关于作者 种衍师(1958-),男,山东电力集团公司枣庄供电公司高级工程师,毕业于华北电力大学,国家电网公司优秀专家人才-工程技术专家。兼任国家电网公司技术学院兼职教师、山东电力仿真培训中心兼职教师等。长期从事无功电压和电能质量管理工作。
0 引言
电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性电抗所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,提高功率因数,达到节能降损的目的。近几年来,枣庄电网进行无功补偿的工作实践进一步证明,无功补偿是一项投资少,收效快的节能降损措施,对节能降损起到非常重要的作用。
电网功率因数是指电网中的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电网的运行中,我们所希望的是功率因数越高越好,如能做到这一点,则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率,以减少无功功率的消耗。功率因数的高低,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。适当提高功率因数,不但可以减少无功功率在电网上的流动,改善电压质量,降低中低压电网的供电损耗,充分的发挥发、供电设备的生产能力,而且可以提高用户用电设备的工作效率,减少用户的电能损耗,为用户本身节约电能。因此,做好无功补偿工作,提高各级电网的功率因数,降低电网的电能损耗,其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
1 进行无功补偿的主要原因
1.1 电力变压器和异步电动机是耗用无功功率的主要设备
变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。因而,为了减少变压器的无功功率消耗,就不应让变压器空载运行或长其处于低负载运行状态。异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要减少异步电动机的无功功率消耗,就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
1.2 供电电压超出规定范围也会对电网无功功率造成很大的影响
当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
由于以上原因,会造成电网无功缺额较大,使电网损耗增加。因此,应进行无功补偿,实现无功的就地平衡,达到降损节能的目的。
2 进行无功补偿的一般方法
无功补偿可分为集中补偿和就地补偿,集中补偿主要是在变电站低压侧母线上集中安装电容器组;就地补偿主要有三种方法:随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。
2.1 集中补偿
集中补偿主要是在变电站低压侧母线上集中安装的电容器组。它是通过无功电压综合自动控制装置来自动控制电容器组的投切或根据无功潮流分布及电压情况进行综合判断来投切电容器组。
集中补偿的优点:投资少,见效快,既能有效地补偿变压器的空载无功损耗,使该部分无功就地平衡,又能补偿变压器低压侧母线上所带用户负荷中的无功缺额,使低压母线上的无功就地平衡。
2.2 就地补偿
2.2.1 随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电机,同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗,以补励磁无功为主,此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活,维护简单、事故率低等。
2.2.2 随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功,配变空载无功是农网无功负荷的主要部分,对于轻负载的配变而言,这部分损耗占供电量的比例很大。
随器补偿的优点:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功,使该部分无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低无功网损,具有较高的经济性,是目前补偿无功最有效的手段之一。