企業(yè)無功補償方案設(shè)計探析

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摘要：對某高新企業(yè)無功補償設(shè)計方案進行了簡單探討分析，希望能對同類工程提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；靜止無功補償器；諧波

1企業(yè)變電站供電方案

因生產(chǎn)的需要，某高新企業(yè)自建一座110kV變電站，該變電站容量為2×50MVA，110kV為內(nèi)橋接線，進線2回，正常運行方式為分列運行，低壓側(cè)10kV為單母分段接線，出線24回，正常運行方式為分列運行。因該企業(yè)園區(qū)內(nèi)10kV出線全部為電纜，為消除容性電流在10kV每段母線上配置接地變（兼所變）消弧線圈成套裝置1套，容量為700kVA（其中所變100kVA）。

2負荷概況及供電要求

根據(jù)該企業(yè)提供的負荷清單，該站主要為二級負荷和三級負荷，無一級負荷。站內(nèi)二級負荷的報裝容量為68880kVA，占負荷大多數(shù)。同時園區(qū)內(nèi)存在約3650kVA左右的非線性負荷。根據(jù)用戶委托本地的電力試驗研究院編制的《電能質(zhì)量報告評估》：本工程并網(wǎng)后注入公共連接點某220kV變電站110kV側(cè)5次、7次諧波電流分別為16.88A、15.68A，超出國標《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549-1993）所規(guī)定的16.0A（5次），12.6A（7次）允許值；工程并網(wǎng)后注入另一220kV變電站110kV側(cè)7次諧波電流含量為13.3A，超出國標規(guī)定的11.9A的允許值。根據(jù)業(yè)主及項目相關(guān)專業(yè)提供的資料，該企業(yè)的生產(chǎn)工藝對電源可靠性和穩(wěn)定性要求較高，瞬間停電可能造成數(shù)據(jù)丟失、工藝設(shè)備損壞等，同時對電能質(zhì)量也有特殊要求，電壓陡降陡升也會造成設(shè)備宕機。

3電壓波動與閃變的危害

隨著科技不斷發(fā)展進步，各行各業(yè)越來越多地采用高新技術(shù)設(shè)備，這些設(shè)備往往需要大量精密電子控制系統(tǒng)來實現(xiàn)各種功能，參與生產(chǎn)的過程控制裝置PLC、工業(yè)機器人等，都是對電壓波動十分敏感的負荷，任何設(shè)備的作業(yè)中斷都將可能導(dǎo)致整個流水線、甚至全廠作業(yè)的中斷，造成的損失非常巨大。而且電壓波動對日常工作、生活也會產(chǎn)生非常不利的影響。電壓波動達到一定程度時，會使照明燈出線閃爍引起人們的視覺不適合疲勞。

4諧波的危害

電氣設(shè)備的設(shè)計一般以工頻為正常的工作條件，諧波的存在會增加電氣設(shè)備的震動、噪音，增加設(shè)備損耗、發(fā)熱，降低設(shè)備運行效率，縮短設(shè)備使用壽命，降低產(chǎn)品的加工精度，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)龎脑O(shè)備。諧波的存在使原有電壓、電流波形發(fā)生畸變，從而使基于正弦電壓、電流的一些變流器控制設(shè)備產(chǎn)生誤差，影響其正常觸發(fā)變流器工作，嚴重時會燒毀變流器。諧波的存在會使其周圍的電磁環(huán)境惡化，對弱電系統(tǒng)設(shè)備干擾明顯，以通訊系統(tǒng)最為典型，諧波產(chǎn)生的電磁干擾會嚴重影響通訊質(zhì)量、破壞通訊信號的正常傳輸。諧波會使變壓器損耗增大，實際容量減小，引起變壓器外殼和某些緊固件發(fā)熱，嚴重時可損壞變壓器。諧波的存在易使各類保護級自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動，使其可靠性、選擇性降低，造成系統(tǒng)事故甚至大面積停電。

5無功補償設(shè)計方案

根據(jù)用戶提供的負荷性質(zhì)等資料分析本站污染源主要為大型電機設(shè)備及變頻設(shè)備，為保證供電的可靠性和穩(wěn)定性，減輕電壓波動同時濾除負荷產(chǎn)生的諧波電流，該工程無功補償采用靜止無功發(fā)生器（SVG），SVG能平滑吸收或輸出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)靜止無功發(fā)生器的目的。根據(jù)《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》第5.7條：220kV及以下電壓等級的變電所中，應(yīng)根據(jù)需要配置無功補償設(shè)備，其容量可按主變壓器容量的0.10～0.30確定。該工程設(shè)4組SVG，每段10kV母線設(shè)2組，每組容量為±4000kvar，占主變?nèi)萘康?6%。

6SVG優(yōu)點分析

（1）動態(tài)補償功率因數(shù)。配電系統(tǒng)中的大量負荷，如異步電動機、感應(yīng)電爐以及大容量整流設(shè)備等，在運行中都能表現(xiàn)為感性，需要消耗大量的無功，增加了供電線路上的電能損失，降低了電壓質(zhì)量，同時無功電流也降低了發(fā)、輸、供電設(shè)備的有效利用率。SVG可跟隨負荷無功的變化，實現(xiàn)無功功率的動態(tài)補償，使線路損耗降到最低，并且充分提高了發(fā)、輸、供電設(shè)備的利用率。（2）提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。對于負荷中心，由于負荷容量大，而且有沒有大型無功電源支撐，因此容易造成電壓偏低甚至電壓崩潰的穩(wěn)定事故。SVG具有的快速調(diào)節(jié)無功功率的功能，可以有效維持負荷側(cè)電壓，提高供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。（3）提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。在長距離輸電線路中點安裝SVG裝置，不但可以在正常狀態(tài)下補償線路的無功功率，而且可以在系統(tǒng)故障情況下，提供及時快速的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)震蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而有效提高線路輸電容量。（4）治理電能質(zhì)量問題。該裝置可以同時治理配電網(wǎng)中多種常見的電能質(zhì)量問題，如三相不平衡、電壓閃變和功率因數(shù)超標等，改善電網(wǎng)供電質(zhì)量，確保用戶設(shè)備安全、可靠運行，降低能耗、提高效率。

7結(jié)語

該站無功補償能有效較少或消除注入公共電網(wǎng)的諧波電流，投產(chǎn)后各設(shè)備運行良好，基本解決該企業(yè)對電能質(zhì)量的高標準要求。但SVG存在的缺點也需引起高度重視，如SVG功率模塊是電力電子設(shè)備，對環(huán)境溫度要求較高，需在SVG室內(nèi)增加大型制冷空調(diào)才能滿足條件，同時自身的散熱系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音也相當(dāng)突出，建議建造時SVG室要遠離值班或休息場所。該站的無功補償是在10kV母線裝設(shè)動態(tài)無功補償裝置（SVG）實現(xiàn)的，如某些特殊用戶在低壓380V注入的諧波電流超標，則建議在低壓（380V）非線性負荷配電裝置處增加有源濾波裝置，以節(jié)省經(jīng)濟成本。

參考文獻

[1]SD325-1989.電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2]GB/T12325-2008.電能質(zhì)量供電電壓允許偏差[S].

[3]GB/T14549-93.電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[S].

作者:余聯(lián)播 單位:浙江安安電力工程設(shè)計有限公司