关键词：低压无功补偿；配电站；配置原则
1无功补偿概述
1.1无功补偿的概念和基本原理
无功补偿技术指的是通过在配网中使用相关电网设备，使运输过程中尽可能没有运输功率产生，并在一定程度上提升电网运输在用户的使用因数从而减少电能运输中电量消耗，为人们的生产生活提供更加稳定的电压质量。配网无功补偿技术的关键在于电网在运输过程中产生一定无功功率，采用无功技术在电力设备中产生相应的磁场。例如，电力运输经过电压器时由电变磁再变电的内容，保证变压器在一次线圈中产生磁场、二次线圈中产生电压的能力。提升变压器中电与磁的感应效率，从而对整个电网的配网功率进行提升。多数情况下，电网中配网的无功补偿功率处于降低水平，即使用电设备可以获得足够功率，也无法保证其持续工作在额定功率下，从而使用电设备经常处于低电压的工作状态，影响电力的使用效益与设备的工作质量。一般电能从电厂产生经过配网运输后，即使采用变压器先升压后降压方式来降低运输损耗，配网中的无功功率还是会下降很多，无法满足用户对稳定电压的负载需求。
1.2无功补偿的配量原则
近年来，虽然配网的无功补偿技术在电力运输中得到了广泛应用，但是发电厂对无功补偿技术的应用数量还属于少数。因此，对于配网的无功补偿技术应用终端还需要加强。无功补偿技术作为发电企业的应用重点，对整个供电系统的功率因数、电能损耗及电压质量都有重要作用，尤其在低电压电网中，可以最大程度地降低电能损耗，并提升电网运输的无功功率。目前，对于配网的无功补偿技术的使用主要以就地补偿和分级补偿为主，根据配网的分度与用户设备的特点，对无功补偿设备的安装进行区域化集中管理。例如，并联电抗器、静止补偿器及同步调相机的无功补偿设备安装，可选择配网相对集中区域；一些偏远地区的配网采用并联电容器进行就地配置。将配网的无功补偿效率与补偿设备的管理维护进行平衡发展，适度提升配网企业效益与输电效率。
2无功补偿方式的分类
2.1低压就地无功补偿
根据具体用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组与用电设备并连，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机吸收电感性设备的无功能量，转换成有功能量反送回电感设备。其优点包括：从源头上转化了无功能量，能够减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率；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；单个设备、占位小、安装容易，真实有效地减少大量的视在功率，节电（节能）效果显著。其缺点包括：一次性投资金额较大；负荷的变化补偿量也要跟随改变，对自动补偿控制器的响应要求高，而且如果要精确补偿，补偿电容就不能过高，造成加一组就过补偿，减一组又不够现象；不容易测量单机节电效果，只有所在变压器系统内的所有感性设备都加装低压就地无功补偿，才能够真实地测量到节电效果。
2.2低压集中、分组无功补偿
将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。其优点包括：补偿无功能量对变压器的“涡流效应”引起的配变利用率过低，在一定程度上提高配变利用率；同时对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损。其缺点包括：低压集中无功补偿，对于企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大，对企业节约电费成本非常有限。
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2.3中压集中无功补偿
将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV中压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗，并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高用户的功率因数；对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损，保护上游电网。同时便于运行维护，社会效益重大。
3低压配网无功补偿配置技术的应用
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。
2.2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。
2.3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。
3结语
无功补偿可以改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力，无功补偿减少用户电费支出，是一项投资少，收效快的节能措施。因此，研究了配网的无功补偿技术。通过对无功补偿技术的内容概述与发展现状的陈述，为配网的无功补偿提供有效措施，以促进我国的配网发展。
参考文献
[1]许文忠，郭庆俊，谷世栋．浅析低压配网无功补偿配置技术[J]．电子制作，2017（18）：93-94．
[2]孙亚坤，孟浩．浅析低压配网无功补偿配置技术[J]．山东工业技术，2017（5）：168
论文作者:周宇
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：电容器论文; 低压论文; 电网论文; 设备论文; 接触器论文; 晶闸管论文; 功率论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;