點擊圖片查看原圖低壓配電網(wǎng)內(nèi)無功功率補償與諧波治理等技術(shù)的解決方案
1.無功功率補償技術(shù)應(yīng)用方案的確定
1.1無功功率補償?shù)母拍?br />
1.1.1無功功率和有功功率一樣是輸配電網(wǎng)中不可缺少的組成部分, 無功功率對供電系統(tǒng)負載系統(tǒng)的正常運行是十分重要的、也是必需的。
1.1.2由于電網(wǎng)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(fā)電機(廠)發(fā)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(jīng)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(chǎn)生(發(fā)出)無功功率, 即無功功率補償。
1.2無功功率補償?shù)淖饔?br />
1.2.1由于無功功率的存在, 對電網(wǎng)也會帶來不利的影響, 主要表現(xiàn)在以下方面:
(1) 無功功率的增加, 導(dǎo)致電流的增大和視在功率的增加, 從而使發(fā)電機、變壓器、起動及控制設(shè)備和導(dǎo)線等電氣設(shè)備容量的增加。
(2) 供電設(shè)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(wǎng)電壓產(chǎn)生波動。在電網(wǎng)中, 有功功率的波動一般對電網(wǎng)電壓的影響較小, 電網(wǎng)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(wǎng)產(chǎn)生劇烈的波動, 甚至發(fā)生事故。
1.2.2無功功率補償?shù)淖饔镁褪且M量減少無功功率對電網(wǎng)的影響。其作用主要有:
(1) 提高供電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù), 降低輸電線路及用電設(shè)備的容量和負荷, 減少功率消耗。
(2) 穩(wěn)定用電端及電網(wǎng)的電壓, 提高供電質(zhì)量, 增加輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 提高輸電能力。
(3) 平衡三相負荷, 減少無功功率對電網(wǎng)的沖擊。
1.3無功功率補償?shù)姆椒?br />
隨著電力電子控制技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)的逐步成熟, 用于無功功率補償?shù)姆椒ㄈ找嬖龆? 且補償效果也越來越明顯, 其帶來的經(jīng)濟效益和社會效益也是巨大的。
1.3.1同步調(diào)相機
同步調(diào)相機是早期的無功功率補償方法, 已實際應(yīng)用數(shù)十年, 在電壓和無功功率控制中發(fā)揮了非常重要的作用, 同步調(diào)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(tài)的連續(xù)的補償, 而且對于容性、感性無功功率均能起到補償?shù)淖饔?。但由于其自身的諸多缺點, 使其應(yīng)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(lián)電容器及其裝置
在各種無功功率補償方法中, 并聯(lián)電容器由于其簡單的結(jié)構(gòu), 方便、靈活的安裝方法, 較低的運行費用和低廉的產(chǎn)品價格等方面的特點, 已使其成為當(dāng)今無功功率補償技術(shù)中使用的主導(dǎo)產(chǎn)品。尤其是隨著電容器制造技術(shù)的日益成熟, 其質(zhì)量水平、壽命等級、安全運行可靠性等指標(biāo)得以大大提高;品種、規(guī)格也越來越齊全, 為補償裝置的設(shè)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(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。已逐步取代了傳統(tǒng)的同步調(diào)相機。
但是并聯(lián)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(xiàn)連續(xù)、線性的補償。另外, 在系統(tǒng)中存在諧波時, 還可能與系統(tǒng)中的固有電抗產(chǎn)生并聯(lián)諧振, 使諧波電流放大(可達額定電流的幾倍甚至幾十倍), 導(dǎo)致電容器及相關(guān)元器件和線路嚴重過載而燒毀。
1.4無功功率補償?shù)姆绞?br />
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(jié)合的綜合補償。
1.5無功功率補償方案的確定
根據(jù)供、用電系統(tǒng)的無功功率實際需求情況, 決定采取并聯(lián)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(shè)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(xiàn)有各種裝置運行的經(jīng)驗和教訓(xùn)。
因需要進行無功功率補償?shù)奈恢貌煌? 要達到的預(yù)期目標(biāo)有所區(qū)別, 而負載的性質(zhì)以及供、用電質(zhì)量也不一樣, 同時也要從經(jīng)濟角度(投資成本)去考慮, 所以要從實際情況出發(fā)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(tǒng)的電能質(zhì)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(yè)技術(shù)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(shè)計和制作可以說是不可缺少的環(huán)節(jié)。而以前乃至現(xiàn)在大多數(shù)的補償裝置在設(shè)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(chǎn)企業(yè)根本就沒有技術(shù)和能力進行此項工作, 在制作裝置之前僅憑以往的經(jīng)驗或參考同行廠的樣機。這是目前在運行的大多數(shù)無功功率補償裝置補償效果不理想, 達不到設(shè)計的功能, 而且經(jīng)常出現(xiàn)故障, 不能正常工作(有些已棄之不用), 乃至發(fā)生火災(zāi)事故的主要原因之一。另外, 在裝置設(shè)計時, 所選元器件的質(zhì)量以及各種元器件之間參數(shù)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(shè)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(chǎn)生大量的諧波, 對公用電網(wǎng)造成了很大的“污染”。由于諧波的產(chǎn)生和存在, 已對電網(wǎng)的安全運行及用電設(shè)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(jīng)濟損失也是有目共睹的。“諧波”－這一電網(wǎng)的公害, 現(xiàn)已引起相關(guān)部門越來越多的關(guān)注。
(1)根據(jù)GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的要求, 必須對各種非線性負載注入電網(wǎng)的諧波電壓和諧波電流加以限制。當(dāng)負載產(chǎn)生諧波或供電系統(tǒng)中存在諧波且超標(biāo)時, 則需要設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定, 但已影響到系統(tǒng)的正常工作時, 也需要設(shè)置濾波無功補償裝置。
(3)在一些特殊場合, 例如:醫(yī)院、賓館、寫字樓、智能小區(qū)、民航、軍事、科研、精密測量、礦山、碼頭、冶金等, 都應(yīng)該設(shè)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(tǒng)(同一變壓器)中, 當(dāng)非線性負載(整流/變頻、中/高頻等設(shè)備, 一般情況下是諧波源)容量占總?cè)萘康?5%以上時, 就應(yīng)該配置濾波無功補償裝置。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 我國工業(yè)化程度的逐步提高, 傳統(tǒng)的無功功率補償裝置(這種方案純由并聯(lián)電容器組構(gòu)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