觸頭動作時間的分散性，難以實現(xiàn)同步，不可避免地產(chǎn)生過渡過程，會造成系統(tǒng)振蕩，特別是頻繁投切斷路器會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。使用晶閘管作為開關(guān)，與機械投切電容器相比，晶閘管開關(guān)是無觸點的，它的操作壽命幾乎是無限的，而且晶閘管的投切時刻可以精確控制，能夠快速無沖擊地將電容器接入電網(wǎng)，大大減小了投切時的沖擊涌流和操作困難，所以從開關(guān)角度來看，晶閘管比傳統(tǒng)斷路器投切具有明顯優(yōu)勢。通過對電容器組進行分相投切，實現(xiàn)了補償效果快速、準(zhǔn)確、無沖擊、無過電壓和避免無功倒送等功能，做到快速跟蹤檢測負荷變化和進行分相補償。另外，晶閘管控制不需要機械開關(guān)開合所需的大控制電流，便于精簡控制電源儲能蓄電池容量。

　　補償裝置的組裝形式可采用桿上式和落地式，架空線路采用桿上式安裝，跌落式熔斷器和避雷器直接裝在桿子上，晶閘管投切電路和電容器組箱，單桿或雙桿安裝?？刂齐娐?、通訊電路、操作控制電源、蓄電池等另外組箱，安裝在電桿較低處，便于檢修操作。電纜線路使用的補償裝置采用落地式安裝，可單獨安裝，也可與開閉所共室。分斷設(shè)備可采用負荷開關(guān)加熔斷器組合，其余部分與桿上式相同。