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    中壓配網無功智能補償技術的探討

    發布時間:2016-04-22

    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量提出了更高的要求。在電力系統中安裝無功補償裝置是提高電能質量和降損的重要手段。而電力電力電子技術、智能化系統控制技術的發展也為無功智能補償技術的應用提供了保障。本文闡述依托配電自動化技術和使用晶閘管投切的智能無功補償技術。

    一、加強電網無功補償的重要意義

    隨著國民經濟的高速發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量提出了更高的要求。由于電網負荷的不斷變化,會造成系統的無功分布不合理,甚至可能出現局部地區無功不足、電壓偏低的情況。電力系統無功分布是否合理,不僅關系到電力系統向用戶提供電能質量的優劣,而且還直接影響電網自身運行的安全性和經濟性。

    電力系統配置的無功補償裝置應在系統有功負荷高峰和負荷低谷運行方式下,保證分層和分區的無功平衡。無功補償配置應根據電網情況,從整體上考慮無功補償裝置在各電壓等級變電站、10kV及以下配電網和用戶側配置比例的協調關系,實施分散就地補償與變電站集中補償相結合,電網補償與用戶補償相結合,高壓補償與低壓補償相結合,滿足電網安全、經濟運行的需要。

    目前應用于配電網無功補償的主要方式有以下幾種:

    1、變電站集中補償:主要目的是平衡輸電網的無功功率,改善輸電網的功率因數,提高系統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檔一起用VQC系統進行自動控制。區域內多個變電站的無功補償裝置聯合起來可組成區域電壓無功自動控制系統(AVC)。

    2、低壓集中補償:一般指在公用變的低壓側進行集中并聯電容器補償。根據公變負荷水平的波動投入相應數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,實現無功補償的就地平衡,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轉變用戶低壓側進行集中并聯電容器補償。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,瞬間往往會出現欠補或過補,不能實現實時無功平衡。

    4、桿上無功補償:由于配電網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功率因素實時分組投切的自動控制技術。其補償的目的都是實現本級變壓器實現就地無功平衡,對于網絡或線路上的無功缺失無能為力。第四種補償方式能實現這個要求,但現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,不能根據網絡要求實現自動投切,達不到全時自動補償的目的。本文擬探討如何實現在中壓配電線路上進行智能無功補償。

    二、智能無功補償的基本原則

    1、線路補償點的選擇

    10kV線路上進行并聯電容器補償,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2/54/5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??梢哉{用調度自動化系統中的無功曲線進行分析,以補償到無功曲線基本平直為準,不應出現無功到送。以此確定補償的總容量,然后根據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,實現就地平衡。如無功曲線出現明顯的臺階,則容量參考臺階確定,以實現不同時段的完美補償,比如峰谷時段的巨大差距。

    三、智能無功補償的硬件選擇與組裝形式

    本智能無功補償系統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時,一方面有可能產生拉弧等現象,這種拉弧會減少斷路器的動作次數,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,難以實現同步,不可避免地產生過渡過程,會造成系統振蕩,特別是頻繁投切斷路器會使系統不穩定。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,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,晶閘管比傳統斷路器投切具有明顯優勢。通過對電容器組進行分相投切,實現了補償效果快速、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??刂齐娐?、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、智能無功補償的軟件和通訊系統

    智能無功補償系統是以一條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,本系統可單獨存在,也可集成在配網自動化系統或調度自動化系統中。本系統需采集的數據只有調度自動化系統里的各條線路的無功功率,經計算后,發出指令控制晶閘管的導通脈沖,實現無功補償精確控制。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,這需要根據線路運行經驗。電纜線路則可按照配網自動化系統反饋的開閉所潮流數據,精確實現各點補償,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自動化系統,無上行數據,僅有少量下行數據。如尚未建成配網自動化系統,則可租用無線公網,接受下行指令,簡單實現單系統運行。

    五、結束語

    電網無功補償是一項建設性的技術措施,對電網安全、優質、經濟運行有重要作用。隨著科技的快速發展進步,智能電網全面建設,各種新技術、新設備在電力系統中的應用越來越廣泛,未來的無功補償技術將會更加經濟有效。因此要更加重視無功補償與新技術新設備的結合,提高電網經濟運行能力。(論文網)
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