馮雋，馮靜，屈炫

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配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案與探究

馮雋1，馮靜2，屈炫1

（1.陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司延安供電分公司，陜西 延安 716000； 2.陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司寶雞供電分公司，陜西 寶雞 721000）

可靠的供電質(zhì)量已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件，當(dāng)前解決配電網(wǎng)損耗和線路電壓降問題最有效的方法是進(jìn)行無功補(bǔ)償，結(jié)合本地區(qū)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案對(duì)這方面的內(nèi)容進(jìn)行了探討。

配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；功率因數(shù)；補(bǔ)償方案

配電網(wǎng)是連接電力用戶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是為用戶提供安全、可靠、穩(wěn)定的電力資源[1]。但無功功率在配電網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)，不僅會(huì)引起功率損失，還會(huì)帶來電壓損耗，進(jìn)而影響供電質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行安全，所以需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，以達(dá)到穩(wěn)定電壓、降低網(wǎng)損的目的[2-3]。對(duì)此，筆者結(jié)合本地區(qū)電網(wǎng)無功補(bǔ)償配置及其應(yīng)用對(duì)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案進(jìn)行了研究。

1 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)脑砑胺绞?/h2>

1.1 無功補(bǔ)償原理

在配電網(wǎng)中，電流在感性元件與容性元件中做功，兩者電流方向互差180°——在感性元件中滯后90°，而在容性元件中超前90°，所以在電網(wǎng)中按比例配置容性元件與感性元件，使感性電流與容性電流相互抵消，能量在容性負(fù)載與感性負(fù)載之間相互交換，以此達(dá)到無功功率補(bǔ)償?shù)哪康腫4]。容性負(fù)荷裝置與感性負(fù)荷裝置是通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接到系統(tǒng)中的，容性負(fù)載產(chǎn)生的無功由感性補(bǔ)償裝置提供，而感性負(fù)載產(chǎn)生的無功由容性補(bǔ)償裝置提供。由于配電網(wǎng)中大部分負(fù)載是感性元件，無功補(bǔ)償一般以容性元件為主。雖然電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)可輸出無功功率，但同步發(fā)電機(jī)的無功輸出能力畢竟有限，況且需長(zhǎng)距離傳輸，極不經(jīng)濟(jì)，因而配電網(wǎng)中的無功缺額應(yīng)在配電網(wǎng)內(nèi)補(bǔ)償[5]。

1.2 無功補(bǔ)償方式

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償主要采用變電站集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、桿上線路補(bǔ)償和用戶終端分散補(bǔ)償?shù)确绞絒6]。變電站集中補(bǔ)償是在變電站10 kV母線上配置無功補(bǔ)償裝置，這些裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，優(yōu)點(diǎn)是集中補(bǔ)償、維護(hù)管理方便，但主要補(bǔ)償主變及上級(jí)輸配線路的無功損耗，不能彌補(bǔ)下級(jí)配電網(wǎng)的缺損。低壓集中補(bǔ)償是在配變低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，這種裝置能根據(jù)用戶負(fù)荷的波動(dòng)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，優(yōu)點(diǎn)是可以減小配變與配電網(wǎng)損耗，保證供電質(zhì)量，但補(bǔ)償量往往不夠準(zhǔn)確，存在過補(bǔ)或欠補(bǔ)問題。桿上線路補(bǔ)償是在架空線路桿塔上配置無功補(bǔ)償裝置，優(yōu)點(diǎn)是易于維護(hù)，補(bǔ)償效果明顯，但受安裝環(huán)境限制，補(bǔ)償裝置較為簡(jiǎn)單，一般不設(shè)分組投切裝置，可能出現(xiàn)輕載過補(bǔ)償現(xiàn)象。用戶終端分散補(bǔ)償是在負(fù)荷設(shè)備就近配置補(bǔ)償裝置，一般在電動(dòng)機(jī)旁設(shè)置電容器或電容器組，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是適合中小型設(shè)備，但補(bǔ)償點(diǎn)分散，維護(hù)管理不方便，且受到負(fù)荷波動(dòng)影響，補(bǔ)償裝置利用率較低。

2 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償配置方案

2.1 無功補(bǔ)償配置原則

為了避免無功功率遠(yuǎn)距離傳輸，減少電能損耗和改善供電質(zhì)量，一般應(yīng)遵循“分級(jí)分區(qū)補(bǔ)償，就地平衡”的總原則，并按照全網(wǎng)無功平衡與分區(qū)無功平衡相結(jié)合、電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合、集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合、降損與調(diào)壓相結(jié)合的原則選擇補(bǔ)償方式、配置補(bǔ)償點(diǎn)與確定補(bǔ)償容量。 補(bǔ)償方式的選擇以最大限度地降低配電網(wǎng)無功功率流動(dòng)范圍為原則，在采用多種方式結(jié)合的基礎(chǔ)上，應(yīng)以分散補(bǔ)償為主，最好就地補(bǔ)償，但也應(yīng)考慮到無功功率分布的廣泛性和補(bǔ)償裝置的差異性而采取集中補(bǔ)償方式。

對(duì)于負(fù)荷分布均勻的線路來說，最佳補(bǔ)償點(diǎn)是在從送電端起配電線路長(zhǎng)度的2/3處，然后根據(jù)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)選出中樞點(diǎn)，以中樞點(diǎn)為基準(zhǔn)控制其余點(diǎn)的電壓。再根據(jù)無功就地平衡原則將無功負(fù)荷最大的節(jié)點(diǎn)作為無功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)。同時(shí)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)無功進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償，避免不同電壓等級(jí)的無功相互流動(dòng)。

2.2 本地區(qū)無功補(bǔ)償方案

本地區(qū)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，現(xiàn)以部分110 kV變電站無功補(bǔ)償方案為例介紹其配置方法，具體如表1所示。由表1可見，本地區(qū)電網(wǎng)采用變電站集中補(bǔ)償方式，配置了并聯(lián)電容器，每個(gè)變電站都采用兩個(gè)廠家的設(shè)備，這樣可以避免同一廠家設(shè)備因存在同類缺陷而發(fā)生問題，提高無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

2.3 無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行情況

表2為部分110 kV變電站節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償前后參數(shù)的變化情況，圖1、圖2、圖3分別為無功補(bǔ)償前后電壓、無功功率、功率因數(shù)3個(gè)參數(shù)的變化結(jié)果。

由圖1可見，無功補(bǔ)償后的電壓均高于補(bǔ)償前的電壓，表明本地區(qū)電網(wǎng)采用的無功補(bǔ)償方式可以改善電壓質(zhì)量，抵消過多的感性電流。

表1 部分變電站無功補(bǔ)償設(shè)備配置

變電站電容器型號(hào)容量/kvar數(shù)量/組生產(chǎn)廠家 110 kV油*變BAMH1 11/√3-4800-3W4 8001錦州電力電容器有限責(zé)任公司 BAMH11/3-24001 2002西安西電電力電容器有限責(zé)任公司 110 kV薛*變BAMH11/3-4200-3WT24 2001河南省中原電力電容器有限公司 BAMH11-4200-3WT24 2001錦州電力電容器有限責(zé)任公司 110 kV新*變BAMH-42004 8001西安西電電力電容器有限責(zé)任公司 BAMH-48004 8001上海永銘電子有限公司

表2 部分節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償前后參數(shù)變化

節(jié)點(diǎn)有功功率/kW補(bǔ)償容量/kvar補(bǔ)償前補(bǔ)償后 電壓/kV無功/kvar功率因數(shù)電壓/kV無功/kvar功率因數(shù) 118 6394 20010.234 5280.9610.616800.99 219 3394 80010.149 5520.8910.455 7610.96 319 4684 2009.994 3500.9910.401 0451.00 415 4374 2009.873 7380.9910.161 9291.00 527 0564 80010.2711 7350.9310.597 3060.98 615 8464 20010.601 9000.9510.74﹣2 2580.98 730 7064 20010.365 8090.9410.662 5860.99 824 6454 20036.296 2800.9536.583 0910.98 925 0994 20036.108 1230.9537.013 2920.99

圖1 無功補(bǔ)償前后電壓變化

圖2 無功補(bǔ)償前后無功功率變化

由圖2可見，補(bǔ)償后無功功率減小了，由于電網(wǎng)中無功功率的流動(dòng)減小了，相應(yīng)地?fù)p耗也降低了。由圖3可見，補(bǔ)償后功率因數(shù)明顯提高了，說明供電質(zhì)量得到改善，網(wǎng)損也會(huì)降低，企業(yè)效益將得到提高。圖4為不同時(shí)段無功補(bǔ)償裝置啟動(dòng)頻次。由圖4可見，無功補(bǔ)償主要發(fā)生在07：00— 12：00，13：00—21：00，其他時(shí)間相對(duì)較少，甚至沒有發(fā)生，表明電網(wǎng)中無功功率增多的時(shí)間與人們用電時(shí)間相吻合。通過本地區(qū)無功補(bǔ)償方案實(shí)施效果可見，補(bǔ)償方案配置合理，應(yīng)用效果突出，發(fā)揮出了降損節(jié)能、改善供電質(zhì)量的作用。

圖4 不同時(shí)間段無功補(bǔ)償發(fā)生頻次

3 結(jié)語

無功補(bǔ)償是改善供電質(zhì)量和降損節(jié)能的重要措施。本地區(qū)無功補(bǔ)償配置方案的實(shí)施表明，無功補(bǔ)償對(duì)于改善電壓質(zhì)量和提高功率因數(shù)效果顯著，而網(wǎng)損率也從補(bǔ)償前的2.19%降至補(bǔ)償后1.80%，說明無功補(bǔ)償確實(shí)能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因此，有條件的地區(qū)應(yīng)做好無功補(bǔ)償方案的配置和優(yōu)化。

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2095－6835（2018）23－0090－03

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.090

〔編輯：王霞〕