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中壓配網(wǎng)無功智能補償技術(shù)的探討

發(fā)布時間: 2016-04-14   來源:論文網(wǎng)

  隨著我國用電需求和電力設備的增加,對供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。在電力系統(tǒng)中安裝無功補償裝置是提高電能質(zhì)量和降損的重要手段。而電力電力電子技術(shù)、智能化系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展也為無功智能補償技術(shù)的應用提供了保障。本文闡述依托配電自動化技術(shù)和使用晶閘管投切的智能無功補償技術(shù)。
 
  一、加強電網(wǎng)無功補償?shù)闹匾饬x
 
  隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對電力的需求日益增長,同時對供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。由于電網(wǎng)負荷的不斷變化,會造成系統(tǒng)的無功分布不合理,甚至可能出現(xiàn)局部地區(qū)無功不足、電壓偏低的情況。電力系統(tǒng)無功分布是否合理,不僅關系到電力系統(tǒng)向用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣,而且還直接影響電網(wǎng)自身運行的安全性和經(jīng)濟性。
 
  電力系統(tǒng)配置的無功補償裝置應在系統(tǒng)有功負荷高峰和負荷低谷運行方式下,保證分層和分區(qū)的無功平衡。無功補償配置應根據(jù)電網(wǎng)情況,從整體上考慮無功補償裝置在各電壓等級變電站、10kV及以下配電網(wǎng)和用戶側(cè)配置比例的協(xié)調(diào)關系,實施分散就地補償與變電站集中補償相結(jié)合,電網(wǎng)補償與用戶補償相結(jié)合,高壓補償與低壓補償相結(jié)合,滿足電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的需要。
 
  目前應用于配電網(wǎng)無功補償?shù)闹饕绞接幸韵聨追N:
 
  1、變電站集中補償:主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無功功率,改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù),提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓,補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。變電站集中補償一般和主變調(diào)檔一起用VQC系統(tǒng)進行自動控制。區(qū)域內(nèi)多個變電站的無功補償裝置聯(lián)合起來可組成區(qū)域電壓無功自動控制系統(tǒng)(AVC)。
 
  2、低壓集中補償:一般指在公用變的低壓側(cè)進行集中并聯(lián)電容器補償。根據(jù)公變負荷水平的波動投入相應數(shù)量的電容器進行跟蹤補償。它主要目的是提高公用變的功率因數(shù),實現(xiàn)無功補償?shù)木偷仄胶?,對降損有積極作用,同時也有助于保證該用戶的電壓水平。
 
  3、用戶終端分散補償:一般指在100kVA轉(zhuǎn)變用戶低壓側(cè)進行集中并聯(lián)電容器補償。原理與作用和公用變低壓集中補償一樣。因用戶側(cè)的力率考核以月電量計算平均功率因素,故其無功補償以補電量為主,瞬間往往會出現(xiàn)欠補或過補,不能實現(xiàn)實時無功平衡。
 
  4、桿上無功補償:由于配電網(wǎng)中很多小容量的公用變、100kVA以下的專用變、小容量的低壓動力用戶都沒有進行低壓補償,由此造成很大的無功缺口需要由上級變電站來填,使得在配電線路上存在大量的無功傳輸。
 
  前面提到的四種補償方式,前三種均采用了根據(jù)功率因素實時分組投切的自動控制技術(shù)。其補償?shù)哪康亩际菍崿F(xiàn)本級變壓器實現(xiàn)就地無功平衡,對于網(wǎng)絡或線路上的無功缺失無能為力。第四種補償方式能實現(xiàn)這個要求,但現(xiàn)階段采用的桿上無功補償均采用固定容量全時段投入的方式,不能根據(jù)網(wǎng)絡要求實現(xiàn)自動投切,達不到全時自動補償?shù)哪康?。本文擬探討如何實現(xiàn)在中壓配電線路上進行智能無功補償。
 
  二、智能無功補償?shù)幕驹瓌t
 
  1、線路補償點的選擇
 
  在 10kV線路上進行并聯(lián)電容器補償,如果補一組,一般安裝在線路長度的2/3處,如果補二組,一般安裝在線路長度的2/5和4/5處,如果補三組,一般安裝在線路長度的2/7、4/7、6/7處,具體安裝地點可視線路正常運行情況下無功潮流而定。由于本文討論實現(xiàn)自動控制,因此多組安裝效果好于單組安裝。建議有條件的按照二至三組進行配置,一般不宜大于三組。
 
  2、補償容量的確定
 
  各條10kV線路狀況千差萬別,補償容量應根據(jù)各線路特性單獨制定,而不應該簡單的按照線路安裝變壓器容量確定。可以調(diào)用調(diào)度自動化系統(tǒng)中的無功曲線進行分析,以補償?shù)綗o功曲線基本平直為準,不應出現(xiàn)無功到送。以此確定補償?shù)目側(cè)萘?,然后根?jù)曲線的具體情況和線路的無功分布情況,確定分幾組,以實現(xiàn)在時間段和線路分段上的就地平衡。如線路無功平均分布,則補償容量平均分配;線路無功以某段為多,則重點補某段。盡量做到靠近無功負荷中心,實現(xiàn)就地平衡。如無功曲線出現(xiàn)明顯的臺階,則容量參考臺階確定,以實現(xiàn)不同時段的完美補償,比如峰谷時段的巨大差距。
 
  三、智能無功補償?shù)挠布x擇與組裝形式
 
  本智能無功補償系統(tǒng)擬采用的主要線路設備為跌落式熔斷器、避雷器、晶閘管投切電路、電容器。
 
  保護從簡配置,采用跌落式熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓保護,按照常規(guī)選擇即可。此處重點討論晶閘管作為電容器投切開關的好處。當使用斷路器將電容器投入電網(wǎng)時,一方面有可能產(chǎn)生拉弧等現(xiàn)象,這種拉弧會減少斷路器的動作次數(shù),不能頻繁投切;另一方面由于機械斷路器觸頭動作時間的分散性,難以實現(xiàn)同步,不可避免地產(chǎn)生過渡過程,會造成系統(tǒng)振蕩,特別是頻繁投切斷路器會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。使用晶閘管作為開關,與機械投切電容器相比,晶閘管開關是無觸點的,它的操作壽命幾乎是無限的,而且晶閘管的投切時刻可以精確控制,能夠快速無沖擊地將電容器接入電網(wǎng),大大減小了投切時的沖擊涌流和操作困難,所以從開關角度來看,晶閘管比傳統(tǒng)斷路器投切具有明顯優(yōu)勢。通過對電容器組進行分相投切,實現(xiàn)了補償效果快速、準確、無沖擊、無過電壓和避免無功倒送等功能,做到快速跟蹤檢測負荷變化和進行分相補償。另外,晶閘管控制不需要機械開關開合所需的大控制電流,便于精簡控制電源儲能蓄電池容量。
 
  補償裝置的組裝形式可采用桿上式和落地式,架空線路采用桿上式安裝,跌落式熔斷器和避雷器直接裝在桿子上,晶閘管投切電路和電容器組箱,單桿或雙桿安裝。控制電路、通訊電路、操作控制電源、蓄電池等另外組箱,安裝在電桿較低處,便于檢修操作。電纜線路使用的補償裝置采用落地式安裝,可單獨安裝,也可與開閉所共室。分斷設備可采用負荷開關加熔斷器組合,其余部分與桿上式相同。
 
  四、智能無功補償?shù)能浖屯ㄓ嵪到y(tǒng)
 
  智能無功補償系統(tǒng)是以一條10kV線路為單元進行工作,他的服務對象就是一條10kV線路。將多條線路的控制功能做成一個系統(tǒng),本系統(tǒng)可單獨存在,也可集成在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)或調(diào)度自動化系統(tǒng)中。本系統(tǒng)需采集的數(shù)據(jù)只有調(diào)度自動化系統(tǒng)里的各條線路的無功功率,經(jīng)計算后,發(fā)出指令控制晶閘管的導通脈沖,實現(xiàn)無功補償精確控制。對有多組補償裝置的線路,還需針對性的設定各組的投切順序,這需要根據(jù)線路運行經(jīng)驗。電纜線路則可按照配網(wǎng)自動化系統(tǒng)反饋的開閉所潮流數(shù)據(jù),精確實現(xiàn)各點補償,從而減少配電線路上的無功流量。本系通訊依托已建成配網(wǎng)自動化系統(tǒng),無上行數(shù)據(jù),僅有少量下行數(shù)據(jù)。如尚未建成配網(wǎng)自動化系統(tǒng),則可租用無線公網(wǎng),接受下行指令,簡單實現(xiàn)單系統(tǒng)運行。
 
  五、結(jié)束語
 
  電網(wǎng)無功補償是一項建設性的技術(shù)措施,對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行有重要作用。隨著科技的快速發(fā)展進步,智能電網(wǎng)全面建設,各種新技術(shù)、新設備在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛,未來的無功補償技術(shù)將會更加經(jīng)濟有效。因此要更加重視無功補償與新技術(shù)新設備的結(jié)合,提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行能力。

      關鍵詞: 配電

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