随着配电自动化的发展以及人们对配电网经济运行的要求越来越高,配电网无功优化补偿作为配电网经济运行的一项重要手段日益受到关注,由于配电网自身的结构特点使得配电网无功补偿与输电网有着明显的区别。输电网由于包含发电厂,故可通过优化发电机组的无功出力来进行无功电压调节,除此之外,还有同步调相机、并联电容器、并联电抗器、串联电容器、静止补偿器等多种无功补偿装置,还可以通过调节有载调压变压器分接头来调节无功功率分布,达到降损节能的目的。而在配电网中,配电变压器的分接头调节对无功功率的影响很小,无功补偿主要以并联补偿电容器为主。目前配电网无功补偿主要有集中补偿、分散补偿、就地补偿三种方式。
1.集中补偿
将中、低压配电网所需的无功补偿容量全部集中于高压变电站一次或二次母线上,对无功功率进行统一补偿,这种补偿方式就是集中补偿,集中补偿的作用是补偿中压配电线路及变电站的无功负荷,并对供电区内的无功功率缺额进行补偿,比较适合于负荷集中、离变电站较近、无功功率补偿容量较大的场合。
集中补偿的优点是:可提高变压器的输出容量,在变压器容量不变的情况下,增大供电能力,设备利用率高;可以减少变电站母线、变压器和高压输电线路上的有功损耗,节约能量;当负荷变化时,能对母线电压起一定的调节作用,从而改善电压质量;可通过无功功率补偿自动控制装置,实现电容器组自动投切补偿,设备利用率较高,便于管理,维护操作方便。
集中补偿虽能对供电区内的无功功率缺额起到补偿作用,但其实是减少了上一级电网将该部分无功功率通过远距离传送,减少的损耗也是上一级电网的损耗;而变电站以下的网络,从所需无功负荷点到高压变电站的中低压配电网,仍要输送负荷点所需的无功功率,因此不能降低中、低压配电网的损耗。另外,如果在变电站高压侧补偿,设备一次性投资较大。为减少设备投资,变电站每段母线只安装1~2组电容器,采用人工操作,投切容量大,合闸冲击电流较大,切除和轻载时易产生过电压,对系统稳定运行会有一定的影响。若在变电站低压侧补偿,由于采用分组级调,同样具有上述缺点,且目前定功率因数控制补偿特性及有级补偿的缺陷是易产生电容器组的投切振荡,并影响补偿效率及设备的使用寿命。
2.分散补偿
将配电网所需的无功功率补偿容量按局部负载大小分配,在公用配电变压器低压侧或电网10kV配电线路上安装电力电容器进行补偿,这种补偿方式称为分散补偿。分散补偿适合负荷比较分散的补偿场合。
分散补偿的优点是:对于负荷比较分散的电力用户,有利于实行内部无功功率分区控制,分区平衡,减少10kV配电网络和配电变压器中无功电流引起的损耗和电压损失,被补偿网络能较经济运行,体现“分散补偿、就地平衡”的原则,经济效益好;同时,在负载不变的条件下,可增加网络的输出容量;且其补偿方式灵活。随着中、低压无功功率补偿装置技术的不断成熟,在各配电分支线上和低压地区进行补偿,可改善电力线路的运行特性,降低电能损耗,提高供电网络的电压质量,这对改善我国城乡配电网供电线路长、无功功率损耗大、功率因数低、线损大、末端电压质量差的情况,是一种较为经济可靠的措施。(www.daowen.com)
分散补偿的缺点是不能减少低压线路因传送无功功率而造成的损耗,补偿设备的利用率较集中补偿方式低,安装分散,维护管理较不方便。
3.就地补偿
将电容器直接安装于电动机等用电设备附近,与用电设备的供电回路相并联,对系统最末端的电动机等用电设备所消耗的无功功率进行就地补偿,以提高配电系统的功率因数,此方式最为有效。
就地补偿的优点是:无功电流仅仅与附近的用电设备相互交换,不流向网络其他点,在网络中无功电流引起的无功功率损耗和电压损耗小,既对系统补偿,也对用户内部无功功率损耗补偿。大大减少了电能损失,被补偿网络运行最经济;在配电设备不变的情况下,可增加网络的供电容量,导线截面积可相应减小;适应性好,既可三相补偿,对容量较大的电动机个别补偿,也可进行两相、单相补偿,并且单台补偿装置的容量较小,电容器投切冲击电流小,对于宾馆、大楼等无功功率补偿特别适合。
就地补偿的最大缺点是:对于电网内公用负荷,与集中补偿和分散补偿相比,补偿相同总容量的无功负荷所需的补偿电容器总容量和补偿装置总数大量增加,投资较大,补偿装置利用率较低。
配电网的无功补偿应充分考虑集中补偿、分散补偿与就地补偿三者之间的联系。
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