无功补偿技术在低压电网中的应用探讨

发表时间:2019/12/18   来源:《基层建设》2019年第26期   作者:刘少磊
[导读] 摘要:在低压电网中涵盖感应电动机、变压器、电抗器等设备,这些设备在电网运行过程中将产生感性负荷,并消耗无功功率。
        盐城三新供电服务有限公司盐都分公司  江苏省盐城  224000
        摘要:在低压电网中涵盖感应电动机、变压器、电抗器等设备,这些设备在电网运行过程中将产生感性负荷,并消耗无功功率。利用无功补偿技术、安装无功补偿设备可实现对无功功率的有效补偿,提高平均功率因数,改善输电线路与变压器的损耗情况,解决无功倒送问题,进一步提升低压电网的运行质量。
        关键词:无功补偿;低压电网;应用与研究
        1低压电网无功补偿的原理与应用优势分析
        1.1低压电网无功补偿原理
        非线性电力设备基于电磁感应原理在低压电网中运行,在能量转换的过程中建立交变磁场、生成感性负荷,在一个周期内完成功率的吸收与释放。在此过程中,电源能量依靠无功功率的形式进行电能转化,在负荷与电源间做周期性往复转换运动。当电流在配电网中对电感元件做功时,将会导致电流比电压超前90℃;当其对电容元件做功时,将会使电流较电压滞后90℃,导致电流与电压出现不同相。在同一电路内,电感电流与电容电流的相位相差180℃,倘若选取无功补偿装置安装在电磁元件电路中,可以促使两种电流相互抵消,使电流、电压矢量夹角显著减小,从而有效优化电网做功性能。但需要注意的是,在运用无功补偿技术时需克服以下三项问题:①电网容量不足问题,在用电高峰期极易产生有功负荷、无功负荷缺额情况,造成局部电压不稳,影响电网整体运行效果;②技术与设备的缺陷,例如在含有真空断路器的线路中,在合闸时易产生瞬时过高电压,无法起到无功补偿作用;③单一化配置模式,难以结合负荷特性选取适合配置方法,对此还需进行控制设备、保护设备的合理选择,以此提高设备利用率。
        1.2应用优势分析
        1.2.1强化电力供应
        倘若在低压电网运行过程中出现电容量不足问题,将加剧电压的不稳定性,引发输电线路、电力设备过热现象,影响到电网的正常运行与供电质量。通过选取无功补偿电容器安装在输电线路中,可以有效释放供电容量,满足低压电网的电力供应需求。在低压电网中有功功率保持不变的情况下,倘若功率因数提升,则负荷电流将趋于下降,此时在经由电力设备向负荷传送功率时将扩大设备的功率储备情况,以此适应电力负荷的增长需求;在低压电网处于过载状态下时,倘若功率因数提升,则输送无功功率将减小,有效解决低压电网的过载问题。基于此,将无功补偿技术应用于低压电网中可以有效减小电力设备容量,节约电网运行成本与电能消耗,促使电力企业的运营成本得以大幅缩减。
        1.2.2增加企业效益
        一方面,在电力系统中平均功率因数约为0.7~0.85,无功功率在有功功率消耗中占比约为60%~90%,当功率因数增至0.95时,无功消耗占比将降至30%,因此有助于减少无功功率输入、节约电费支出,增加供电企业的经济效益。另一方面,在有功功率保持固定值不变的情况下,当功率因数增加时,低压电网的负荷电流将随之而减少,电网中的变压器、导线等设备的功率储备将得到提升,以此满足负荷增长需求。采用无功补偿技术既有助于节约电网运行初次投资费用,同时还能够节约后期运行电费,促使设备利用率得到显著提升。
        2无功补偿方式
        在选用无功补偿技术进行设备配置时,需遵循以下五项原则:①保障全网与局部无功功率的平衡,降低电能损耗影响;②推进供电方、用电方的双重补偿机制建设,实现无功就地平衡,降低系统中无功功率的输送;③坚持高低压补偿的有机结合,侧重于实行低压补偿模式;④集分散补偿与集中补偿于一体,最大限度降低无功损失;⑤着重降低线损,减少无功损耗,进而实现对电压的调节与保护作用。当前常用的无功补偿技术主要体现为以下三种类型:①随机补偿方法,利用并接方式连接低压电容器组与电动机,选取控制保护装置与电机进行同时投切,可有效补偿电动机的无功消耗,起到对无功负荷的限制作用。

②随器补偿方法,利用低压保险将低压电容器接在变压器二次侧位置,用于补偿变压器空载下的无功负荷,改善供电损耗问题,节约电费成本支出。③跟踪补偿方法,选取无功补偿投切装置起到控制与保护功能,将电容器组接入0.4kV母线上,用于补偿100kVA以上的专用配变用户,能够收获较为理想的补偿效果。
        3低压无功补偿装置的选择应注意的问题
        3.1低压无功补偿控制器
        功率因数自动补偿控制器可以将其采样到的电流、频率、电压、功率因数、有功功率、无功功率、谐波含量、温度等信号通过RS485通讯接口传送到其它外部设备。当功率因数达到指定值时,停止投切。在投切时,能自动进行不同的顺序投切,有相应的间隔时间。一般有两种模式,手动投切和自动投切。无功补偿控制器作为无功补偿的核心,具有很重要的地位。其还有拓展功能,例如:过电压保护、温度控制功能等,还可以通过开关量输入接入PLC系统。
        3.2电容器
        电容器应用时要求有保护装置,如内熔丝,外熔断器,继电器等。对于有涌流的场合,选0.1%~1%的电抗器。对于有谐波的场合,如有5次及以上的谐波,取4.5%~6%的电抗器;当有3%及以上的谐波时,要用12%电抗器。电抗器的额定电流不应小于所加连接的电容器组的额定电流,其允许的过电流值不应小于电容器组的最大过电流值。电容器就满足在45℃环境温度下长期运行。温度高,将导致电容器在高温下发热,从而膨胀、漏液。电容器一般在1.1UN条件下能长期运行。但如超过1.15UN,运行时间不超过30分钟。如在电压不稳定的场合,就选取电压等级高的,如原先选用0.4kV的可改选为0.45kV的。这样可以延长电容器的寿命。电容器一般要求有内装的放电电阻。这样可以不受安装地点的限制而能可靠迅速地放电。电容器在实际投切时,一般采用分级分组投切。补偿级数越高,补偿的精度越高,但随着补偿级数的增加,装置的成本会大幅度提高,而且装置外箱也会变大。
        3.3投切开关的选型
        电容器在投入系统的时候,会有一个无穷大的电流在极短的时间内,流入电容器中并将电容器的电压充电到与供电电压相等。这个把电容器投入时伴随的这个大电流我们通常把它叫做“涌流”,这个涌流不仅会对系统会造成不良的影响,还会对电容器造成不利影响。因此,我们希望限制这个涌流,其中的办法就是对电容器投切的开关进行专门的设计。低压无功补偿装置中有一个关键的元器件特别容易出现损坏故障,这就是投切开关,这个元器件目前有三种产品,分别是电容器投切专用接触器、晶闸管和复合开关。其中,接触器长期运行不发热,但其存在频繁投切容易烧坏触头和投切产生涌流的缺点;晶闸管投切无浪涌且响应速度快,但其存在投切产生谐波和长期运行发热烧坏的缺点;复合开关基本工作原理是将晶闸管与接触器并接,当电容器投入时,晶闸管开关先通,然后接触器接通,而后再断开晶闸管开关;电容器切除时,晶闸管开关先通,然后接触器断开,再断开晶闸管开关。复合开关具有晶闸管过零投切和接触器无功耗的优点,还可扩展很多的保护功能。所以复合开关是未来发展的主要趋势。
        4结语
        总而言之,据中电联发布的统计报告显示,2019年上半年全社会用电量共计3.4万亿kW•h,电网工程建设累计完成投资额达1644亿元。在此背景下,低压电网所承担的输配电压力成倍增大,因此更应基于无功补偿技术提高低压电网功率因数,改善电力资源损耗问题,进一步优化低压电网的负荷能力。
        参考文献:
        [1]熊春媛.绿色节能在农村低压电网设计中的应用探讨[J].现代商贸工业,2017(28):193-194.
        [2]李富,李兵.配电网无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].通讯世界,2017(12):172-173.
        [3]林殷昌.动态无功补偿技术在低电压治理中的应用[J].电子技术与软件工程,2018,143(21):227.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: