关于小区供电无功补偿的探讨

龙源期刊网关于小区供电无功补偿的探讨作者：李福洪来源：《科技创新导报》2011年第18期摘要:随着大部分的家用电器不再是纯电阻性负载,在消耗有功功率的同时,还要消耗无功功率。所以,在住宅小区配电站设置和投入无功补偿是有必要的,可以通过对其的合理调控,达到改善电压质量、降低功率损耗、提高功率因数、输电能力和质量的效果。关键词:住宅小区供电无功补偿中图分类号:TM761文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(c)-0056-01随着居民生活水平的提高和家用电器的普及,以及工业用户的增多,各行各业以及民用用电量大幅度增加,电网中无功功率的消耗也日益增大,造成供电系统功率因数低,线路损失大,电压不稳等状况。而住宅小区配电网无功负荷是是影响线路损耗和电压稳定的一个重要因素。国外大多数国家,如美、英、日等国都主张配电网络基本不输送无功功率,而无功负荷依靠就地补偿来平衡。为了减少无功功率给电网带来的额外负荷,我国电力设计和决策人员研制无功补偿装置,无功补偿技术也得到了广泛的应用,在电力投资和整体规划中,无功补偿装置已经成为一个必不可少的考虑环节。1无功补偿概述1.1无功功率和无功补偿的概念交流电力系统需要电源供给两部分能量,一部分将用于作功而被消耗掉,这部分电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率,我们称为“有功功率”,有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,在电力系统的负载中,只有电阻才消耗有功功率。另一部分能量用于电路内电场与磁场的交换,对于外部电路它并没有作功。当电网输送用户所需的有功功率和无功功率时,输送的有功电流Ir和无功电流IL都会在输电线路上产生损耗,这部分损失称作线损ΔP。无功补偿就是借助于无功补偿设备产生用电设备所需的无功电流,从而减少电网输电线路的无功电流IL,从而降低线路损耗ΔP,提高供电效率,进而达到节能的目的。无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量。反之,若选择或使用不当,将会造成供电系统的电压波动,谐波增大等。1.2无功补偿技术的原理及特点电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°;而电流在电容元件中作功时,电流超前于电压90°。在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°。无功补偿装置就是利用电容龙源期刊网电流与电感电流反向能相互抵消的原理,使电流矢量与电压矢量之间的夹角缩小,以减少无功功率在电网中的流动,进而提高负载功率因数,减少线路损耗。2无功补偿技术和装置2.1无功补偿技术随着电力电子技术与理论研究的发展,配电网无功补偿技术无论是在补偿装置还是无功优化的理论方面都有的很大的进步。无功补偿技术,经过多年的发展,经历了一个不断创新、不断完善的过程。英国于1967年研制成功第一批无功补偿装置,随后世界各国开始进行对其的研制。随着技术的改进和完善,无功补偿装置广泛的应用于电力、冶金、化工、铁道、科研等各个部门,其中静止补偿装置由于其特有的优点,占据广泛的市场。国内的无功补偿主要是采用并联电容器的办法,即在低压供电网络(10kV以下),配电网路中大量装设并联电容器组,以满足调压要求,但在中压(60kV、35kV)中应用较少,如小区配电室两台630kVA配变,一般配置96kvar或120kvar两套低压电容器柜无功补偿装置。无功补偿装置由无功补偿控制器、无功功率补偿器和无功补偿装置保护器3部分组成。控制器主要包括电压互感器、电流互感器、无功功率变送器、功率因数变送器和无功补偿控制中心等,其主要是控制电容器的投入和切除。补偿器由防爆电容器、断路器、电流互感器、过压吸收装置、综合保护单元及二次电路组成,经过安装无功补偿装置后,可以使移动变电站所带负荷的功率因数达到0.9以上。2.2无功补偿装置(1)静态无功功率补偿。通常,电力系统对静态无功功率的补偿采用电容器、电抗器、调相机。调相机是一种传统的无功补偿装置,其实质是不带机械负荷也可以过励磁运行的同步发电机。在系统电压偏低时,过励磁运行供给无功功率而将系统电压调高；在系统电压偏高时,欠励磁运行吸收系统多余的无功功率而将系统电压调低。电容器可以补偿负荷侧的无功功率,提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量。并联电容器用来产生无功以减小线路无功输送,减小电压损坏,并可永久连接或用断路器连接到电网的某些节上；串联电容器可用于长线路补偿(减小阻抗)等,电抗器可以吸收电网多余的线路充电功率,改善电网低谷负荷时的运行电压,减少发电机的进相运行深度,提高电网运行性能。电力系统变电站内广泛安装了无功补偿电容器,用来就地无功平衡,减少线损,提高电压水平。(2)动态无功功率补偿。静止型动态无功功率补偿(SVC)是在20世纪70年代初开始发展起来,是一种提高系统电压稳定性,抑制冲击负荷所造成的电压波动的先进技术,在全世界输配电系统得到了广泛的应用。所谓静止无功补偿是指通过使用不同的静止开关投切电容器或电抗器,使其具有吸收或发出无功电流的能力,是对电力系统中的动态冲击负荷的补偿。根据负荷变动情况,静止补偿可以迅速改变所输出无功功率的性质或保持母线电压恒定。实际上,静止补偿器是将可控电抗器与电容器并联使用,可控电抗器可吸收无功功率,电容器可发出无功功率。现在所指的静止无功补偿装置通常专指使用晶闸管的无功补偿设备。其优点是能平滑无级地调节无龙源期刊网功功率和电压,可实现在几个周波内进行快速调节,适用于有较大无功功率冲击负荷的大型工矿企业或超高压输电线路。2.3小区无功补偿效能计算评价一个典型小区配电室配有两台630kVA变压器,低压侧装两套96kvar补偿装置,每套共8台4组电容器,每台12kvar,补偿容量大约是变压器容量的10～15%左右。假设每台变压器运行在额定容量的75%,即视在功率S＝630kVA·75%＝470kVA,功率因数为0.85,有功功率则为400kW,把96kvar电容器全部投入,功数因数可由0.85提高到0.95左右,负荷电流可减少75A左右,两套则可减少150A左右,效果十分明显。北京城郊共有小区配电室520座,按65%小区装有无功补偿装置,每座装96kavr×2,共有补偿容量64896kvar。经侧算,相当于建一个10万kW的发电厂,在不需要任何投资的情况下,仅此一项即可弥补北京八分之一的缺电量。3总结随着用电量的增大,住宅小区无功功率的消耗也日益增大,而采用无功补偿装置可以大大减少这一损失。本文从无功功率和无功补偿的概念出发,研究了无功补偿的原理和无功补偿技术特点以及无功补偿装置,为我国在无功补偿方面的研究提供了帮助。参考文献[1]岳红.有关无功补偿的探讨.四川建材,2011,01.[2]丁素风.无功补偿原理及其应用.2009,3.[3]孙苑.浅析配电网线路无功补偿优化计算.[4]李天然,蔡敬义.电力电子用于电力系统无功补偿技术综述.江苏电器,2003.[5]程浩忠,吴浩.电力系统无功电压稳定性.北京:中国电力出版社,2004.