摘要：吉林油田配电网电压等级为6-10KV，近年来，吉林油田大力投入资金，通过技术改造,使低于国网标准要求的功率因数达到标准要求,从而实现了节约用电的目的。本文通过分析吉林油田低压电网现状，确定了无功补偿的方案，阐明了采用无功补偿技术提高低压电网和用电设备的功率因数,是吉林油田配电网节电工作的一项重要措施。
关键词：配电网 无功补偿 方案 研究
在吉林油田电网中，我们为了降低无功功率，提高功率因数,一般我们从两方面采取措施:一是提高自然功率因数;二是采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率,以提高其功率因数。目前，国内采用无功补偿方法通常有三种: (1)采用同步电机补偿; ( 2)采用同步调相机; (3)采用移相电容器补偿。由于移相电容器是一种投资省、见效快、维护方便的无功电源,低压电网常常选用移相电容器来提高功率因数。它包括固定电容器(FC)补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。
1.吉林油田6-10KV配电网现状分析。
目前，我们吉林油田配电网的规模巨大，有配电线路140条，供电负荷238950KVA，并且90%以上的负荷都是采油用的感应电动机，为了保证电动机拖动系统的可靠性，在选择电机和变压器时往往容量偏大，因而出现“大马拉小车”的现象，使变压器和电动机的负荷率降低，由于变压器和电动机要从电力系统中吸取大量的无功功率，因此造成了功率因数和效率下降，造成了巨大的电能损耗，为此，进行无功补偿提高用户的功因数，减少输送的无功功率，实现无功功率的就地平衡，对改善电压质量、降损节能，提高配电网运行的经济性具有重大作用。
2 低压电网无功补偿中的技术问题
2. 1无功补偿的合理配置原则
在电网中,各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率,尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,电网中规定，无功补偿设备的配置应按以下原则合理布局:
(1)总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主。
(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。
在低压配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%—60%,其余的无功功率消耗在配电网中，因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿、就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。
(3)分散补偿与集中补偿相结合,以分散为主。
分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿,是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗,但不能降低配电网络的无功损耗。
2. 2就地补偿的优点
(1)就地补偿基波无功功率, 滤除谐波无功功率,降低了补偿点到高压公共连接点的供配电损耗,节能效果明显。
(2)就地补偿可以解决高压补偿不能解决的由于负载冲击引起的低压电网的网压波动问题。
(3)进行就地补偿后,降低了供配电系统的实际输出容量,从而提高了低压变压器的供电能力,保证了设备运行的可靠性。
2. 3补偿方式
2. 3. 1低压集中补偿方式
2. 3. 2杆上无功补偿方式
2. 3. 3用户终端分散补偿方式
从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级 网络 和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。
(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。
集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。
(4)降损与调压相结合，以降损为主。目前，电力系统中，配电网无功补偿方案主要有四种
3.吉林油田6-10KV 配电网无功补偿方案比较
变电站集中补偿；配电变压器低压补偿；用电设备分散补偿；配电线路分散固定补偿。
3.1变电站补偿：
变电站集中补偿装置主要是并联电容器，目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电所主变器和高压输电线路的无功损耗，这些补偿装置一般集中在变电所的6-10kv母线上，因此具有容易管理，维护方便等优点。但这种补偿方案对6-10kv配电网的降损不起作用。目前，我们吉林油田的变电所全部采用了这种补偿方式，以满足供电系统下达的功率因数达到0.9以上的经济运行指标。
3.2 配电变压器低压补偿
配电变压器低压补偿是目前电力系统中最普遍的补偿方法，由于用户的日负荷变化大，通常采用微机控制，跟踪负荷波动分组投切电容器补偿，目的是提高专用变用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。配电变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高，降损节能效果好，但是由于我们吉林油田变压器的数量多，安装地点分散，因此补偿工程的投资大，运行维护工作量大，并且补偿装置的可靠性不高，是不可取的。
3.3 用电设备随机补偿
在10kv以下电网的无功消耗总量，一般变压器消耗占30%左右，低压用电设备消耗占65%以上，因此在低压用电设备上实施无功补偿是十分必要的，也是综合性能最强的一种节能措施，因为感应电动机是消耗无功最高的低压用电设备，应进行随机补偿，但随机补偿的投资大，确定每台电动机的补偿容量需要精确的计算，且我们吉林油田的电机数量大、地点分散，不易安装，运行维护方面也存在困难。
3.4 配电线路固定补偿：
大量的配电变压器和电动机消耗的无功，由于线路上没有安装补偿装置，造成很大的无功缺额，需要变电所或发电厂承担，大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下，因此对配电线路进行无功补偿是十分必要的。
线路补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿，线路补偿的关键是选择补偿地点和补偿容量，这方面可通过实用优化算法进行选择。线路补偿具有投资小、回收快、便于安装、便于管理和便于维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。
线路补偿优点：（1）线损率可减少；（2）改善电压质量，减小电压损失，进而改善用电设备启动和运行条件；（3）释放系统能量，提高线路供电能力。
根据我们吉林油田的配电线路和供电负荷的实际情况，采取这种线路补偿方法是最佳的选择。
线路补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿，线路补偿的关键是选择补偿地点和补偿容量，这方面可通过实用优化算法进行选择。线路补偿具有投资小、回收快、便于安装、便于管理和便于维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。
4.对吉林油田6-10KV配电线路进行固定无功补偿的效益分析
现以新民采油厂的配电线路为例，对其配电线路进行固定的无功补偿，使各配电线路的功率因数在原来的基础上通过固定的电容器补偿使功率因数达到0.98以上，来计算减少的有功功率损耗。
=29KW
年节约损耗的电能
P=ΔP1×24×30×12=25万度
电价：0.453元/KW·h
年节约电费：25×0.453=11.32万元
4.2 对线路进行无功补偿需要的投资：
1#井排功率因数由0.6提高到0.98需补偿的电容
Q1=P（tgθ1－tgθ2）=670×（1.33－0.2）=757Kar
需在线路上安装容量为360 Kar的电容器组2组
电容器价格：50元/Kar
电容器需投资：50×360x2=3.6万元
需户外真空断路器2只，投资2万元/只×2=4万元
电杆、金具等材料费每组电容器需1万元.
总计需投资：3.6万元+4万元+1万元=8.6万元，则年节耗11.32-8.6=2.72万元，8个月的时间便可收回投资成本。与新民采油厂的供电负荷相比，其他采油厂的供电负荷与线路的运行参数与之相近，如果使每个地区的计100条配电线路的功率因数通过电容器固定补偿，达到0.98，年可节约电耗1000万元以上。由此可见，对配电线路进行固定的无功补偿的经济效益是相当可观的。
结束语
配电网无功补偿是技术措施，对电网安全、优质、经济运行有重要的作用。本文重点对吉林油田6-10KV配电网的无功补偿方案进行了分析探讨，并以吉林油田新民供电队所辖的新民采油厂的配电线路为实例进行了分析计算，结果表明，通过无功补偿可节约巨大的电能损耗，节约能源。
论文作者:王丹丹,
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
标签：线路论文; 功率因数论文; 吉林论文; 电容器论文; 功率论文; 油田论文; 低压论文; 《中国电业》2019年第11期论文;