配电网规划中无功率补偿方法

电力技术

配电网规划中无功率补偿方法

刘　超

（厦门福陞电力勘察设计有限公司,福建 厦门 361000）

摘　要：基于我国电力工程目前的发展状况，本文首先针对无功功率的概念进行论述，并在此基础上，分析了当前我国在配电网规划当中，所常用的无功功率补偿方法，最后就无功功率补偿在配电网规划当中的相关运用进行了阐述。关键词：无功功率;方法;配电网规划;应用DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.157

0　引言

　　在我国目前的电力工程之中，在电网当中针对用电设备进行使用之时，除了会对有功功率进行使用以外，还需要消耗无功功率。基于这一因素，在我国电力网络当中，电力部门为了可以更加合理化、科学化的对用电设备功率进行限制，便需要对其所消耗的无功功率进行合理的补偿，由此才能满足电力系统当中针对无功功率的基本需求。而在配电网的规划工作当中，有关部门需要甄选出效果理想、成本合理的方法来对用电设备进行无功率补偿。

1 　关于无功功率的概念

　　所谓无功功率，就是指在规定的时间当中，在电气设备内部所生产的能量，同时在无电磁能量的状况下，给予电源设备带来感应电流。在理想状况当中，无功功率不会主动消失，它会在电源和电气设备当中开展电磁转化。由性质的角度进行分析，无功功率则可以被分成感性与容性两个种类。详细地说，电容器装置设备的损耗，便是容性无功功率，而电动机装置当中的损耗便属于感性无功功率。在中国现有的电力工程之中，针对感性无功功率和容性无功功率的判定，有着十分重大的意义。这是因为在配电网络当中，含有很多的电感配件，这些电感配件会在很大程度上对无功功率进行损耗，因此，在配电网规划的过程之中，需要使用有效的办法针对无功功率开展合理的补偿，由此保障我国电力工程在运行过程中的稳定以及安全。

2　我国电力工程常用的无功功率补偿方法

　　一般情况下，在我国配电网络当中所采用的无功功率补偿方法主要有变电站集中补偿、低电压集中补偿、杆上无功补偿以及用户终端分散补偿等方法，本文针对这些方法进行逐一的介绍。

2.1　变电站集中补偿法

　　电力部门需要将配电网络当中的无功功率进行平衡，可以在变电站当中开展集中补偿，在此种方法下，无功功率补偿的主要作用便是对配电网当中的功率因数进行改变，增加终端变电站上的电压强度，对主变压器当中的的无功损耗开展补偿。相关补偿设备一般是连接在10千伏的母线当中。这种补偿方法有着管理方便、维护简单以及成本投入较低等一系列的优点，但是针对配电网络当中的损耗控制很难发挥出有效的作用。

2.2　低电压集中补偿法

　　当下，低电压集中补偿法是我国使用频率最高的一种无功补偿方法，该方法是在配电变压器的低电压一端开展无功功率的补偿。在使用低电压集中补偿法时，补偿设备按照用户的用电多少的变化，投入对应数量的电容器开展跟踪补偿。该种补偿方法最为主要的作用是增强专业变压器使用者的功率因数，完成无功功率在电能使用地点的就地平衡，不但针对配电变压器与配电网络的损耗有很好的控制效果，同时也可对电力使用者的电压水平进行保障。该补偿设备一般是按照功率因数或者无功功率开展电容器的自动投切。该种补偿方法所遵循的原则尽管对于保障用户的用电质量有很大的帮助，但是在操作的过程当中，无功功率的投切量往往和现实要求存在有很大的差异，由此

导致在配电网络当中，无功功率补偿过大或者补偿量不足的状况时有发生，使得电力系统的正常运行受到严重影响。

2.3　杆上无功补偿法

　　在我国的配电网络当中，存在有大量的公共变压器没有开展无功补偿，无功功率的受补偿率受到了很大程度的影响，这直接导致我国配电网络当中有很大的无功功缺额必须要凭借发电站或者变电站来进行补充，让大量无功功率必须凭借供电线路进行传输，大幅度增加了配电网络的损耗程度。基于这一现状，供电部门需要将10千伏外界并联电容器配置在架空的电线网络的杆塔上开展无功补偿，以求增强配电网络当中的功率因数，实现减小损耗增加压强的效果。因为在杆塔上所安装的并联电容器和变电站之间存在有很远的距离，所以十分容易产生资金投入过大，保护装置不易安装、日常维护投入精力过大等缺点，并受外界环境因素对电力工程造成干扰等问题。在配电网络处在轻载状态时，电力部门又必须要杜绝配电网络线路发生电压超负荷或者过量补偿等情况。所以，在塔杆上所建立的无功功率补偿点的数量一定要适当，并且不建议设立分组投切，容量限定也不能过高。2.4　用户终端分散补偿法

　　就我国国情进行分析，在城镇地区，低压用户的人均年用电量大幅度上升，煤矿、企业、住宅小区当中对无功功率都有很高的需求量，供电部门直接针对用户终端开展无功补偿，是最合理的减小供电网络消耗以及保障供电网络电压稳定的方法。该种补偿方式所存在的弱点为补偿地点呈现分散化分布，无法指派专人进行管理，并且负荷波动不在同一时间点的特征让大量电容器在线路负荷较轻的情况下处于相对空闲的状态，不能有效发挥这些设备的作用。

3　无功功率补偿在配电规划当中的运用分析

　　从配电网络的安全、高效运行作为出发点，无功功率补偿在此当中有着十分重要的作用。简单来讲，配电网自身规模越是庞大，在运行过程中就会出现越大的负荷压力，所以，在电力部门开展配电网规划的过程当中，需要选择合理的无功补偿方案，来对配电网络当中的无功功率进行补偿，由此使得配电网的运行变得更加安全高效。3.1　无功功率因数的增加

　　凭借实际运用和数据分析能够知道，在我国电力系统之中，若需要把用电设施的无功负荷减小，就必须要正确进行大无功负载量设备的置换工作。通过这一工作的开展，即使维持供电系统之中原来的无功补偿设备的数量，仍可以让电力系统当中的无功功率因数得到增加。并且在配电网络当中，就可以让电力运送过程中所出现的损耗进行削弱。根据笔者的工作经验可以发现，针对各种无功功率数据来讲，电动机数据有着极为重要的意义和价值。针对电动机使用过程当中无功功率实际消耗情况进行分析，在不同的外部环境之中，相同设备的无功功率消耗也会存在不同，供电部门应根据这一情况，选择出对应的补偿方案。

　　例如：在配电网规划当中，针对高压用电设备的无功补偿，电力部门可以在主变压器的两端进行高压设备的安装，由此来减小变压器所造成的无功损耗，同时在一定程度上，把无功功率因数进行提升 （下转第184页）

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进行偏置设定。在对氧量进行修正处理后，可通过烟气含氧量设定值范围以及间隔控制，使其能够保持在8%-13%范围内，而当二次风箱挡板的开度达到30%-70%时，氧量值每间隔30min即可进行1次采样，运行人员所给定的实际烟气含氧量、氧量设定值在进行对比之后，其差值在经过氧量的修正回路的运行处理之后，若氧量修正回路的输出值未达到-2%时，那么主回路控制器给定值则应当相应的减少3%；若输出的值能够超过2%，那么主回路控制器给定值则会增加到3%[2]。

表1　垃圾焚烧炉主要性能指标

测试项目主要辅机电耗SNCR系统耗水尿素消耗烟气中CONOx排放排烟氧量垃圾处理量炉膛温度烟气颅内停留时间炉渣中可燃物热负荷变化率国标计算锅炉效率NO1实际测量值

NO2实际测量值

497.72kW0.64t/h1.20kg/t13.2mg/Nm3139.3mg/Nm37.39123.05t/h846.6℃2.64s2.64-2.8—+4.783.17%184

设计保证值≦60kW≦7t/h≦2.8kg/t≦100mg/Nm3

≦200mg/Nm3参考值≧21.63t/h≧850℃≧2%≦5%±20%约82%13.6mg/Nm3177.6mg/Nm37.80023.17t/h826.6℃2.47s3.17-7.8—+4.282.90%3　性能测试

　　某垃圾焚烧发电厂一期工程设置了450t/d垃圾焚烧炉2台，同时配置了21MW汽轮发电机组1台，47.46t/h余热锅炉2台。在该发电厂投入运行之后，地方研究所对机组性能进行了测试，测试结果见表1，发现各项测试结果除炉膛温度相对较低之外，均超标或者达到了设计要求。

4　结语

　　伴随着不可再生能源的不断减少，能源价格的持续增长，以及在国家将节能减排作为基本国策的大环境下，加大节能减排力度，推动垃圾焚烧技术的成熟成为了近年来发展的重点，为此，积极改进垃圾燃烧控制策略，推动垃圾焚烧发电厂帮助其扩大市场非常关键。参考文献：

[1]胡兴武.垃圾焚烧发电厂燃烧智能控制系统的研究[D].华北电力大学（北京），2011.

[2]滕刚，司朝阳.垃圾焚烧发电厂自动燃烧控制系统分析[J].黑龙江科技信息,2015(18):68-69.

（上接第157页）

　　然后，主变压器的保护接地与工作接地应分别连接人工接地网。　　最后，避雷针或避雷线最好有单独敷设接地装置。

6　接地装置的运行

　　接地装置在运行时，接地体与接地线将会受到外力的腐蚀或破坏，从而出现断裂或损伤，同时土壤变化会影响接地电阻，因而，必须定期试验与检查接地装置。

　　（1）接地装置的检查周期。通常情况下，变电所的接地装置需每年检查一次；依据建筑物或车间的实际状况，每年对接电线进行1至2次的检查；对于各类防雷装置的接线，需每年在雷雨季前进行一次检查；若接地装置处于具有腐蚀性土壤，则需依据运行具体状况每3至5年检查一次地面下的接地体；对于移动式、手持式电气设备的接地线，需每次使用前都检查一次；每1至3年对接地装置的接地电阻进行一次检测。

　　（2）检查项目。首先，检查接地装置各连接点的接触情况；其次，

对于腐蚀性较强的土壤地带，需要对处于地面下500毫米以上的接地体进行检查，观察其腐蚀程度；再者，检查接地装置的接地电阻，检查时间通常为雨季前，土壤电阻率最大时，并且对比分析测量结果；然后，在电气设备检修后，对接地线的连接状况进行检查；最后，对电气设备和接电线、接地线和接地干线、接地网的连接情况进行检查。参考文献：

[1]杜婕.电气设备接地在电力系统中的应用[J].中外企业家,2014(24):84-85.

[2]王俊平.接地技术在电子电气设备运行中的应用[J].湖北职业技术学院学报,2015(03):103-105.

[3]李政芮.电气接地和电气安全问题探析[J].山东工业技术,2016(01):172+181.

[4]陈建贵,郭冬雪.电力系统中电气设备接地技术分析[J].电子技术与软件工程,2016(07):236.

[5]王柯盛.接地技术在电子电气设备运行中的应用[J].电子技术与软件工程,2016(13):235.

（上接第177页）

3.2　低压无功功率的补偿

　　在中国目前的电力工程之中，建立在配电网络当中需要在科学合理的范围当中进行变低压补偿，该补偿方式同样是使用极为广泛的一种无功补偿方式，在配电网低压无功功率进行补偿时，比较常见的低压无功补偿技术有随机补偿、随器补偿以及跟踪补偿等，在实际针对这些技术进行使用的过程当中，它们往往能够发挥出不同的效果和作用。

补偿，由此保障我国供电网络的安全使用。本文通过笔者多年的电力部门工作经验，论述了自己对于无功补偿的一些不成熟看法，希望能够给予同行参考和帮助。

参考文献：

[1]崔大明,侯庆雷,李超.配电网规划中的无功功率补偿方法探讨[J].电子世界,2015(20):50-51.

[2]黄勇.配电网规划中无功功率补偿方法初探[J].科技风,2015(05):20.

[3]余健明,杜刚,姚李孝.结合灵敏度分析的遗传算法应用于配电网无功补偿优化规划[J].电网技术,2002(07):46-49.

[4]王强,聂军.配电系统无功补偿技术方案比较[J].山西电力,2005(02):20-23.

4　结束语

　　伴随着我国的快速发展，不管是人们的生活、企业的生产，电力资源都发挥出了不可替代的作用，基于这一现状，电力部门应保障配电网络在运行过程中的高效和安全。在当前的配电规划之中，电力部门需要根据无功功率的损耗状况，采用合理科学的无功补偿技术进行