浅谈电网无功补偿的要求,原理及设备现状

理论探讨　浅谈电网无功补偿的要求，原理及设备现状　黄安明　广州地铁设计研究院有限公司　广东广州Ｉ　２１４０００　【摘要】随着电网事业的飞速发展，其运行的可靠性和供电质量越来越受到人们的重视，文中将电网无功补偿的要求、无功补偿的　原理、无功补偿的设备特点及现状做一个简单的介绍。　【关键词】电网无功补偿　电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电网稳定及电　力设备安全运行　线路损失、工农业安全生产、产品质量、用　电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质　量的一个重要因素。据此本文就目前国内电网无功补偿要求，　有选择性的引用了国家电网的相关文件，同时结合当前电网中　的功率因数、补偿原理和补偿设备的现状及市场给予介绍和讨　论．以供参考。　１、供电电压的要求。及电网功率因数的状况　１．１国家对电网功率因数的要求　（１）电力系统配置的无功补偿装置．应能保护电压在负荷　高蜂和低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区无功平　衡．实现分散就地补偿　和变电集中补偿相结合，高压补偿和　低压补偿相结合，满足电网降损和调压的需要。　（２）２２ＯｋＶ及以下的电网电源　安装容量应大于的电网最　大无功负荷．一般按最大自然负荷的１　１　５倍计算。　（３）２２０ｋＶ及以下电压等级的变电所　应根据需要配置无　功补偿设备，其容量可按主变容量的０　１　３Ｏ确定。　（４）电力用户应根据负荷特点．设计和安装无功补偿装置．　补偿容量的选择应在高峰时变压器的一次功率因数达到Ｏ　９Ｏ　－－－０．９５以上。　（５）无功电压工作的基本内容就是使任～时间（适时）和　任一负荷的无功总出力（含无功补偿）与总负荷（含无功负荷ｊ　保持平衡．并努力降低线损。　（６）３５—２２０ｌ（Ｖ变电站在主变最大负荷时．其一次功率因　数不低于０．９５，在低谷时功率因数不高于０　９５。　（７）公用电网的无功补偿．以公有配电变压器低压集中补　偿为主　补偿高压功率因数到０　９５以上　（８）对用户则按用电量的多少按月进行的功率因数奖罚。　１．２国家对电网电压的要求　国标ＧＢ１２３２５—１９９０对供电电压质量进行规定．３５ｋＶ以上　供电电压正偏差绝对值不超过额定电压的１Ｏ％；１ＯｋＶ及以下允　许为额定电压的士７％：２２０ｋＶ单相供电电压为额定电压的＋７％　～１Ｏ％。目前国内１　１ＯｋＶ以上变电站基本满足国标要求：３５ｋＶ　及以下变电所差距较大：４００／２２０Ｖ配电系统问题较大。低谷时　电压偏高普遍存在。　供电系统对功率因数的影响尚无严格考核　标准，按月考核的要求无任何意义，而按高峰低谷考核，许多　变电所不符合要求”。造成这种场面的原因是多方面的，市场上　没有合适的无功适时调节设备是主要原因之一。　２、无功补偿的原理、意义及方式　电网中的电力负荷如电动机、变压器等．大部分属于感性　负荷．在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电　网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载　所消耗的无功功率．减少了电网电源向感性负荷提供、由线路　输送的无功功率．由于减少了无功功率在电网中的流动．因此　可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗．这就　是无功补偿。　无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感　１　７４　性功率负荷并联接在同一电路．能量在两种负荷之间相互交换。　这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功　率补偿。无功补偿的意义：　（１）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。　（２）减少发．供电设备的设计容量，减少投资，例如当功　率因数ｃｏｓＯ＝０　８增加到ｃｏｓ￣＝０．９５时，装１Ｋｖａｒ电容器可节　省设备容量０．５２ＫＷ：反之．增加Ｏ　５２ＫＷ对原有设备而言．　相当于增大了发、供电设备容量。因此．对新建．改建工程．　应充分考虑无功补偿．便可以减少设计容量．从而减少投资。　（３）降低线损，由公式△Ｐ％＝（１－－ＣＯＳｃ￣／ｃｏｓｏｐ）×１ｏ０％　得出其中ｃｏｓ（Ｉ）为补偿后的功率因数．ｃｏｓ（Ｉ）为补偿前的功率因　数则：　ｃｏｓ（Ｄ＞ｃｏｓ（Ｉ），所以提高功率因数后，线损率也下降了，减　少设计容量、减少投资．增加电网中有功功率的输送比例，以　及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以．　功率因数是考核经济效益的重要指标　规划、实施无功补偿势　在必行。　２．１电网中常用的无功补偿方式包括　（１）集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组：　（２）分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装　并联补偿电容器，　（３）单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器　等。　加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小．功率因数提高．　还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。　２．２确定无功补偿容量时．应注意以下两点　（１）在轻负荷时要避免过补偿．倒送无功造成功率损耗增　加．也是不经济的。　（２）功率因数越高．每千伏补偿容量减少损耗的作用将变　小，通常情况下，将功率因数提高到０　９５就是合理补偿。　３、国内无功补偿装置的类型及特点　近年来由于国内供电电压，及电网功率因数的现状．无功　补偿装置引起国内外制造企业的高度重视．有一定规模的企业．　都在组织自已的科研力量，一方面自主开发，一方面从国外引　进技术，取得了一定成果．一些装置的功能有一定的适用性．　但都存在成本和价格相对比较高．同时性能也不完全稳定．缺　乏一定的运行经验等弊端，影响其迅速推广应用。其类型和特　点主要有如下几个方面：　３．１同步调相机　它实际是一种无功负载运行的同步电动机．他在过励磁状　态下向电力系统提供感性负载．在欠励磁状态下．提供容性负　载。由于它是转动的，所以它有一定的缺点：１）安装投资大：　２）运行费用高：３）维护量大。　３．２电抗器、电容器（常规电抗器．电容器就是这种类型）　其特点是投资相对较小，缺点是容量不能适时调整．经常　出现过补和欠补现象．但由于价格便宜．运行费用低　而在电　力系统普遍应用。　（下转第１６３页）　２０１Ｏ．

　１　理论探讨　３．５亚马逊——体制嵌入性　（１）在亚马逊向外输出的云计算服务里　分为３层架构：底　层是名为在线服务的基础应用，即向用户提供带宽、服务器　存储等基础应用。在线服务之上是在线交易平台服务，这类服　务包括了帮助企业用户建立电子商务网站、交易流程、订单管　理、商品上架、搜索、评价等体系。尽管目前在线服务吸引了　大量用户　但是近年来用户的需求呈上升趋势。　（２）亚马逊最高层级的是交付类的服务，包括了亚马逊提供　的模块化的订单处理、仓储物流等服务。在线服务业务推出之　后　亚马逊的开放行动不断深化，从基础ＩＴ设施．延伸到了整　个电子商务环节．目前亚马逊已经向第三方开放其完整的销售　程序．其中包括存储和实施两大部分，而实施部分．又包含了　实施，客户服务，库存管理，征税服务支付服务，第三方认证　服务等等．这是一个非常完整的电子商务服务流程　。　３．６亚马逊——社会嵌入性　（１）亚马逊卖家用户主要使用亚马逊的销售前台，利用它的　网站或者将流量引导到自己网站来实现销售．亚马逊会向它们　收取系统维护费、销售分成和每活跃用户费等３项费用．或者　这些费用的组合。而开发者用户则是亚马逊网站服务的主要使　用者．它们大多青睐于亚马逊网站成熟的基础架构．使它们能　够迅速实现销售。　（２）亚马逊的战略合作伙伴——卖家用户，成为了亚马逊的　“品类舰长　和”品类顾问　，卖家用户们和亚马逊一起参与　新产品的开发。目前亚马逊已经拥有了１Ｏ０多个品类和几万个　商品．因此不可能熟悉各个品类的目标消费者、品类的组合和　发展趋势。而专业销售的卖家用户则刚好有这方面优势　除了　自家商品外．它们也熟悉整个品类的情况，可以帮助亚马逊把　整个品类做大。　４、结语　综上所述在对嵌入性三个层次的分析中可以发现：以平台　为核心的网络生态系统将是未来互联网竞争的制高点。　４．１经济性　体现通过移动云计算平台（更多的是体现其前联型）产生　企业聚合．并通过平台提供上下游供应链整合．加强企业信息　互递，从而促进竞争力提高　促进产品的改善和创新能力的提　高。［典型例子：阿里巴巴、百度、亚马逊］关注连接传统经济　和新经济的电子商务平台（阿里巴巴、亚马逊）、改变企业信息　化路径的ＳａａＳ平台（Ｓａｌｅｓｆｏｒｃｅ、友商网）、移动应用新平台（谷　歌Ａｎｄｒｏｉｄ　诺基亚维信）　４．２体制性　体现在移动云计算平台产生的标准与规则上，其整体包含　了所有线下的关系网络进行整合至线上．通过平台提供标准与　信息．利于企业共同奋斗，也提高了群内企业和各类机构的水　平。［典型例子：阿里巴巴、亚马逊］关注改变网络范式的云计　算平台（谷歌Ｃｌｏｕｄ、亚马逊ＥＣ２、ＩＢＭ蓝云１　４．３社会性　体现在移动云计算平台的高度的开放性上，通过平台产业　群内人际关系信息共享消费者、平台使用者、平台提供者关系　密切．特别是移动云时代，平台使用者将随着平台的开发性将　维持更好的经济关系．从而提高产业群的竞争力。［典型例子：　百度】关注衍生大规模Ｗｉｄｇｅｔｓ应用的社会化网络平台　（Ｆａｃｅｂｏｏｋ、Ｔｗｉｔｔｅｒ、开心网　人人网）、承载网民沟通交流和　在线生活的ｌＭ平台（ＱＱ、ＭＳＮ）　同时我们可以得出移动云时代的互联网行业所形成了产业　集群现象，并能体现嵌入性三层次的指标。在整体战略角度考　虑嵌入性在该领域的应用还需要对产业群的成长规律与策略进　行更进一步的探讨，如：对网络所有者与网络用户的经济关系　研究．影响成长因素的研究，预期效用与费用的研究，先行者　优势和跟进者优势的研究．切换成本研究，信息不对称的研究，　垂直行业电子市场成长的研究　多个网络的竞争研究．采用第　三方网络定价问题的研究等问题　。　参考文献　［１】Ｐｏｒｔｅｒ，Ｍｉｃｈａｅｌ，１　９９８，Ｃｌｕｓｔｅｒｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅ　Ｎｅｗ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，Ｈａｒｖａｒｄ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｒｅｖｉｅｗ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ—Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９９８．　『２ｌ赵蓓．２００４，嵌入性与产业群竞争力：理论研究与分析框　架，《东南学术》２００４年第７期．　ｆ３］赵蓓，莽丽，２００４，外资与中国产业集群发展：从嵌入性　角度的分析，《福建论坛》２００４年第７期．　『４】赵蓓．产业群嵌入性和竞争力：计量分析，《厦门大学　学报》（哲社版）２００５年第２期．　ｆ５】（英）汉迪著，汪芸译．大师论大师：汉迪解读１３住管　理大师；中国人民大学出版社，２００７．　ｆ６】刘震宇．企业之间的联系与通信冲国人民大学出版社，　北京：２００２年１２月．　『７１刘震宇等著．电子商务网络成长的研究．科学出版社，北　京：２００８年３月．　『８１李黎．淘宝的对手们，《ＩＴ经理世界》．２００９年第２７７期．　『９】许扬帆，李黎．亚马逊和沃尔玛的借鉴，《ＩＴ经理世　界》，２００９年第２７７期．　ｆ１Ｏ】中国汽车工业集群化效应初显．《中国市场研究报告　网》．２００９年１０月１２日　上接第１　７４页）　４、分组投切电抗器及电容容器组（ＶＱＣ）　随着电力系统对无功补偿要求的提高．一些地方也出现把　电抗器、电容器分成若干个组，按系统无功的需求将其投入或　切除。其缺点主要是：ａ）由于电抗器、电容器在投切中会出现　过压和涌流．影响其完全运行；ｂ）电抗器、电容器仍然不能分　的过细，仍然不能满足适时补偿的要求　Ｃ）目前国内外还没有　可以频繁投切的开关．开关需要经常更换　尚不能保证使用安　全　ｄ）增加了辅助设备的投入．（开关、电缆等）另外占地面积　较大　５、静止补偿器ＳＶＣ　制电容、电感改变其无功输出。其最大的特点是采用它是　将电感、电容等组合在一起．通过晶闸管控单片机控制大功率　晶闸管到投切电容．由于有过零点检测、过零点触发的优点，　响应速度快、合闸涌流小，无操作过电压，无电弧重燃　从而　解决了接触器拉弧．以至于烧结、损坏装置的不良情况．所以　可以频繁投切。其最大的优点是：控制范围大．可以从感性到　容性范围变化：其缺点：造价高　万元以上　进口更贵　维护复杂　产生高次谐波，造成电网污染。　（一般２Ｍｖａｒ国产的也要１０００　且运行费用高：运行中容易　６、磁控式电抗器（ＭＣＲ）　它是采用自耦变压原理，通过晶闸管控制导通角，利用直　流偏磁．控制铁心磁通的饱和来控制电抗器电感。其结构特点　是控制绕组　电抗器绕组容为一体．晶闸管耐压低、功率小并　且控制系统简单，系统综合成本低　效率高等优点。其最大的　特点是当电网不需要补偿时　电抗器工作在空载状态．流过电　抗器的电流小，损耗小　省去投切电抗器的断路器．实现了软　断开，因而是一种综合投资、运行成本低廉的新型电抗器．有　一定推广价值。目前磁控电抗器由于其原理和结构特点．决定　了其主要缺陷是电抗器本体成本高．铁心容易局部过热、噪音　比较大等。　参考文献　『１１　ＧＢ１２３２５－１９９０《电能质量供电电压允许偏差》．　ｆ２１《电力系统电压和无功电力管理条例》（１９８８年９月２２　日　能源电［１９８８］１８号）．　２０１Ｏ．　１