點擊圖片查看原圖低壓配電網內無功功率補償與諧波治理等技術的解決方案
1.無功功率補償技術應用方案的確定
1.1無功功率補償的概念
1.1.1無功功率和有功功率一樣是輸配電網中不可缺少的組成部分, 無功功率對供電系統負載系統的正常運行是十分重要的、也是必需的。
1.1.2由于電網中存在大量的感性負載, 所以就需要供電部門提供足夠的無功功率。如果這些無功功率都有發電機(廠)發出并通過長距離的輸電線路傳送到所需的地方, 這顯然是不合理、不經濟的, 實際上也是不可能的。而合理的也是最有效的方法就是在需要無功功率的地方或附近產生(發出)無功功率, 即無功功率補償。
1.2無功功率補償的作用
1.2.1由于無功功率的存在, 對電網也會帶來不利的影響, 主要表現在以下方面:
(1) 無功功率的增加, 導致電流的增大和視在功率的增加, 從而使發電機、變壓器、起動及控制設備和導線等電氣設備容量的增加。
(2) 供電設備及線路損耗增加。
(3) 變壓器及線路的電壓降增大, 使供電網電壓產生波動。在電網中, 有功功率的波動一般對電網電壓的影響較小, 電網電壓的波動主要是無功功率的波動引起的。如果是沖擊性無功功率負載, 還會使電網產生劇烈的波動, 甚至發生事故。
1.2.2無功功率補償的作用就是要盡量減少無功功率對電網的影響。其作用主要有:
(1) 提高供電系統及負載的功率因數, 降低輸電線路及用電設備的容量和負荷, 減少功率消耗。
(2) 穩定用電端及電網的電壓, 提高供電質量, 增加輸電系統的穩定性, 提高輸電能力。
(3) 平衡三相負荷, 減少無功功率對電網的沖擊。
1.3無功功率補償的方法
隨著電力電子控制技術和計算機應用技術的逐步成熟, 用于無功功率補償的方法日益增多, 且補償效果也越來越明顯, 其帶來的經濟效益和社會效益也是巨大的。
1.3.1同步調相機
同步調相機是早期的無功功率補償方法, 已實際應用數十年, 在電壓和無功功率控制中發揮了非常重要的作用, 同步調相機不僅能補償固定的無功功率, 對變化的無功功率也能進行動態的連續的補償, 而且對于容性、感性無功功率均能起到補償的作用。但由于其自身的諸多缺點, 使其應用越來越少, 目前已基本上遭淘汰, 被新的補償方式所取代。
1.3.2并聯電容器及其裝置
在各種無功功率補償方法中, 并聯電容器由于其簡單的結構, 方便、靈活的安裝方法, 較低的運行費用和低廉的產品價格等方面的特點, 已使其成為當今無功功率補償技術中使用的主導產品。尤其是隨著電容器制造技術的日益成熟, 其質量水平、壽命等級、安全運行可靠性等指標得以大大提高;品種、規格也越來越齊全, 為補償裝置的設計和制作帶來了極大的便利。故由其為主體制作的各種電容器補償和濾波成套裝置的應用領域也越來越廣泛。已逐步取代了傳統的同步調相機。
但是并聯電容器也有其不足之處:例如, 只能分級補償固定的無功功率(其補償精度決定于電容器組中單臺電容器的電容量), 而不能實現連續、線性的補償。另外, 在系統中存在諧波時, 還可能與系統中的固有電抗產生并聯諧振, 使諧波電流放大(可達額定電流的幾倍甚至幾十倍), 導致電容器及相關元器件和線路嚴重過載而燒毀。
1.4無功功率補償的方式
按補償裝置的工作方式可分為:(1)三相共同補償;(2)三相分別補償;(3)共補、分補相結合的綜合補償。
1.5無功功率補償方案的確定
根據供、用電系統的無功功率實際需求情況, 決定采取并聯電容器進行無功功率補償時, 要對所采用裝置的類型及配置方案進行策劃、設計、確認。在確定最終方案時需要考慮多方面的影響因素, 還要吸取現有各種裝置運行的經驗和教訓。
因需要進行無功功率補償的位置不同, 要達到的預期目標有所區別, 而負載的性質以及供、用電質量也不一樣, 同時也要從經濟角度(投資成本)去考慮, 所以要從實際情況出發對各種方案進行綜合的評定, 從中選擇出合適的方案來。
1.5.1在有條件的情況下或必需時, 要對擬補償系統的電能質量進行測試, 分析和評估。這項工作需要專用的測試儀器并由專業技術人員來完成。這一點是非常重要的, 對于一個完整、有效的解決方案以及整套裝置的設計和制作可以說是不可缺少的環節。而以前乃至現在大多數的補償裝置在設計制作之前都沒有認真進行此項工作, 或者說有不少的生產企業根本就沒有技術和能力進行此項工作, 在制作裝置之前僅憑以往的經驗或參考同行廠的樣機。這是目前在運行的大多數無功功率補償裝置補償效果不理想, 達不到設計的功能, 而且經常出現故障, 不能正常工作(有些已棄之不用), 乃至發生火災事故的主要原因之一。另外, 在裝置設計時, 所選元器件的質量以及各種元器件之間參數的匹配是否合理或組裝工藝等也是很重要的原因。
1.5.2補償裝置是否需要配置諧波治理功能(抑制或吸收)
隨著各種新型電子設備/裝置(主要是非線性負載)的安裝使用, 在大量消耗無功功率的同時還會產生大量的諧波, 對公用電網造成了很大的“污染”。由于諧波的產生和存在, 已對電網的安全運行及用電設備的安全帶來很大的危害, 而由于諧波原因造成的電力事故和經濟損失也是有目共睹的。“諧波”－這一電網的公害, 現已引起相關部門越來越多的關注。
(1)根據GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》的要求, 必須對各種非線性負載注入電網的諧波電壓和諧波電流加以限制。當負載產生諧波或供電系統中存在諧波且超標時, 則需要設置濾波無功補償裝置。反之, 則不需要。
(2)在有些場合, 雖然諧波未超過標準的規定, 但已影響到系統的正常工作時, 也需要設置濾波無功補償裝置。
(3)在一些特殊場合, 例如:醫院、賓館、寫字樓、智能小區、民航、軍事、科研、精密測量、礦山、碼頭、冶金等, 都應該設置濾波無功補償裝置, 甚至需要配置專用的濾波裝置。
(4)在同一供電系統(同一變壓器)中, 當非線性負載(整流/變頻、中/高頻等設備, 一般情況下是諧波源)容量占總容量的25%以上時, 就應該配置濾波無功補償裝置。
隨著科學技術的不斷發展, 我國工業化程度的逐步提高, 傳統的無功功率補償裝置(這種方案純由并聯電容器組構成), 在越來越多的場合將不能正常的使用, 將逐步被具有濾波功能的補償裝置以及